IT工程師數位筆記本

有人會問，真空是從哪里來的？發動機正常工作時進氣歧管會產生真空（僅針對自然吸氣發動機），反正不用也浪費了。

高能預警！高能預警！

下面為具體的工作原理。不感興趣的請直接跳過去閱讀下一節。

自然狀態時：

· 自然狀態時，在閥圈彈簧和支撐彈簧的共同作用下，真空閥口A處于開啟狀態，而空氣閥口B處于關閉狀態，所以，真空助力器的前后腔是連通的，同時它們又是與大氣隔絕的。

– 真空閥口A：閥圈底面與活塞外殼之間的間隙

作用：連通前后腔

– 空氣閥口B：閥圈底面與止動底座之間的間隙

作用：連通后腔與大氣

· 若發動機正在工作，由真空泵產生的真空會將真空助力器的真空閥（通常為單向閥）吸開，此時前后腔都處于真空狀態。

中間工作狀態時：

· 中間工作狀態時，來自制動踏板的力推動操縱桿向前運動，止動底座也隨之運動，使真空閥口A關閉，將前后腔隔離，接著空氣閥口B開啟，大氣進入后腔，由此產生的前后腔壓差推動膜片、膜板帶著活塞外殼向前運動，此時，裝配在推桿組件里的反饋板同時受到止動底座和活塞外殼的推力作用，再通過推桿組件施加在主缸第一活塞上，主缸內產生的油壓一方面傳遞給制動輪缸，另一方面又作為反作用力經由助力器傳遞回制動踏板，使司機產生踏板感。

平衡狀態時：

· 如果制動踏板力保持不變，在經由反饋板傳遞的主缸向后的反作用力和膜片 膜板 活塞外殼 閥碗 支撐彈簧 閥圈向前運動趨勢的共同作用下，空氣閥口B封閉，達到平衡狀態。此時，任何踏板力的增長都將破壞這種平衡，使空氣閥口B重新開啟，大氣的進入將進一步導致后腔原有真空度的降低，加大前后腔壓差。

· 真空助力器的工作過程是一個動平衡的過程。

松開制動時：

· 松開踏板，在閥圈彈簧的作用下，操縱桿帶動止動底座向后運動，首先關閉空氣閥口B，繼續的運動將開啟真空閥口A，助力器前后腔連通，真空重新建立。與此同時，在回位彈簧的作用下，膜片 膜板 活塞外殼組件回到初始位置。

1.2 ABS防抱死系統：

ABS大家應該不陌生，防抱死系統嘛。那它是怎么工作的呢？為什么要防抱死呢？

先說一下抱死的后果：

第一點：如果后輪先抱死，則車輛處于不穩定狀態，極易甩尾（也就是人民群眾喜聞樂見的漂移）。此時非常危險，是必須要避免的。

第二點：如果車輪抱死時，地面的附著系數利用率不是最高的。

（背景音：聽不懂！說人話！）簡單說來本來可以提供9m/s2的減速度，車輪抱死時的最大減速度可能只能達到7m/s2。

100km/h下緊急制動時，本來可以40m剎停的，如果車輪飽死了，可能需要60m了（數字瞎編的），這肯定不允許的。那什么時候能提供下最大的減速度呢？

看下面的圖。

上圖縱向附著系數表征著制動時車輪提供的減速度。

上圖橫坐標是車輪滑移效率，指的是拖滑的程度，當滑移效率為100%時，是全部拖滑的，當滑移效率為0時，是純滾動，一點也不拖滑的。

通過上圖可以看出來，當滑移效率為10~30%時，車輪所能提供的減速度最大。全部拖滑時，減速度是比較小的（相對來說）。

于是我們的工程師一拍大腿，既然這么好，那能不能讓它一直工作在這個區間呢？

于是ABS就應運而生。其目的就是兩個：

1） 保證不能讓后輪先抱死

2） 盡量讓車輪滑移效率在最好區域（10~30%）。

其直接后果有兩條：

1） 車輛能保持在穩定工況了，尤其是當下雨天路滑時，其路面附著系數變的很低，非常容易踩出ABS來，這時候你就可以感激ABS救了你一命。

2） 制動距離縮短了。看到上面有人說ABS不能縮短制動距離，其實是可以的。因為其附著系數利用率提高了嘛。

有好學的童鞋就問了，ABS是怎么工作的呢？

廢話少說，上圖。

ABS的ECU通過讀取4個車輪的輪速傳感器信號來判斷當前的車輪滑移效率。

檢測到后輪滑移效率大了，趕緊給后輪的制動管路泄壓，使其保持在最佳滑移效率工作范圍。

大致原理就是這些。

1.3 ESC/ESP電子穩定系統

大家都知道ESC/ESP是安全配置，是好東西。

可什么工況下會作用呢？怎么作用的呢？估計就很少有人知道了。

ESC/ESP的典型工作工況是，高速公路上，前方有緊急工況，猛打方向，此時可能存在轉向不足的傾向，這時ESC/ESP會主動在某后輪的制動卡鉗輪缸中建壓，產生制動偏矩，來補償轉向不足。恢復正常行駛路線時，車輛有轉向過度的傾向，在某前輪施加制動力，使車輛保持穩定。

與ABS相比，ESC/ESP增加了主動建壓的功能，此功能可以開發出很多功能，如大家經常用到的Auto Hold（坡道輔助）.

常見的工作原理圖如下。

看得出來，ABS只需要一個輪速傳感器即可，ESC/ESP需要額外增加很多傳感器來檢測車身狀態，而且ESC/ESP本身需要主動建壓，所以硬件上也更復雜一些。成本上也比ABS要貴很多。

多說一句：很多合資品牌的國外的版本是標配ESC/ESP的，而到了國內就變成了選配ESC/ESP甚至取消。很多人會罵黑心廠商。其實這不怨企業。

逐利是企業的本能。在一個連ABS都不是國家強制要求配置的國家里，如果同級別的車都不配ESC/ESP，而你的車配了，那整車成本肯定會增加，從而會影響售價。4S終端價格漲了，客戶肯定會一邊罵黑心廠家一邊舎你而去（神車黨除外）。

其實綜合起來就是兩個原因：1.ESC/ESP非標配，2.增加該配置會影響售價，從而影響其競爭力。

2.1 電子駐車（EPB/MOC）

為什么要使用電子駐車？

有以下這么幾個好處：

1） 安全性

所有工況下都可以安全駐車。比如可以實現掛P檔實現自動駐車，踩油門自動解鎖，這個功能能有效避免坡道停車時忘記拉手剎而出現溜車，也避免了起步時忘記釋放手剎，從而出現后輪冒煙的情況。你看多好~

你可能會說，我是老司機，我不需要啊。注意，所有的汽車的功能都是為了預防人為操作的一些低級錯誤產生的嚴重后果。這一點，對于很多新手來說，尤其重要。

2） 美觀/實用性

在Console（杯托）處以一個按鈕代替了傳統手剎手剎拉桿的布置空間。做過總布置的童鞋應該很了解，console處真的是寸土寸金啊。既要美觀，還要實用（USB插口，點煙器），如果還要布置手剎拉桿的話，那么小塊地方根本不夠用啊。

3） 更方便

大坡度停車，使用傳統手剎，所需的操作力較大，非常費力，也難以保證足夠的制動力來駐車，存在溜坡可能性，有安全隱患。

使用電子手剎能夠完全避免該問題。電子手剎內部有傾角傳感器，在大角度下會補償駐車力。

還有其他優點，磨損量自調節，實現高溫后再夾緊，可以與ESC/ESP配合實現緊急制動功能。

這么說吧，傳統手剎能實現的功能電子手剎都能實現，而且電子手剎能實現很多傳統手剎實現不了的功能。牛逼吧~

下圖為傳統手剎的工作原理。

下圖為電子手剎的原理，也叫做MOC，即Motor On Caliper。其工作原理是電機的轉動通過幾級減速機構將力放大，從而實現夾緊的功能。這是目前來說應用最普遍的實現方式。

MOC式電子手剎

還有一種實現方式叫做cable puller，見下圖。即制動器為傳統卡鉗（盤式或者鼓式），其駐車原理是電機會拉兩根拉索去實現駐車功能。

這種方案，成本高，又重，出問題的幾率又大，現在很少有車使用這種EPB了。

哦，對了，互聯網SUV榮威RX5使用的電子手剎就是這種方案。

3.1 ibooster或者ebooster

各位看官應該還記得，1.1里提到的制動助力的能源來源是什么？

對，是真空。

真空哪來的？

發動機提供的。（也有部分是機械真空泵或者電子輔助真空泵，暫且不提。）

現在的新能源汽車沒有發動機，自然沒有真空提供。那怎么辦呢？

主流方案有兩個：

1） 增加電子真空泵來產生真空。這樣的好處是，可以使用傳統真空助力器。缺點是，電子真空泵能提供有限的真空度，而且壽命也堪憂，工作時還會產生惱人的噪音。

2） 采用電動助力（類似于電動助力轉向EPS），就是ibooster或者ebooster。好處是，不受真空影響，壞處就是，貴啊。

Ibooster介紹：

而客戶希望的減速度是非常穩定且非常線性的。如果不解耦的話，會怎么樣？

電機拖轉產生的扭矩隨著車速變化非常敏感，駕駛員在制動的時候感覺減速度非常不穩定，會影響制動的信心。

如果解耦呢？

通過記錄駕駛員踩下的制動踏板行程和踏板力，計算得出駕駛員希望得到的減速度。優先使用電機拖轉就行制動，如果不夠則使用液壓制動進行補償。這樣就通過解耦實現了最大限度的制動能量回收。

通過實現電動助力，就為何其他控制單元實現了可能性。

目前各個跨國供應商（BOSCH,TRW,Conti等）都在推出ibooster與ESC/ESP結合的總成單元。可以看出這未來必定是一個趨勢。

這個太狠了。

如果這樣的話，ibooster和ESC/ESP這兩大件全部給一家供應商，那主機廠就相當于全部綁定在這家供應商上。這樣主機廠的議價權就弱了很多。

不過，最近很多國內的供應商也在開發這種ibooster與ESC/ESP集成的單元。希望能打破各大跨國供應商的壟斷。

感謝閱讀。

初稿寫于2016/10/6 上午10點29分。

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我會不定期更新一些跟汽車相關的干貨長文。