独家专栏 | 为什么国外的无人驾驶原型车，都选择混动车型？

雷锋网按：本文为雷锋网独家专栏，作者系佐思产研研究总监周彦武，雷锋网经授权发布。

现在的无人车大多是用量产车改装的，但选什么样的量产车改装可是有学问。国外的大多选混动，国内的大多选燃油车，这是为什么？

我们来看Waymo，也就是谷歌最早用丰田的普锐斯，然后换雷克萨斯的RX450h，最后是克莱斯勒的混动版大捷龙。苹果也是选择了雷克萨斯的RX450h。英伟达的BB8、百度的Apollo样车、瑞萨、Udacity、Voyage、Pony.ai、景驰、PlusAI、Roadstar.ai都选择了混动版林肯MKZ，也就是混动版福特蒙迪欧。

这是一个很有趣的问题。原因很简单， 混动车使用制动系统是EHB，也就是电子液压制动，而 燃油车除了阿尔法罗密欧的Giulia外都是使用ESP做线控制动。这两者貌似功能差不多，实际相差很大。

首先我们来简单了解一下汽车制动系统。   

制动系统的基本原理是踩下刹车踏板，储液壶的刹车油进入刹车总泵（主缸），主缸活塞向刹车油施加压力，根据帕斯卡原理不可压缩静止流体中任一点受外力产生压力增值后，此压力增值瞬时间传至静止流体各点。

根据帕斯卡定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大至第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强相等。

第一个活塞就是主缸活塞，第二个就是轮缸活塞，轮缸活塞的直径反而比主缸活塞直径要大。刹车油将压力通过管路传递到每个车轮的轮缸上，轮缸中的刹车油推动刹车卡钳的活塞向刹车盘运动，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。一般来说自重5吨以下的车都是采用液压制动，5吨以上的采用气压制动。

ESP与ABS非常接近，与ABS最大的不同在于ESP可以在没有踩刹车踏板的情况下向轮缸输出制动压力，ABS只能在踩下刹车踏板后从主缸向轮缸输出压力。压力生成器就是电机和柱塞泵， 与ABS比多了4个柱塞泵，4个电磁阀，也就是VLV和USV。 

博世第九代ESP增加了两个特殊功能，一个是ACC，自适应巡航，ESP可以部分控制电子节气门。

另一个是AEB，ESP可以部分控制制动系统。有些认为ESP既可以控制油门又可以控制制动，是个很好的线控系统，非也。

通常ESP制动力度最大大约为0.5-0.8g，标准的制动力度在1G，0.5g远不够用。

再次，在设计之初，ESP控制制动系统只是在少数紧急情况下使用，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，柱塞泵都要承受高温高压，频繁使用，会导致柱塞泵发热严重，精密度下滑，导致ESP寿命急剧下滑，常规制动系统1小时就可能使用数次，如果用ESP做常规制动系统，可能1个月就报废了。

最后即便是不计寿命问题，ESP的泵油功率有限，且缺乏真空助力，反应速度较慢。最后如果ESP真的可以做常规制动，那么博世也无需开发Ibooster，日立无需开发EACT，大陆无需开发MK C1，天合无需开发IBC。 

ESP（ESC）的全力制动时间长达520-550毫秒左右，而湿式EHB是200毫秒左右，iBooster可以达到120毫秒左右。ESP只能用于Demo，而国内大多也只是Demo，而国外是奔着量产去的，同时也有更高的安全性。

如何做到常规的线控制动，这就是EHB。EHB可以分为两种，一种是带高压蓄能器的，通常叫湿式。另一种是电机直接推动主缸活塞的，通常叫干式。混动型新能源车基本都是前者，后者的典型代表就是博世iBooster。 

我们先来看带高压蓄能器的EHB，EHB的构成与ESP基本相同，只不过低压蓄能器换成了高压蓄能器。高压蓄能器可以一次建压，多次使用，而ESP的低压蓄能器，一次建压，只能使用一次。 

上图为丰田EBC的高压蓄能器，有点类似一个气压弹簧。高压蓄能器制造工艺是个难点，博世最初是用储能球，实践证明，氮气的高压蓄能器才是最合适的。

丰田第一个将EHB系统应用于量产车上，这就是1997年年底推出的第一代普锐斯，丰田将其命名为EBC。随后TRW也推出了EHB系统，TRW将其命名为SCB。今天福特的混动车基本都是SCB。 

  上图为SCB原理图

EHB系统过于复杂，高压蓄能器怕振动，可靠性不高，体积也大，成本也高，寿命也受到质疑，维修成本巨高，最要命的是响应时间略长。

在2010年，日立推出了全球第一个干式EHB，也就是E-ACT，也是目前最先进的EHB，用在日产第一代聆风上，解决了大部分湿式EHB的弊病。E-ACT的研发周期长达7年，经过了近5年的可靠性检测。

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才达到了日立E-ACT的素质，日本人在EHB领域整整领先德国一代。实际上日本在机械制造领域遥遥领先德国，只是国人无法接受这个事实。

上图为第一代iBooster内部结构图，用涡轮蜗杆做两级减速来增加直线运动力矩。

特斯拉全线使用了第一代iBooster，还有大众全部的新能源车以及保时捷918都使用了第一代iBooster，通用卡迪拉克的CT6还有雪佛兰的Bolt EV也使用了第一代iBooster。

这种设计据说可以将95%的再生制动能量转化为电能，大大提高新能源车的续航里程。同时响应时间也比带高压蓄能器的湿式EHB系统缩短75%。 

上图为第二代iBooster，从二级蜗轮蜗杆改用一级滚珠丝杠减速，体积大幅度缩小，控制精度有所提高。

第二代iBooster有四个系列产品，助力大小从4.5kN到8kN之间，8kN可以用在9座小型客车上。目前第一代iBooster在波兰生产，第二代在墨西哥生产。 2017年8月1日，博世在南京投资7.7亿建设两条iBooster生产线，年产能200万套，预计2019年投产。

博世iBooster、日立的EACT、采埃孚的IBC、大陆的MK-C1是无人车的终极选择。不过目前iBooster应用最广也最成熟，EACT是日本人的，非常保守，只在日产上有使用，日产又绝不可能开放底层制动的通讯协议，MK-C1只有阿尔法罗密欧的朱丽叶使用，IBC要到2018年才有通用的量产车使用。

无论是燃油车还是电动车，都逃不出博世的魔爪，特斯拉也是全线使用博世的产品。据说为了保密，iBooster的装配不是在特斯拉工厂，而是在博世的工厂，特斯拉是将车送过去，装配好了再拉回来，此外特斯拉的毫米波雷达和转向系统也是博世的。

博世的底盘类产品就像三星的存储器，你再不高兴，也得用，也得讨好博世。

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