近日,奔驰汽车发布名为In-Drive的电驱动系统,这套驱动系统很有意思。未来看到的奔驰汽车很有可能看不到后刹车,因为这套驱动系统把制动器集成到了驱动电动机总成里;传统的制动器都是被轮毂包裹,放在制动器里的设计应当是首创,所以这套制动系统到底有什么与众不同之处呢?
先来看图片。
首先需要说明这套驱动系统依然有传统的制动器,汽车的刹车原理很简单;常用的盘式制动器是通过主刹车泵提供压力,将压力传导至刹车分泵,然后推动刹车片与刹车盘摩擦以实现减速。
图片中依然有刹车盘,所以制动原理是不变的。
只不过冷却系统会有很大的变化。
正常的制动器依靠“风冷”降温,说白了就是依靠行驶中的气流为刹车盘和刹车片散热;集成在驱动电动机总成里的制动器显然没有了风冷系统,于是就需要依靠液冷——使用冷却液给制动器降温。这样的设计首先打消了对刹车系统可靠性的担忧,因为影响制动力的核心因素就是高温;刹车盘和刹车片的工作面会因为高温而出现摩擦系数的下降,所以散热性能比较差的鼓式制动器总需要用喷水的方式来降温。
而这套制动器有了液冷系统,可靠性自然会高于传统的盘式制动器。
并且电动汽车的刹车主要依靠“动能回收”系统,也就是在减速滑行过程中依靠电动机运行阻力与惯性力相互作用;过程中还可以通过驱动电动机来发电,可以有效补偿续航里程。所以电动汽车的制动系统逻辑是优先动能回收,哪怕正常踩刹车也是以该系统为主;一般只有在急刹车的时候会通过制动器全力刹车,所以集成在总成里的制动器不用为使用寿命担心,其设计使用寿命为15年或30万公里。
可是现在的盘式制动器同样能保证行车安全,制动力也足够强,动能回收也是这么用;中、高端电动汽车的百公里到零的制动距离往往只要40米左右。
那么到底是为什么需要这样的集成式制动系统呢?
降低簧下质量
In-Drive系统的设计理念还是值得解读的,因其主要考虑的是降低簧下质量。
影响汽车操控性的因素有许多,簧下质量是非常重要的一环。汽车的减震系统是由各类型的弹簧和减震器组成,实际连接车身并负责支撑的是弹簧;比如汽车最常用的螺旋弹簧。减震器的作用是控制车身弹跳地频率。
汽车在颠簸路面驾驶时,车身会上下起伏;起伏的频率过高就会感觉到晃晃悠悠,四轮抓地力会在过程中发生较大的变化,车速较高则有可能打滑。减震器通过自身的阻力与车身往复的作用力相互抵消,从而让车身快速回到平稳行驶状态。
降低簧下质量的作用也是为提高车辆行驶平稳性。
簧下部分包括各种制动器、悬架、轮毂和轮胎,这一部分轻盈一些的话,在起伏路面往复运动时所产生的作用力就会小一些;弹簧就不会被以过大行程的压缩,再配合减震器即可让车身更快回到平稳行驶状态。
这就是为什么高端车偏爱使用铝合金材质悬架和锻造轮毂的原因,因为它们的质量更小,也就是更轻。
而制动器却没有太理想的替代选项,可以说盘式制动器已经非常精简,但是可以取消制动器或给制动器换一个位置。
奔驰汽车的In-Drive电驱动系统就是给制动器换了位置,制动器集成到驱动电动机总成里则不属于簧下质量部分,总成会固定在车身上。通过这种方式可以有效降低簧下质量,车辆的行驶稳定性理论上可以明显提升。
只不过电动汽车还有一个比较矛盾的地方:车辆性能普遍很强,制动器使用寿命普遍与预想更低。
百公里加速成绩能达到5秒左右的燃油车属于超高性能汽车,百公里加速达不到3秒级的四驱电动汽车都不好意思说是中端车。电动机让性能平价化,越来越多的人开始喜欢驾驶。所以在用车过程中难免会高频率的急刹车或重刹车,刹车盘和刹车片的磨损程度普遍较大。
如何在设计使用寿命和实际使用寿命之间取平衡点,如何降低制动器更换难度和成本,这是奔驰汽车In-Drive技术能否普及应用的关键。