車輛中心 研究發展處 郭先予

前言
隨著車用電子與資通訊技術的成熟，世界各大車廠紛紛投入發展可介入轉向與煞車進行避障或煞停的主動安全系統。各國新車評價計畫(NCAP)亦陸續將之納入評鑑，且評分占比逐年增加，歐盟更規定2013年11月起所有新型商用車皆需搭載自動緊急煞車系統，顯示出新一代主動安全系統的普及，將是未來的發展趨勢。

提供環境感知裝置與煞車系統間的機械連結，以介入控制車輛的電控煞車致動器，是新一代主動安全系統中不可或缺的角色。除了如Bosch i-Booster及Brake-by-Wire可直接控制馬達輸出煞車力外，傳統的真空輔助油壓式煞車系統也可利用動態穩定控制(ESC)模組輸出油壓，完成煞車動作。

然而自動駕駛或自動緊急煞車等主動安全系統在開發階段大多以環境感知裝置與策略為主，因此常使用外掛式的電控煞車致動器，將煞車力簡化為踏板踩踏行程的控制，減少對車輛設計的大幅度修改，以降低開發成本。另外，也可藉由此致動器模擬駕駛者控制煞車的行為，測試各種可能發生的情境。

除了煞車外，國外亦有不少廠商生產控制油門、方向盤、與換檔的外掛致動器套件，除了做為主動安全系統開發用外，更可進行耐久、排污、與燃油經濟性等測試，應用層面相當廣泛。
 

車輛中心（ARTC）電控煞車致動器介紹
外掛式煞車致動器，依傳動方式可分為間接傳動與直接傳動兩種。間接傳動者透過鋼索拉動煞車踏板，製造成本也較低廉，體積龐大的馬達與減速機可移置它處，空間配置較具彈性，但鋼索的可撓曲特性使系統響應較慢，亦有鬆脫或卡死的風險；直接傳動者則由馬達驅動搖臂或螺桿直接推壓煞車踏板，出力直接且響應快，適合應用於要求反應迅速、須瞬間輸出高踩踏力的場合，但其機構需安裝在踏板附近，勢必占用車內空間，甚至使駕駛座在安裝致動器後幾已無乘坐空間。

ARTC提出一種以偏心輪機構推壓煞車踏板的外掛式煞車致動器，做為自動緊急煞車或自動駕駛系統的開發與驗證用套件，如圖1所示，採用250W之直流無刷馬達與減速比5之行星減速機，機構鎖附於防火牆上，不干擾車內空間，兼具有直接與間接傳動式煞車致動器的優點，測試時駕駛座可供人員乘坐與監控，避免系統失效造成危險；藉由此設計，駕駛者可隨時踩踏煞車踏板，偏心輪可與隨動板分離，致動器也不會影響駕駛者操作。

圖1. 電控煞車致動器應用於自動緊急煞車系統

如圖2、圖3，經由實車測試，本致動器可在0.11秒內使踏板達成73°之行程，並在不同車速下產生大約0.7m/s2的減速度，可模擬受測車輛緊急煞車之操作行為；系統目前的回饋訊號僅有馬達電流與偏心輪旋轉角度兩項，未來還可安裝其他的感測器，讀取減速度值、煞車油路壓力等做為回饋，以進行不同情境模擬或目標控制。

圖2. 煞車踏板作動之位置追蹤

圖3. 平均減速度(MFDD)與初始車速關係圖

應用與成果
ARTC將本煞車致動器應用於自主研發之自動緊急煞車系統上，利用毫米波雷達搭配影像裝置辨識前方障礙物，並在距離過近時主動煞停車輛以防止碰撞。本系統參與了2014及2015年度在台北科技大學與台北世貿的實車展演活動，除了讓消費者體驗到國人開發的先進安全系統外，也展現了ARTC豐沛的研發能量。