制动辅助系统如何识别紧急情况,为何会成倍增加制动力?
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制动辅助系统(BAS/BA)是一种主动安全系统,它通过监测踩下制动踏板的速度和力度,在毫秒之内识别紧急情况,并自动将制动液压力提升至最大值.当驾驶员踩刹车的力度不足时,它会补足这一缺口;它会增强制动力,但不会自行制动,控制权始终掌握在驾驶员手中.
亮点
- 梅赛德斯-奔驰1992年在模拟器上的研究显示, 超过90%的 驾驶员在紧急情况下无法以足够的力度踩下刹车.
- 该系统首次 于1996年12月 在梅赛德斯-奔驰S级和SL级上投入应用;1998年起成为全系标配.
- 在欧盟, 自2009年11月24日起, 所有新车型强制配备制动辅助系统;自2011年起成为所有新车的标准配置.
- 制动距离的缩短幅度根据来源和条件的不同, 在20%到30% 之间变化.
- BA需要驾驶员踩下踏板;这与独立于雷达自行制动的AEB不同.
制动辅助系统如何识别紧急情况:踏板的速度与力度
遗憾的是,恐慌时刻人脚的力量达不到工程师所期望的程度.梅赛德斯-奔驰1992年在柏林的驾驶模拟器上进行测试时,出现了一幅令人震惊的画面:超过90%的参与者在紧急制动时无法对踏板施加足够的力度.也就是说,问题往往不在制动系统本身,而在使用刹车的人.制动辅助系统正是为了弥补这一缺口而诞生的.
系统的识别逻辑简单却巧妙:它持续监测踩下踏板的速度和力度.正常驾驶时你会轻柔地踩下踏板;而恐慌时刻,你的脚会反射性地落得快得多.当系统记录到异常高的踏板速度时,就会判定为紧急制动情况,并自动增加车轮制动器的液压压力.有些系统还会更进一步:它们同时观察油门踏板的松开速度.如果驾驶员以"惊慌"的动作突然踩下又猛地松开油门,制动器会在踏板被触碰之前就完成预填充——也就是说,在你还没做出动作之前,系统就已经准备就绪了.
这种识别确实非常快.它能在毫秒之内识别紧急的"恐慌停车"并施加最大制动力;无论驾驶员的脚是怎样的,系统都能比任何驾驶员更早开始全力制动.一项研究发现,只有一半的驾驶员真正进行了大力制动——也就是说,没有辅助系统的情况下,达到正确的制动力对每个人来说都并非易事.
为什么驾驶员行为如此重要?
经验丰富的驾驶员在紧急情况下往往无法对踏板施加足够的力度,这一点已被多次测量证实.另一个有趣的发现是:随着碰撞紧迫感的增加,制动反应时间缩短,但最大减速度和减速度的增长速度也随之增加.也就是说,恐慌会加速条件反射;但即便如此,大多数驾驶员的脚仍然不够用.这就是制动辅助系统真正的超能力:充当一个读懂你的条件反射并在物理上完成你意图的助手.
压力如何倍增:真空助力器的时代
那么系统检测到紧急情况后,压力从哪里倍增呢?传统车辆的制动踏板通过一套链条运作:踏板臂、真空助力器、制动主缸和液压管路.真空助力器位于踏板与制动主缸之间,利用发动机进气侧产生的真空来放大脚部施加的力.当制动辅助系统介入时,该助力器的支持会瞬间被拉到全功率;你踩下的力量之上的全部储备动力会在一瞬间传递到液压管路中.
机械系统与电子系统之间存在重要区别.机械式制动辅助系统使用预设的阈值:当踏板被足够快速且有力地踩下并超过该阈值时,系统立即介入.它有效,但对所有人套用同一模式 - 无法适应个体的驾驶风格.而电子式制动辅助系统则通过ECU分析制动模式,并根据每位驾驶员的行为特征设定更精确的激活阈值.两种方案的基本组件相似:
- 制动压力传感器: 监测踏板被踩下的速度和力度.
- 电子控制单元: 实时分析传感器数据,做出紧急制动决策.
- 制动助力器(booster): 在做出决策后,将制动力倍增并泵入液压系统.
那么你能感觉到它吗?大多数驾驶员不会察觉到激活.一位2012款Prius车主讲述的经历很好地总结了这一点:踏板位置产生了与平时所需相比不成比例的巨大制动响应 - 感觉就像踏板像垫子一样从地面被推起.更准确地说,你并没有完全踩下踏板,但车辆表现得好像你把整个身体的重量都压在了制动上.此外,ABS工作时踏板上那种著名的"嗡嗡"震动可能会让一些驾驶员感到惊讶;那种声音不是故障,而是系统正在工作的证明.
与ABS的协作:压力传递之后
制动辅助系统本身并不是英雄;真正的精彩在于它与ABS的协同工作.在施加最大制动后,系统移交控制权,ABS防止车轮锁死.逻辑如下:辅助系统将压力推到顶点,而ABS则确保即使在巨大压力下,每个车轮仍能与地面保持附着.再加上ESC和牵引力控制,防滑、车辆控制和最短制动距离便同时得以实现.
当驾驶者松开制动踏板时,系统会自动解除,控制权立即回到驾驶者手中.也就是说,这个助手不是监督者,而是门卫:在紧急时刻打开大门,任务完成后便悄然退场.对于在交通中好奇各系统作用的人来说,这一区分至关重要——制动辅助是辅助你的制动,而当你没有制动时,它什么也不会做.
制动辅助与AEB之间有什么区别?
这两者经常被混淆.制动辅助(BA/BAS/EBA)依赖于驾驶者的输入:必须由你来踩制动踏板,它只是放大制动力.而AEB则通过雷达和摄像头自主检测碰撞风险;如果驾驶者没有任何反应,它会自行制动.在现代车辆中,两者通常协同工作——AEB提前发现碰撞风险并对制动器进行预填充,如果驾驶者踩下踏板,制动辅助便会将踏板的制动力提升到最大.
这种协作最著名的例子之一是Volvo的CWAB系统:它用雷达检测碰撞风险,预先填充制动器,并且无论驾驶者踩得多轻,都会执行完全制动;必要时甚至会完全自动制动.正因如此,法规将其归入“高级紧急制动”类别.AEB在现实世界中的效果也已被量化:低速AEB技术使追尾事故在现实中减少了38%.当两车之间的速度差低于10 mph时,碰撞可以完全避免;即使高于该值,碰撞速度也会显著降低.
它对制动距离的实际影响有多大?
这是人们最关心的问题,而答案不止一个数字.在紧急情况下,制动辅助缩短停车距离的效果因条件和测量方法而异.一些研究显示最多可缩短20%,而Toyota在1997年推出该系统时曾宣称,紧急制动距离大约可以缩短30%,任何驾驶者都能与专业驾驶者在相同距离内停车.差异源于定义:20%接近独立研究的平均值,30%则是来自制造商自身测试以及一份历史悠久的发布新闻稿的说法.整体情况可以概括为: 在良好条件下是几米,而这必然是挽救生命的几米.
发展历史及其在Euro NCAP中的角色
制动辅助的发展始于Daimler-Benz与TRW/LucasVarity的联合研发.BAS于1996年12月首次在Mercedes-Benz的 S-Class 和 SL-Class 车型上亮相;1998年,Mercedes-Benz成为首个将该系统作为全系标配的品牌,Volvo和BMW也很快跟进.同一时期,Toyota也开发了自己的制动辅助系统,并将其搭载到全球最畅销的大多数乘用车上——包括Corolla、Camry和Yaris.Mercedes则率先在2006年之后将更先进的BAS Plus版本作为 W221 S-Class的标准配置;该版本会发出警告并对制动器进行预填充,但不会代替驾驶者自行制动.
接下来轮到法规调整了.欧盟委员会于2007年10月宣布,要求制动力辅助系统在2009年前成为欧盟销售的所有新车型的标准配置.结果是:自2009年11月24日起,所有新型乘用车和轻型商用车,以及自2011年2月24日起的所有新车,都必须标配制动力辅助系统.联合国第139号法规也对定义进行了明确:制动力辅助系统是一种制动系统功能,它从驾驶员制动请求的某个特征中推断出紧急制动事件,或者帮助驾驶员达到其可实现的最高制动减速度,或者施加足以触发ABS完整循环的压力.该原始版本于2017年1月22日生效.一个值得注意的细节:由于美国不采用UNECE法规,这一强制要求在美国并不存在;在那里,AEB以自愿原则推广,制造商通过自愿承诺在2022年9月前为几乎所有新乘用车标配了FCW和AEB.
在Euro NCAP方面,该系统也有一席之地.星级评定中每颗星都有严格的安全最低要求,测试直接评估AEB和ISA.要获得五星级,不仅需要结构性保护,还需要主动避免碰撞的能力.制动力辅助系统本身并不能单独赢得星级,但它是AEB不撞墙的机械支柱;没有它,主动避撞故事中的制动部分就不完整.
机械式还是电子式:哪种系统在什么时候需要?
| 特性 | 机械式制动力辅助系统 | 电子式制动力辅助系统 |
|---|---|---|
| 检测方式 | 预设的踏板阈值 | 通过ECU分析制动模式 |
| 对驾驶员的适应性 | 固定的,不符合个人风格 | 适应每位驾驶员的行为 |
| 激活灵敏度 | 超过阈值时触发 | 更精确、更依赖于情境 |
| 油门踏板数据 | 不使用 | 某些系统会监测恐慌性松开油门的行为 |
| 典型时期 | 早期应用(1996年之后) | 现代车辆的标准配置 |
关于助力器本身还有一点技术说明:并非所有车辆都使用真空.Hydro-Boost类型的系统利用来自动力转向泵或独立制动泵的液压压力进行助力,即使泵完全停止也能提供全助力制动.无论哪种助力类型,原理都相同:一种将驾驶员脚上的力转换为系统所需液压压力的中间机构.制动力辅助系统就是这个中间机构,在紧急时刻将其提升到最高上限,就像一个按钮一样.
作为驾驶员你需要知道的事
关于这套系统,最常见的问题可以简要回答如下:
- 车辆会自己刹车吗?不会 - BA需要驾驶员输入,它只是放大你所施加的制动力.
- 激活时我能感觉到吗?大多数情况下感觉不到;但ABS工作时踏板上的震动可能会让一些驾驶员感到意外.
- 如果我没有完全踩下踏板会怎样?系统会介入并增强制动力;你会感觉到远比踏板位置所要求的更大的制动响应.
- 系统什么时候关闭?当你把脚从踏板上移开的那一刻,它会自动停用,控制权重新回到你手中.
关于AEB还有最后一点提醒:完全自动制动的系统可能会出现"幽灵刹车",即在毫无必要的情况下突然停车的投诉;一些制造商不得不因意外制动而发布软件更新和召回.这场争论涉及的是雷达摄像头的AEB系统,而不是与踏板联动的制动助手 - 但了解两者的区别,也能让你更准确地判断哪个系统会在什么时候介入.在慌乱时刻你要做的仍然只有一件事:尽可能快、尽可能用力地踩下刹车.剩下的就交给这位能读懂你踩踏板意图的无声助手吧.