我国汽车制动系统技术发展趋势的探讨
作者:张鹏飞 吴希玲 王晓亮
来源:《专用汽车》2021年第12期
        中圖分类号:U461.3 文献标识码:A 文章编号:1004-0226(2021)12-0064-04
        自从汽车诞生以来,制动系统成为保障汽车安全驾驶最重要的一项主动安全系统。制动系统的工作原理是通过固定件(制动钳或制动蹄)与运动件(制动盘或制动鼓)相互摩擦,进而阻止车轮转动。
        制动系统的输入控制可分为行车制动和驻车制动,目前制动控制从机械制动、液压制动转化升级为以电子电器架构为主,制动系统发展方向趋于电子化、智能化,制动执行机构制动器发展趋于轻量化。一直以来,汽车工程师在汽车制动升级研究中倾注了大量心血,不仅体现在优化结构上,更着重对制动控制的理论和方法进行深挖,以便提升汽车的行驶安全性和稳定性。
        1行车制动系发展进程
        汽车在行驶过程中,采用行车制动(刹车踏板)进而使汽车减速停车。液压制动仍是目前最可靠、最经济的制动形式,且在轻型车中广泛使用。液压制动以帕斯卡定律为原理,驾驶员通过踩下制动踏板,踏板力传递给与制动踏板相连推杆后的真空助力器上,通过真空助力器放大踏板力,推动制动主缸活塞运动,制动液被等量送往各个制动器,制动液推动活塞使制动器夹紧制动盘产生摩擦力,进而控制汽车减速直至停车。相关公式如下:
        式中,F1、F2是活塞所受压力,N;S1、S2是活塞受力面积,m2
        液压控制系统原理图如图1所示。
        20世纪80年代,伴随电子技术发展,防抱死制动系统集成加入行车制动系。ABS控制器依据ECU指令调节制动力,进而保持滑移率在20%左右,以保证车轮与路面有良好的纵向、侧向附着力,防止汽车在制动过程中侧滑、甩尾、失去转向能力等现象发生。ABS控制系统原理图如图2所示。滑移率的公式如下:
        式中,v代表车速,km/h;u代表车轮速度,km/h。
        由于新能源车无内燃机产生真空,为解决液压制动系统中的真空助力问题,电子液压制动EHB普及应用到新能源汽车上。EHB控制系统原理图如图3所示,集成踏板位移传感器、踏板感觉模拟器精准感知驾驶员控制制动踏板的轻重缓急,转化为电信号传递给电子控制单元,根据不同工况调节车轮的制动压力。与传统真空助力制动系统相比,线控电子液压制动系统具有高度集成、提高空间利用率、制动性能与发动机互不干涉等特定,并提高了制动安全性。
        目前EHB技术路线主要分为One-Box和Two-Box,出于安全方面的考虑,Two-Box市场占有率较高,主要差异见表1。
        电子液压制动EHB的发展为电子机械制动EMB打下基础,EMB完全实现了电子化,并替代了传统的制动液和液压部件,由于制动力矩通过安装在轮胎周围的电机驱动执行机构而产生,因此简化了制动系统的结构,并便于布置、装配和维修,如图4所示。
        相比传统制动系统,目前EMB制动系统具有很多优势,如结构简单、反应时间短、相对环保等。但同样也有诸多亟待解决的问题,如系统供电稳定性、高温下的工作稳定性、电磁干扰,以及高配比的传感器及控制芯片,研发投入及高性能配件导致了成本居高不下,市场份额占比不高。
汽车追尾        2驻车制动系发展进程
        驻车制动系是为保证车辆在停稳之后,采用手刹或者脚刹,避免车辆溜车。过去主流是机械式驻车制动,目前电子式驻车制动EPB已经广泛应用。
        机械式驻车制动由驾驶员拉动操纵杆发生作用力,驻车拉索放大作用力,拉索推动活塞制动块夹紧制动盘。
        EPB是由电子信号替代人力拉动操纵杆,驾驶员通过按下驻车按钮,开关发送驻车电信
号给ECU,由ECU发送电信号给电机推动卡钳活塞夹紧制动盘。
        3汽车线控制动发展趋势