大眾的ID系列為什么后剎車是鼓剎
作者 ——?咖加用戶:Chris Walker
國內(nèi)即將上市的ID4具體什么樣子我不清楚,但是在A2Mac1上看到ID3的懸架時,我是震驚的。

這個兩廂小車,居然是中置后驅(qū)結(jié)構(gòu),當(dāng)然了,是中置電池后輪驅(qū)動。卸掉輪子之后更震驚,后輪居然用的是10萬塊飛度才用的鼓剎。
這是為什么呢?原因當(dāng)然是便宜啦,但是我依舊建議你盡量讀下去。
首先學(xué)習(xí)一個知識點,叫做前后制動力平衡。

這張圖各位不需要看懂,只需要了解其作用,就是保證前后制動力分配合適,以保證在制動時前輪先抱死。

為什么需要前輪先抱死呢?首先要了解剎車抱死的后果,在輪胎抱死后,最主要的是輪胎會失去對方向的掌控能力,從而產(chǎn)生正常接地狀態(tài)下不會出現(xiàn)的側(cè)向滑移,想象一下穿著一雙沒有花紋的硬底鞋走在凹凸不平卻又光滑的冰面上,大概就是這個感覺了。其次是抱死后輪胎與地面進(jìn)行滑動摩擦,其制動力是遠(yuǎn)小于輪胎與地面正常接觸的制動力的,也就是說一旦車輪抱死,就進(jìn)入了一個"停不下也轉(zhuǎn)不動"的尷尬境地。

所以抱死就意味著車輛進(jìn)入不受控制的滑移,如果把車的重心記為G0點,由重心分割的前半部分重心記為GF點,后半部分重心記為GR點。那么當(dāng)前輪抱死后輪未抱死時,相對車身而言前半部分的運動趨勢向前,后半部分的運動趨勢向后,如圖1所示,GF、G0、GR點會由于受力的原因自然地保持在與行駛方向相同的直線上。(以上情況和理想狀態(tài)下前驅(qū)車加速打滑同理,解釋了為什么前驅(qū)車起步不用擔(dān)心Spin)即使車身指向與實際行駛方向有偏差,兩部分的運動趨勢產(chǎn)生的力矩Tq也會自動把車?yán)匾粋€穩(wěn)定的狀態(tài)。

在制動過程中隨著軸荷轉(zhuǎn)移,后輪相對地面壓力減小,極限摩擦力減小,后輪制動力過大而使后輪抱死、輪胎進(jìn)入滑動摩擦狀態(tài)。如圖2所示,此時GR會產(chǎn)生和行駛方向平行且同向的運動趨勢,GF產(chǎn)生向后的運動趨勢,只要車身指向和行駛方向有一點點偏差,則GR和GF則會對G0產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)力矩Tq,導(dǎo)致車身進(jìn)入不穩(wěn)定的狀態(tài)并且持續(xù)加大偏航角度。而由于前文提到的抱死輪胎會使輪胎失去對方向的掌控能力,極易從正常行駛狀態(tài)進(jìn)入偏航狀態(tài)。(以上情況和后驅(qū)車加速打滑同理,解釋了為什么后驅(qū)車起步打滑時即使不動方向也會導(dǎo)致行車方向發(fā)生改變)

體現(xiàn)在剎車力平衡圖上就是那幾條過原點的直線,代表了前后剎車力的比值,這個值對于市面上的乘用車一般是固定的,取決于剎車分泵的標(biāo)定。而那條I曲線代表的是不同附著力下四輪同時抱死的前后剎車力大小,高于I曲線后輪先抱死,反之前輪先抱死。

這也就是為什么一般前剎車規(guī)格更高,都是大直徑通風(fēng)盤,后剎一般是小直徑實心盤有時甚至是鼓剎。
下面的內(nèi)容比較抽象,大家跟我一起動腦筋。
假設(shè)ID3這個車沒有動能回收,前后軸配重50:50(實際情況是ID3前后配重非常接近50:50,精神寶馬實錘),前通風(fēng)盤后實心盤,工程師設(shè)定的前后剎車力比值為7:3。

那么在每次剎車時,前輪蓄積7份熱量,后輪蓄積3份。前通風(fēng)盤散掉7份熱量,后實心盤散掉3份,大家散熱壓力和散熱能力比值相近,誰都不會提前過熱或產(chǎn)生過強(qiáng)剎車力。
以上說的這些對汽油車和沒有動能回收的電動車是適用的。
但是ID3是后驅(qū),所以動能回收也在后輪,假設(shè)動能回收力度無級可調(diào),那么制動時在前后制動力配比仍恒定保持在7:3的前提下,實際情況可能會被標(biāo)定成:
7:(2+1),7是前輪通風(fēng)碟的制動力,2是動能回收的制動力,1是后剎車的制動力。只有這么標(biāo)定,在保持前后輪制動力配比不變的前提下,在緊急制動時才是安全的。當(dāng)然了,實際標(biāo)定可以做的更復(fù)雜,通過靈活調(diào)節(jié)動能回收力度,盡量把制動力分配曲線往I曲線上靠,這樣制動效率更高,動能回收更多,制動距離更短。
但無論如何,為了保證制動安全和能量效率,后剎車的制動力需求變小,實際制動時就變成了:
前剎車蓄積7份熱能,電機(jī)回收2份動能存到電池里,后剎車蓄積1份熱能。

碟剎和鼓剎的區(qū)別不在于同尺寸可輸出的最大制動力,而在于散熱。情況下碟剎可以散掉的熱量更多,因為摩擦面直接撞風(fēng)而鼓剎則不是。這部分熱就來源于制動時整車動能的轉(zhuǎn)化,誰負(fù)擔(dān)制動壓力更大,誰蓄積的熱量就更多。
那么在剛剛提到的情況里,后剎車蓄積的熱量已經(jīng)很少了,即使用鼓剎,也可以散的掉。所以大眾ID3用后鼓剎,日常使用也沒啥問題,我也相信大眾的工程師能標(biāo)定好。

這還只是模擬普通燃油車的極端情況,在非極端情況下,例如輕踩剎車,前制動工作,此時后剎車完全可以標(biāo)定為不工作,后輪反拖電機(jī)從而產(chǎn)生制動力,因為電機(jī)的反拖力是可變的,甚至可以針對當(dāng)時的車速、制動力度對電機(jī)的反拖力進(jìn)行不同的標(biāo)定,充分利用后輪反拖來制動。這樣就可以做到在提供相同制動力的前提下,用更少的后制動,甚至不使用后制動。而在緊急剎車時甚至可以用動能回收來輔助后剎車,以達(dá)到I曲線理想制動狀態(tài)來縮短剎車距離。(電機(jī)輔助后剎車即為圖中標(biāo)出部分)
所以根本沒必要用碟剎嘛,裝個鼓剎在大力制動時用一用又不是不行,日??赡芏加貌簧?,這個邏輯本身是合理的。當(dāng)然裝個碟剎更好,用更好的硬件來完成同樣輕松地工作自然沒有問題。
那如果有人說,我就要激烈駕駛,后剎車熱散不掉,制動失效了怎么辦?
一般在強(qiáng)力制動工況下,先掛掉的都是前剎車,如果前剎沒廢掉,后剎和動能回收都失效,那么即使只有前剎車工作的情況下車輛也是相對安全的,因為此時必然前輪先抱死(參考前輪抱死時的受力分析,后輪仍然具有保持方向的能力),車本身還是穩(wěn)定的,只不過制動距離會因為總制動力下降而變長。
前面證明了ID3用鼓剎在實際效果上應(yīng)該不會有問題,下面說說用鼓剎到底好在哪。
當(dāng)然是因為便宜了。省的不僅是材料,裝配也比碟剎簡單得多,又省材料又省時間,同時還能滿足制動要求,何樂而不為呢?(對于消費者來說維護(hù)成本也更低,后剎車壽命很有可能比電池長,因為13萬公里的馬2后剎車蹄只磨了一半而已)而且后期要是想出個機(jī)械手剎的廉價ID3也是更容易的,因為……

用四輪碟剎的機(jī)械手剎車輛,大多在制動盤后面還蓋了個鼓剎Assy,用來實現(xiàn)手剎制動,這樣結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,同時重量也會上升。
電子手剎可以省掉這個Assy,是因為電子手剎和機(jī)械手剎實現(xiàn)鎖止的原理不同,關(guān)于這方面內(nèi)容就以后再說吧。

那為什么別的電車用四輪碟剎呢?最好的解釋大概就是因車而異,各廠對于制動系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。
ID系列的制動會不會有問題?
在調(diào)校得當(dāng)?shù)那闆r下應(yīng)該沒有問題,但是我手里兩臺用后鼓剎的車最重的也沒到1.3噸,ID3重1.8噸,至于ID4我就不知道了,只會更沉,調(diào)校對于ID系列來說非常重要。
如果沒調(diào)整好,實際表現(xiàn)跟用碟剎還是鼓剎也沒關(guān)系,產(chǎn)生的結(jié)果要么是全力制動時制動距離過長,要么制動時車尾擺動,到時候以實際情況為準(zhǔn)吧。
至于后剎車熱衰減的問題我倒是不擔(dān)心,很有可能在熱衰減之前電池就先沒電了。

當(dāng)年大眾攻擊日本廠家用鼓剎"不厚道",這回搬起石頭砸自己的腳了,天道好輪回啊。不過對大眾來說萬幸的是,電車的空氣動力輪轂可以把剎車系統(tǒng)蓋個嚴(yán)嚴(yán)實實,還不至于在官圖上被公開處刑。
