獨家專欄 | 為什麼國外的無人駕駛原型車,都選擇混動車型?

雷鋒網(公眾號：雷鋒網)按：本文為雷鋒網獨家專欄，作者系佐思產研研究總監周彥武，雷鋒網經授權發布。

現在的無人車大多是用量產車改裝的，但選什麼樣的量產車改裝可是有學問。國外的大多選混動，國內的大多選燃油車，這是為什麼？

我們來看Waymo，也就是谷歌最早用豐田的普銳斯，然後換雷克薩斯的RX450h，最後是克萊斯勒的混動版大捷龍。蘋果也是選擇了雷克薩斯的RX450h。英偉達的BB8、百度的Apollo樣車、瑞薩、Udacity、Voyage、Pony.ai、景馳、PlusAI、Roadstar.ai都選擇了混動版林肯MKZ，也就是混動版福特蒙迪歐。

這是一個很有趣的問題。原因很簡單，混動車使用制動系統是EHB，也就是電子液壓制動，而燃油車除了阿爾法羅密歐的Giulia外都是使用ESP做線控制動。這兩者貌似功能差不多，實際相差很大。

首先我們來簡單了解一下汽車制動系統。   

制動系統的基本原理是踩下剎車踏板，儲液壺的剎車油進入剎車總泵（主缸），主缸活塞向剎車油施加壓力，根據帕斯卡原理不可壓縮靜止流體中任一點受外力產生壓力增值後，此壓力增值瞬時間傳至靜止流體各點。

根據帕斯卡定律，在水力系統中的一個活塞上施加一定的壓強，必將在另一個活塞上產生相同的壓強增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞的面積的10倍，那麼作用於第二個活塞上的力將增大至第一個活塞的10倍，而兩個活塞上的壓強相等。

第一個活塞就是主缸活塞，第二個就是輪缸活塞，輪缸活塞的直徑反而比主缸活塞直徑要大。剎車油將壓力通過管路傳遞到每個車輪的輪缸上，輪缸中的剎車油推動剎車卡鉗的活塞向剎車盤運動，活塞驅動剎車卡鉗夾緊剎車盤從而產生巨大摩擦力令車輛減速。一般來說自重5噸以下的車都是採用液壓制動，5噸以上的採用氣壓制動。

ESP與ABS非常接近，與ABS最大的不同在於ESP可以在沒有踩剎車踏板的情況下向輪缸輸出制動壓力，ABS只能在踩下剎車踏板後從主缸向輪缸輸出壓力。壓力生成器就是電機和柱塞泵， 與ABS比多了4個柱塞泵，4個電磁閥，也就是VLV和USV。 

博世第九代ESP增加了兩個特殊功能，一個是ACC，自適應巡航，ESP可以部分控制電子節氣門。

另一個是AEB，ESP可以部分控制制動系統。有些認為ESP既可以控制油門又可以控制制動，是個很好的線控系統，非也。

通常ESP制動力度最大大約為0.5-0.8g，標準的制動力度在1G，0.5g遠不夠用。

再次，在設計之初，ESP控制制動系統只是在少數緊急情況下使用，可能1年用不了2次，一般泵的容量只有3毫升，每一次使用，柱塞泵都要承受高溫高壓，頻繁使用，會導致柱塞泵發熱嚴重，精密度下滑，導致ESP壽命急劇下滑，常規制動系統1小時就可能使用數次，如果用ESP做常規制動系統，可能1個月就報廢了。

最後即便是不計壽命問題，ESP的泵油功率有限，且缺乏真空助力，反應速度較慢。最後如果ESP真的可以做常規制動，那麼博世也無需開發Ibooster，日立無需開發EACT，大陸無需開發MK C1，天合無需開發IBC。 

ESP（ESC）的全力制動時間長達520-550毫秒左右，而溼式EHB是200毫秒左右，iBooster可以達到120毫秒左右。ESP只能用於Demo，而國內大多也只是Demo，而國外是奔著量產去的，同時也有更高的安全性。

如何做到常規的線控制動，這就是EHB。EHB可以分為兩種，一種是帶高壓蓄能器的，通常叫溼式。另一種是電機直接推動主缸活塞的，通常叫乾式。混動型新能源車基本都是前者，後者的典型代表就是博世iBooster。 

我們先來看帶高壓蓄能器的EHB，EHB的構成與ESP基本相同，只不過低壓蓄能器換成了高壓蓄能器。高壓蓄能器可以一次建壓，多次使用，而ESP的低壓蓄能器，一次建壓，只能使用一次。 

上圖為豐田EBC的高壓蓄能器，有點類似一個氣壓彈簧。高壓蓄能器製造工藝是個難點，博世最初是用儲能球，實踐證明，氮氣的高壓蓄能器才是最合適的。

豐田第一個將EHB系統應用於量產車上，這就是1997年年底推出的第一代普銳斯，豐田將其命名為EBC。隨後TRW也推出了EHB系統，TRW將其命名為SCB。今天福特的混動車基本都是SCB。 

  上圖為SCB原理圖

EHB系統過於複雜，高壓蓄能器怕振動，可靠性不高，體積也大，成本也高，壽命也受到質疑，維修成本巨高，最要命的是響應時間略長。

在2010年，日立推出了全球第一個乾式EHB，也就是E-ACT，也是目前最先進的EHB，用在日產第一代聆風上，解決了大部分溼式EHB的弊病。E-ACT的研發周期長達7年，經過了近5年的可靠性檢測。

直到2013年，博世才推出第一代iBooster，2016年推出第二代iBooster，第二代iBooster才達到了日立E-ACT的素質，日本人在EHB領域整整領先德國一代。實際上日本在機械製造領域遙遙領先德國，只是國人無法接受這個事實。

上圖為第一代iBooster內部結構圖，用渦輪蝸杆做兩級減速來增加直線運動力矩。

特斯拉全線使用了第一代iBooster，還有大眾全部的新能源車以及保時捷918都使用了第一代iBooster，通用卡迪拉克的CT6還有雪佛蘭的Bolt EV也使用了第一代iBooster。

這種設計據說可以將95%的再生制動能量轉化為電能，大大提高新能源車的續航裡程。同時響應時間也比帶高壓蓄能器的溼式EHB系統縮短75%。 

上圖為第二代iBooster，從二級蝸輪蝸杆改用一級滾珠絲槓減速，體積大幅度縮小，控制精度有所提高。

第二代iBooster有四個系列產品，助力大小從4.5kN到8kN之間，8kN可以用在9座小型客車上。目前第一代iBooster在波蘭生產，第二代在墨西哥生產。 2017年8月1日，博世在南京投資7.7億建設兩條iBooster生產線，年產能200萬套，預計2019年投產。

博世iBooster、日立的EACT、採埃孚的IBC、大陸的MK-C1是無人車的終極選擇。不過目前iBooster應用最廣也最成熟，EACT是日本人的，非常保守，只在日產上有使用，日產又絕不可能開放底層制動的通訊協議，MK-C1隻有阿爾法羅密歐的朱麗葉使用，IBC要到2018年才有通用的量產車使用。

無論是燃油車還是電動車，都逃不出博世的魔爪，特斯拉也是全線使用博世的產品。據說為了保密，iBooster的裝配不是在特斯拉工廠，而是在博世的工廠，特斯拉是將車送過去，裝配好了再拉回來，此外特斯拉的毫米波雷達和轉向系統也是博世的。

博世的底盤類產品就像三星的存儲器，你再不高興，也得用，也得討好博世。

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