汽車制動系統(tǒng)可能沒你想得那么簡單！

去4S店買車，經(jīng)常聽到剎車有碟剎、鼓剎，那么，兩種剎車有何特點？哪種更好？

另外，經(jīng)常聽到一些與制動相關(guān)的名詞，如：ABS、ESC、ESP、EPB、ibooster等？這些又是什么意思？用來干嘛的？

今天，我們用一篇文章來介紹下汽車制動系統(tǒng)的前世今生，可能并沒有你想得那么簡單。

汽車自誕生之日起就有了剎車。

1.源起：機械制動時代

19世紀80年代，德國科學(xué)家卡爾·本茨發(fā)明了世界上第一輛真正意義上的汽車。

奔馳一號

這臺車當(dāng)時搭載的是一臺單缸、四沖程汽油機，排量0.93升，功率只有0.8馬力，整車重254公斤，最高時速16公里，沒有倒擋。

當(dāng)年，貝塔·本茨（世界上第一位司機，女司機）駕駛著這輛車去轉(zhuǎn)娘家，完成了人類首次長途駕駛（大概105公里），在行駛過程中發(fā)現(xiàn)剎車剎不住，便找了個鞋匠，定制了一塊剎車片，剎車片就此誕生。

那個時候，汽車制動系統(tǒng)很簡單，就是依靠杠桿原理，將力傳遞給制動器（早期為木塊，后來演變成橡膠塊），制動器與輪胎之間產(chǎn)生摩擦，然后將車剎住。

由于早期車速低，簡單的機械制動系統(tǒng)勉強能夠?qū)④囕v剎住，但隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，車速越來越高，制動系統(tǒng)急需改進。

1900年，威廉·邁巴赫發(fā)明了最早的鼓式制動器，后來在1902年，雷諾汽車創(chuàng)始人路易斯·雷諾對其進行了改良。這種機械鼓式制動器位于車輪中央，制動蹄位于制動鼓內(nèi)部，摩擦片附著于制動蹄上，制動時通過把制動蹄壓向制動鼓從而實現(xiàn)制動功能。

1902年英國工程師佛雷德里克·威廉·蘭切斯特設(shè)計出了汽車盤式制動器并申請了專利。當(dāng)時由于材料所限，所以摩擦片是銅片，而制動盤是鐵質(zhì)圓盤，剎車時會產(chǎn)生刺耳的聲音。

盤式制動器

此外，當(dāng)時的路況非常惡劣，銅制剎車片很快磨損，壽命很短，所以當(dāng)時盤式制動器并沒有流行起來。

鼓式制動器在隨后很長一段時間內(nèi)被廣泛使用，但由于鼓式制動器先天的設(shè)計缺陷，在制動時產(chǎn)生的大量熱量無法及時散出，大大降低了制動性能，里面進水以后更會影響剎車性能，而盤式制動器則不存在這些問題。

于是，人們又把目光轉(zhuǎn)向了盤式制動器，隨著材料科技的發(fā)展，摩擦片已變成了有機摩擦材料，摩擦系數(shù)大、噪音小、價格低廉，使得盤式制動器變得比鼓式制動器更為流行。

在隨后汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展中，制動器都離不開以上兩種原理，提升的方向在于怎么讓剎車更省力、更舒適、更安全。

2.風(fēng)云變幻：液壓制動的誕生

1921年，美國的道奇兄弟公司首次在汽車上使用了液壓制動系統(tǒng)，其優(yōu)點是操作輕松、制動力度大，成為了制動系統(tǒng)的重要里程碑。

液壓鼓式制動原理

液壓盤式制動原理

液壓制動系統(tǒng)的出現(xiàn)，讓駕駛員可以以更小的力踩踏制動踏板來獲得一樣的制動效果，達到輔助制動的效果。

3.科技進步：真空助力與防抱死

雖然有了液壓制動系統(tǒng)，但剎車踩起來還是比較費勁，能不能更省力點？

到了20世紀50年代，真空助力制動器的出現(xiàn)，使得司機們再也不需要像之前那樣費力地踩制動踏板了。

真空助力器及部件

真空助力器處于制動踏板和制動主缸之間，它將踏板力經(jīng)過一級放大后傳遞給制動主缸，再經(jīng)二級放大后傳遞給制動器，從而實現(xiàn)制動。

制動力從踏板到輪缸示意圖

真空助力器是怎么工作的？

車輛啟動后，助力器腔內(nèi)會形成一定的真空，當(dāng)踩下制動踏板時，助力器的后腔進氣閥打開，后腔充氣至大氣壓，與前腔形成壓力差，形成對制動主缸的推力，從而實現(xiàn)了真空輔助剎車的目的。

真空泵在發(fā)動機啟動后才能工作，這就為什么發(fā)動機不啟動時，剎車很硬，踩不下去的原因。

行文至此，人類已經(jīng)能輕松的將較小的力進行放大并快速使輪胎停止轉(zhuǎn)動，但這樣做并不安全。

在車速較高或路面比較濕滑時，如果制動力較大，輪胎直接停止轉(zhuǎn)動，車輛就會失控。

前輪抱死，車輛會失去方向控制，后輪抱死，車輛會進行甩尾失控，大大降低了車輛的可操作性和安全性。

于是，ABS（防抱死制動系統(tǒng)）出現(xiàn)了。

1978年，梅賽德斯-奔馳首次在量產(chǎn)車型上應(yīng)用了ABS，顯著提升了汽車的行駛安全性。

ABS整個系統(tǒng)很復(fù)雜，簡單來講，就是當(dāng)剎車踏板被踩下時，ABS系統(tǒng)會時刻檢測四個輪速，及時調(diào)整各個輪子的制動壓力，使輪子與地面保持最佳附著力而不被抱死，司機只要無腦的將剎車踏板踩下即可。

在很長一段時間里，只有一些豪華車才配備ABS系統(tǒng)，現(xiàn)在基本上是標配了。

4.智能時代：電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)

ABS解決了剎車失控的問題，但有時候我們會發(fā)現(xiàn)，在急轉(zhuǎn)彎的時候，即使不踩剎車，車輛可能也會失控，怎么才能讓車輛轉(zhuǎn)彎時更安全？

所以，在21世紀初，ESP（Electric Stability Program，電子車身穩(wěn)定程序）出現(xiàn)了。

ESP可以說是ABS的升級版，它集成了車輪防抱死、制動力分配、牽引力控制、車身動態(tài)穩(wěn)定控制功能。

當(dāng)車輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過度或不足、側(cè)滑、甩尾、車身擺動而駕駛員無法控制時，ESP通過控制四輪，有針對性的對各個輪胎減小或增加制動力使車輛修正行駛軌跡，便于駕駛員控制車輛。

ESP已成為車輛的重要安全配置之一，一款車沒ESP，賣車的都不好意思說，買車的不提，好像自己不懂車一樣。

目前ESP的供應(yīng)商有德國BOSCH、大陸、美國天合TRW、德爾福、日本電裝DENSO、愛信、韓國萬都等。

由于BOSCH發(fā)明了ESP并注冊了商標，所以其他家的車身穩(wěn)定系統(tǒng)只能叫ESC（Electric Stability Control）了。

5.未來展望：智能駕駛的新篇章

隨著汽車行業(yè)向智能化、電氣化發(fā)展，制動系統(tǒng)也迎來了新的挑戰(zhàn)和機遇。AEBS、ibooster等一大批新技術(shù)涌現(xiàn)。

以上提到的都是一些主動剎車技術(shù)，即需要司機主動操作，而有時候，在緊急情況下，司機根本來不及反應(yīng)，所以AEBS就應(yīng)運而生了。

AEBS（Advanced Emergence Braking System）系統(tǒng)通過攝像頭或雷達檢測和識別前方車輛，在有碰撞可能的情況下先用聲音、警示燈提醒司機進行制動。若司機仍無制動操作，系統(tǒng)就會采取自動制動措施來減輕或避免碰撞。

隨著近些年電動汽車的發(fā)展，前文提到的傳統(tǒng)真空助力器顯然無法在電車上使用，因為真空泵需要與發(fā)動機進氣歧管連接才能獲取真空，而電動車上沒有發(fā)動機。

于是，iBooster（intelligent Brake System，智能剎車系統(tǒng)）出現(xiàn)了。

iBooster完全脫離了真空這個字眼，它是通過電機帶動齒輪來實現(xiàn)助力的。

博世（Bosch）線控制動系統(tǒng)iBooster

①是安裝螺栓；②是踏板行程傳感器；③是油壺(儲油罐)；④是制動主缸；⑤是電機和控制器；⑥是輸入桿。

駕駛員踩踏制動踏板后，輸入桿會產(chǎn)生位移，踏板行程傳感器探測到輸入桿的位移，然后將此信號發(fā)送給控制器，控制器計算出電機應(yīng)產(chǎn)生的力矩，再由傳動裝置將該扭矩轉(zhuǎn)換為給制動主缸的制動液壓力。

iBooster剎車響應(yīng)快、精準、安全等級高，同時制動過程更平順、柔滑，所以稱其為電動汽車和自動駕駛而生毫不為過。

6.停車制動

上面提到的都是行車制動相關(guān)的技術(shù)，即車輛在行駛過程中如何讓車迅速、安全地停下來。

而車輛熄火靜止后，我們也要把車輛固定住，防止其移動，這種技術(shù)叫做停止制動技術(shù)。

最常見的就是機械手剎，這種技術(shù)成熟、可靠，至今很多車輛仍然在使用。

但總有粗心大意的司機，熄火后忘記拉手剎、起步時忘記抬手剎。

所以，EPB（Electric Parking Brake，電子駐車）就出現(xiàn)了。

EPB就是我們常說的電子手剎，它的剎車原理與機械手剎類似，但EPB用起來可要舒服多了。停車掛P擋后，電子手剎會自動拉起，車輛啟動時，若忘記松手剎，EPB也會自動釋放，再也不用擔(dān)心忘記拉手剎了。

一般，在電子手剎旁邊還有個AUTO?H的按鈕，全稱是AUTO HOLD（自動駐車），它與EPB又是啥關(guān)系？

EPB主要用于長期停車（僅用于P擋或N擋），而AUTO HOLD則主要用于短期停車（可用于D擋）。如紅綠燈時，不想腳踩剎車，可以打開AUTO HOLD，等綠燈亮?xí)r，直接踩油門就能走，在半坡起步時，這個功能就更實用了！

結(jié)語

汽車是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，僅一個制動系統(tǒng)里面就有這么多學(xué)問。汽車技術(shù)的更新迭代，始終在追求更安全、更舒適、更智能、更環(huán)保。

后期有機會再與大家分享一些懸架、轉(zhuǎn)向等方面的知識。