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2021年8月號

智能純電動防鎖死煞車系統

環保寧靜 提升汽車安全及煞車反應

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若你在光滑的路面企圖用力煞車,車輪可能會被鎖死而無法轉動,於是發生側滑;這時,你既不能控制車子,又不能把它停下,是非常危險的情況。防鎖死煞車系統(ABS)感應得到車輪滑行,並能自動重複地快速釋放和啟動制動器,以確保車輪不被鎖死,抓緊路面,提升行車操控性及煞車效果。然而,傳統ABS使用液壓或電動液壓系統傳送動力,所用的煞車油會引發一系列問題,而且它並不適用於電動車。有見及此,電機工程學系的鄭家偉教授率領團隊開發智能純電動防鎖死煞車系統。這套環保而寧靜的系統有較強和較快的煞車反應,以及較短的煞車時間和距離,能夠同時提升行車安全和優化駕駛體驗。

傳統全液壓或電動液壓ABS

傳統全液壓或電動液壓ABS系統通過煞車油的壓力傳送動力。當駕駛者踩下煞車踏板時,煞車油會受壓,壓力被傳送至制動器,然後啟動制動器令車輪停止轉動。但是傳統ABS系統存有不少缺點:首先,液壓系統結構複雜,動力的傳送牽涉多個組件,減慢了煞車反應的速度;其次,液壓系統的效能取決於煞車油的壓力,而煞車油的表現則受溫度等多種因素影響。

鄭教授解釋說:「天氣寒冷時,駕駛者要用較大的力氣踩踏板,才能產生足夠的壓力煞車。此外,煞車油容易洩漏,又易被濕氣污染,兩者均會令油壓下降,削弱煞車能力,減慢煞車反應,提高發生意外的機率。所以車主必須定期檢查和更換煞車油,變相增加了保養成本。還有,煞車油中的濕氣會令液壓系統的金屬零件生鏽,縮短零件的壽命。」從環保角度分析,煞車油含有機溶劑,是非常易燃的物質,一般需要每兩年更換一次。廢油若棄置不當,可能危害生態環境。

智能純電動ABS

鄭教授與團隊攜手開發的ABS系統採用全電動制動器,不含任何液壓組件,解決了由煞車油而引起的種種問題。鄭教授指出:「由於智能純電動ABS不用液壓傳送動力,所以整個設計更簡單、直接,所有部件均由電子操作,這樣就能把信號直接從控制組件傳送到制動器,反應速度比傳統液壓ABS快10倍,大大縮短了煞車時間和距離,提升駕駛者和乘客的安全。」

智能純電動ABS系統沒有煞車油,所以較為環保;也不會令金屬零件生鏽,所以更耐用。在乘車舒適度方面,智能純電動ABS系統也比傳統ABS更勝一籌。鄭教授說:「電動摩打操作起來比使用燃油的引擎安靜得多。隨著電動車日漸普及,駕駛者和乘客均逐漸習慣享受寧靜的行車旅程。當電動車車艙內如此安靜時,液壓制動器和踏板發出的振動和噪音就會顯得格外吵耳,影響乘車的舒適度。」

與電動車相容

智能純電動ABS不單適用於傳統燃油汽車及鐵路車輛,更與電動車相容。若電動車採用電動液壓ABS系統,其線控煞車系統會通過感應駕駛者踩踏板的幅度,確定需要多少總制動力。然後,控制組件會扣減再生制動的分額(即利用車輪動力為電池充電),再計算出液壓系統需要產生的制動力,才能啟動電動泵,增加油壓,停止車輪轉動,過程轉折繁複。鄭教授說:「液壓系統通過電動泵來產生油壓,這個過程會減慢煞車反應,而且液壓系統佔用較多空間。相反,我們研發的智能純電動ABS毋須使用電動泵,可直接與電動車的中央控制單元結合,不會佔用多餘的空間。」

2021年3月,智能純電動防鎖死煞車系統於瑞士日內瓦國際發明展的2021年網上特別版獲得銀獎。

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