新能源汽車電制動簡述

1、新能源汽車電制動簡述概述：全文共5部分。第一部分，純電動汽車制動系統(tǒng)概述，主要介紹電動真空助力系統(tǒng)的主要組成元件和工作原理；第二部分，混合動力汽車制動系統(tǒng)，主要介紹混合動力汽車電子制動控制系統(tǒng)的主要組成元件和工作原理；第三部分，制動能量回收系統(tǒng)，主要介紹制動能量回收系統(tǒng)的原理和能量回收模式；第四部分，拓展知識，主要介紹EMB電子機(jī)械制動系統(tǒng)、brake-by-wire的發(fā)展簡介；第五部分，案例，主要介紹本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)的制動能量回收系統(tǒng)控制；第六部，傳統(tǒng)汽車剎車系統(tǒng)，主要介紹鼓式和盤式剎車。一、純電動汽車制動系統(tǒng)純電動汽車采用的液壓制動系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車基本結(jié)構(gòu)區(qū)別不大，但是在液壓制動

2、系統(tǒng)的真空輔助助力系統(tǒng)和制動主缸兩個部件上存在較大的差異。絕大多數(shù)的汽車采用真空助力伺服制動系統(tǒng)，人力和助力并用。真空助力器利用前后腔的壓差提供助力。傳統(tǒng)汽車真空助力裝置的真空源來自于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管，真空度負(fù)壓一般可達(dá)到0.050.07MPa。對于純電動汽車由于沒有發(fā)動機(jī)總成即沒有了傳統(tǒng)的真空源，僅由人力所產(chǎn)生的制動力無法滿足行車制動的需要，通常需要單獨(dú)設(shè)計(jì)一個電動真空泵來為真空助力器提供真空源。這個助力系統(tǒng)就是電動真空助力系統(tǒng)，即EVP系統(tǒng)（ElectricVacuumPump，電動真空助力）。如圖1所示，電動真空助力系統(tǒng)由真空泵、真空罐、真空泵控制器（后期集成到VCU整車控制器里）以及與傳

3、統(tǒng)汽車相同的真空助力器、12V電源組成。電動真空助力系統(tǒng)的工作過程為：當(dāng)駕駛員起動汽車時，車輛電源接通，控制器開始進(jìn)行系統(tǒng)自檢，如果真空罐內(nèi)的真空度小于設(shè)定值，真空罐內(nèi)的真空壓力傳感器輸由相應(yīng)電壓信號至控制器，此時控制器控制電動真空泵開始工作，當(dāng)真空度達(dá)到設(shè)定值后，真空壓力傳感器輸由相應(yīng)電壓信號至控制器，此時控制器控制真空泵停止工作。當(dāng)真空罐內(nèi)的真空度因制動消耗，真空度小于設(shè)定值時，電動真空泵再次開始工作，如此循環(huán)。（一）電動真空助力系統(tǒng)的主要組成元件以下介紹電動真空助力系統(tǒng)的主要組成元件。（1）真空泵真空泵是指利用機(jī)械、物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法對被抽容器進(jìn)行抽氣而獲得真空的器件或設(shè)備。通俗

4、來講，真空泵是用各種方法在某一封閉空間中改善、產(chǎn)生和維持真空的裝置,汽車上通常采用如圖2所示的電動真空泵。圖2北汽EV系列車型真空泵(2)真空罐真空罐用于儲存真空，并通過真空壓力傳感器感知真空度并把信號發(fā)送給真空泵控制器，如圖3所示。圖3真空罐(電線插頭位置為真空壓力傳感器)(3)真空泵控制器真空泵控制器是電動真空系統(tǒng)的核心部件。真空泵控制器根據(jù)真空罐真空壓力傳感器發(fā)送的信號控制真空泵工作，如圖4所示。圖4真空泵控制器(二)電動真空助力系統(tǒng)的工作原理以下介紹真空泵控制器對電動真空系統(tǒng)的控制原理(1)電動真空助力系統(tǒng)性能參數(shù)見表1電動固室助力是境區(qū)度,抬膽電直事助力系型性量良勤郵菱2145*襁m

5、工IUe良空ET代理1非電流秘門打Btl.電治林一期瓶定電壓I3¥W.里夏Jkfuhh君祺春乾2L整里立窄度粘舊/川6里H醇不大于也時k力看野憫仙才十.：”.：，即-一咕丁|盧力脂峭可某土于4瞿竹顛推蒯舍的長空鴕涮置用時目以MUft小利1口近用FH-S-JOOttan,JOT*國1MH端*TH朋XtTjdv再工堂勵住V0（2）真空泵起動策略當(dāng)駕駛員起動車輛時，12V電源接通，電子控制系統(tǒng)模塊開始自檢，如果真空罐內(nèi)的真空度小于設(shè)定值，真空壓力開關(guān)處于常開狀態(tài)，此時電動真空泵開始工作，當(dāng)真空度大于設(shè)定值時，真空壓力開關(guān)或傳感器處于常閉狀態(tài)，電子延時模塊立即進(jìn)入延時工作模式，15s左右延時

6、時間停止。此時真空罐內(nèi)的真空度達(dá)到設(shè)定值，電機(jī)停止工作，當(dāng)真空罐內(nèi)的真空度因制動消耗，真空度小于設(shè)定值時，真空壓力開關(guān)或傳感器再次處于常開狀態(tài)，電動真空泵再次開始工作，如此循環(huán)。（3）真空泵工作原理電線連接好后，接通12V直流電源，控制器接通真空泵電機(jī)開始工作，當(dāng)真空度達(dá)到55kPa時真空壓力開關(guān)閉合，輸出高電平信號給控制器，控制器在接收到信號后延時10s，電機(jī)停止工作。二、混合動力汽車制動系統(tǒng)以典型的豐田普銳斯混合動力汽車的THS-II（第二代再生制動）制動系統(tǒng)為例，介紹混合動力汽車的制動系統(tǒng)。豐田普銳斯混合動力汽車的THS-II制動系統(tǒng)屬于ECB（電子控制制動）系統(tǒng)。THS-II制動系統(tǒng)可

7、根據(jù)駕駛員踩制動踏板的程度和所施加的力計(jì)算所需的制動力。然后，此系統(tǒng)施加需要的制動力（包括再生制動力和液壓制動系統(tǒng)產(chǎn)生的制動力）并有效地吸收能量。THS-II制動系統(tǒng)的組成包括制動信號輸入、電源和液壓控制部分，取消了傳統(tǒng)的真空助力器。正常制動時，主缸產(chǎn)生的液壓力換成液壓信號，而不是直接作用在輪缸上，通過調(diào)整作用于輪缸的制動執(zhí)行器上液壓源的液壓獲得實(shí)際控制壓力。THS-II制動系統(tǒng)組成，如圖5所示。駕駛員所需制動力制動踏板行程傳感器主缸壓力傳感器再生制動力帶EBD的ABS制動控制制動防滑控制ECU源缸壓電主蓄液壓控制部分線性電磁閥< VSC車型上再生制動 THS II HV ECU圖5TH

8、S-II制動系統(tǒng)組成ECBECUffl制動防滑控制ECUM成在一起，并和液壓制動系統(tǒng)（包括帶EBD的ABS制動助力和VSO）一起對制動進(jìn)行綜合控制。VSC+系統(tǒng)除了有正常制動控制VSC功能外，還能根據(jù)車輛行駛情況和EPS配合，提供轉(zhuǎn)向助力來幫助駕駛員轉(zhuǎn)向。THS-n系統(tǒng)采用電動機(jī)牽引控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不但具有舊車型上的THS系統(tǒng)擁有的保護(hù)行星齒輪和電動機(jī)的控制功能，而且還能對滑動的車輪施加液壓制動控制，把驅(qū)動輪的滑動減小到最低限度，并產(chǎn)生適合路面狀況的驅(qū)動力。THS-n系統(tǒng)制動系統(tǒng)的功能，見表2。系統(tǒng)制動系統(tǒng)的功能州動檢制解境功雄連一#4+討：+系流可以在轉(zhuǎn)一向明，防止前輪或后輪急逵涉動尸生的車

9、輛倒滑和E制。定性方科E年ECU-，京一而、啾晦抬耦的行歡第和援供轉(zhuǎn)響蹣力tuu系統(tǒng)AKS耨動過虢建在好沿器制冷忖*1出系統(tǒng)犍防止軍輪抱吒.保叱十：輛股人i防抱就同硝痂津）第安生（一）混合動力汽車電子制動控制系統(tǒng)的主要組成元件ECB（電子控制制動）系統(tǒng)的主要部件有：制動踏板行程傳感器、制動燈開關(guān)、行程模擬器、制動防滑控制ECU制動執(zhí)行器、制動主缸、備用電源裝置。豐田普銳斯混合動力汽車的主要制動組件位置，如圖6所示。混合動力制動系統(tǒng)的主要部件,如圖7所示圖6普銳斯混合動力汽車主要制動組件制動曙板行程傳睢部：,倒EI班第卜即1網(wǎng)時指的用匕.-IH9H制動防甜控制口:心圖7混合動力制動系統(tǒng)的主要部件

10、(1)制動踏板行程傳感器和制動燈開關(guān)制動踏板行程傳感器和制動燈開關(guān)，如圖8所示。制動踏板行程傳感器直接檢測駕駛員踩下制動踏板的程度。此傳感器包括觸點(diǎn)式可變電阻器，它用于檢測制動踏板行程踩下的程度并發(fā)送信號到制動防滑控制ECU信號采用反向冗余設(shè)計(jì)。制動燈開關(guān)的作用與傳統(tǒng)汽車相同，作為控制制動燈及制動踏板動作信號。圖8制動踏板行程傳感器(2)行程模擬器行程模擬器如圖9所示，制動時根據(jù)踏板力度產(chǎn)生踏板行程。行程模擬器位于主缸和制動執(zhí)行器之間，它根據(jù)制動中駕駛員踩制動踏板的力產(chǎn)生踏板行程。行程模擬器包括彈簧系數(shù)不同的兩種螺旋彈簧，具有對應(yīng)于主缸壓力的兩個階段的踏板行程特征。雙位電磁腐圖9行程模擬器(3

11、)制動防滑控制ECU汽車制動防滑控制系統(tǒng)是制動防抱死系統(tǒng)和驅(qū)動防滑系統(tǒng)的統(tǒng)稱。制動防滑控制ECU處理各種傳感器信號和再生制動信號以便控制再生制動聯(lián)合控制、帶EBD的ABSVS8制動助力和正常制動。根據(jù)各傳感器信號來判斷車輛行駛狀況，并控制制動執(zhí)行器。(4)制動執(zhí)行器制動執(zhí)行器如圖10所示，包含以下部分:(5)制動主缸混合動力汽車取消了傳統(tǒng)汽車制動主缸上的真空助力器，采用了電動機(jī)液壓助力。制動主缸仍采用雙腔串聯(lián)形式，一旦電動機(jī)液壓助力失效，制動主缸的前腔和后腔將分別對汽車的左前輪和右前輪進(jìn)行制動，所以這個主缸也成為前輪制動主缸。(6)備用電源裝置如圖11所示，備用電源裝置用以保證給制動系統(tǒng)穩(wěn)定的

12、供電，該裝置包括28個電容器電池，用于儲存車輛電源(12V)提供的電量。當(dāng)車輛電源電壓(12V)下降時，電容器電池中的電就會作為輔助電源向制動系統(tǒng)供電。關(guān)閉電源開關(guān)后，HV系統(tǒng)停止工作時，存儲在電容器電池中的電量被釋放。維修中電源開關(guān)關(guān)閉后，備用電源裝置就處于放電狀態(tài)，但電容器中仍有一定的電壓。在從車輛上拆下備用電源裝置或?qū)⑵浯蜷_檢查盒內(nèi)部之前，一定要檢查它的剩余電壓，如有必要則將其放電。翔助電池備用電痂裝皆圖11備用電源裝置10（二）混動汽車制動系統(tǒng)的工作原理電源開關(guān)（電源信號）打開后，蓄電池向控制器供電，控制器開始工作，此時EMB信號燈顯示系統(tǒng)應(yīng)正常工作。駕駛員進(jìn)行制動操作時，首先由電子制

13、動踏板行程傳感器探知駕駛員的制動意圖（踏板速度和行程），把這一信息傳給ECUECUIT集輪速傳感器、制動踏板行程傳感器等各路信號。根據(jù)車輛行駛狀態(tài)計(jì)算由每個車輪的最大制動力。再發(fā)生指令給執(zhí)行器（電機(jī)），讓其執(zhí)行各車輪的制動。電動機(jī)械制動器能快速而精確地提供車輪所需制動力，從而保證最佳的整車減速度和車輛制動效果。（三）再生制動聯(lián)合控制如圖12所示，在制動時，電動機(jī)MG覺到發(fā)電作用，和電動機(jī)MG2轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)動軸產(chǎn)生的阻力是再生制動力的來源。發(fā)電量（蓄電池充電量）越多，阻力也越大。圖12再生制動聯(lián)合控制驅(qū)動橋和MG2通過機(jī)械方式連接在一起，驅(qū)動輪帶動MG2轉(zhuǎn)動而發(fā)電，MG產(chǎn)生的再生制動力就會傳

14、到驅(qū)動輪，這個力由控制發(fā)電的THS-n系統(tǒng)進(jìn)行控制。再生制動聯(lián)合控制和傳統(tǒng)制動方式最大的區(qū)別是，前者并不單靠液壓系統(tǒng)產(chǎn)生駕駛員所需的制動力，而是THS-n系統(tǒng)一起聯(lián)合控制提供再生制動的合制動力。這樣控制能夠最大限度地減少正常液壓制動的動能損失，并把這些動能轉(zhuǎn)化為電能。在THS-n系統(tǒng)中，由于采用了THS-n系統(tǒng)，使MG2勺輸由功率得到了增加，THS-n增大了再生制動力。另外，由于采用ECB系統(tǒng)，制動力得到了改善，從而有效地增加了再生制動的使用范圍。這些提高了系統(tǒng)恢復(fù)電能的能力，從而提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，如圖13所示。圖13改善的再生制動三、制動能量回收系統(tǒng)制動能量回收是電動汽車與混合動力汽車重要技

15、術(shù)之一，也是它們的重要特點(diǎn)。在普通內(nèi)燃機(jī)汽車上，當(dāng)車輛減速、制動時，車輛的運(yùn)動能量通過制動系統(tǒng)而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽⑾虼髿庵嗅尫?。而在電動汽車與混合動力汽車上，這種被浪費(fèi)掉的運(yùn)動能量已可通過制動能量回收技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿Υ嬗谛铍姵刂?，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為驅(qū)動能量。例如，當(dāng)車輛起步或加速時，需要增大驅(qū)動力時，電機(jī)驅(qū)動力成為發(fā)動機(jī)的輔助動力，使電能得到了有效應(yīng)用。制動能量回收系統(tǒng)車輛的儀表板，如圖14所示。16圖14制動能量回收系統(tǒng)車輛的儀表板（一）制動能量回收系統(tǒng)的原理1/5一般情況下，在車輛非緊急制動的普通制動場合，約的能量可以通過制動回收。制動能量回收按照混合動力的工作方式不同而有所不同。在發(fā)動機(jī)氣門不

16、停止工作場合，減速時能夠回收的能量約是車輛運(yùn)動能量的1/3o通過智能氣門正時與升程控制系統(tǒng)使氣門停止工作，發(fā)動機(jī)本身的機(jī)械摩擦（含泵氣損失）能夠減少約70%回收能量增加到車輛運(yùn)動能量的2/3o制動能量回收系統(tǒng)包括與車型相適配的發(fā)電機(jī)、蓄電池以及可以監(jiān)視電池電量的智能電池管理系統(tǒng)。制動能量回收系統(tǒng)回收車輛在制動或慣性滑行中釋放出的多余能量，并通過發(fā)電機(jī)將其轉(zhuǎn)化為電能，再儲存在蓄電池中，用于之后的加速行駛。這個蓄電池還可為車內(nèi)耗電設(shè)備供電，降低對發(fā)動機(jī)的依賴、燃油消耗及二氧化碳排放?；旌蟿恿ζ囋谲囕v減速時，可以通過在發(fā)動機(jī)與電機(jī)之間設(shè)置離合器，使發(fā)動機(jī)停止輸出功率而得以解決。但制動能量回收還涉及

17、混合動力汽車的液壓制動與制動能量回收的復(fù)雜平衡或條件優(yōu)化的協(xié)調(diào)控制。那么，為什么可以通過驅(qū)動電機(jī)能夠回收車輛的運(yùn)動能量呢？概要地說，其原因就是電機(jī)工作的逆過程就是發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。電學(xué)基礎(chǔ)理論闡明，電機(jī)驅(qū)動的工作原理是左手定則，而電機(jī)發(fā)電的工作原理則是右手定則。由于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，線圈在阻礙磁通變化的方向上發(fā)生電動勢。該方向與使電機(jī)旋轉(zhuǎn)而流動的電流方向相反，稱為逆電動勢。逆電動勢隨著轉(zhuǎn)速的增加而上升。由于轉(zhuǎn)速增加，原來使電機(jī)旋轉(zhuǎn)而流動的電流，其流動阻力加大，最后達(dá)到某一轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速不再增加。當(dāng)制動時，通過電機(jī)的電流被切斷，代之而發(fā)生逆電動勢。這就是使電機(jī)起到發(fā)電機(jī)作用的制動能量回收的原理。上述這種電機(jī)

18、稱為“電動機(jī)發(fā)電機(jī)”。然而，當(dāng)制動能量回收制動實(shí)施時，如何處理行車制動？行車制動時，制動踏板行程（或強(qiáng)度）如何與制動能量回收系統(tǒng)保持協(xié)調(diào)關(guān)系？這是因?yàn)槠鸬街苿幽芰炕厥兆饔玫闹苿硬糠?，會引起減少行車制動的制動力。對于行車制動來說，從制動能量回收中所起作用考慮，必須在減少行車制動的制動力方面作由相應(yīng)措施。在制動力減少的同時，制動踏板的踏板力要求與踏板行程相對應(yīng)。重要的是，不論發(fā)生或不發(fā)生制動能量回收，與通常車輛一樣，制動踏板的作用依然存在，為此，人們開發(fā)了一種稱為行程模擬器(StrokeSimulator)的裝置。(二)制動能量回收系統(tǒng)的能量回收模式根據(jù)車輛運(yùn)行狀況，制動能量回收系統(tǒng)的能量回收具備

19、不同的模式。(1)發(fā)動機(jī)關(guān)閉時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式，如圖15所示。在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時滑行/制動狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)與電機(jī)離合器打開，電機(jī)/發(fā)電機(jī)離合器閉合，能量僅通過電機(jī)/發(fā)電機(jī)回收。12V 車輛屯氣系統(tǒng)電機(jī)控制耦監(jiān)控管電池I2V由A高反常盤池設(shè)電機(jī)模式發(fā)動機(jī)美團(tuán)直©1機(jī)與電機(jī)黑器打開電機(jī)/發(fā)電機(jī)離合器閉合動能IVECU圖15發(fā)動機(jī)關(guān)閉時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式A直卻宜流(2)發(fā)動機(jī)倒拖時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式交澈宜慌青洲，交洋在發(fā)動機(jī)倒拖時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式，如圖16所示。在發(fā)動機(jī)倒拖時滑行/制動狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)與

20、電機(jī)離合器閉合，電機(jī)/發(fā)電機(jī)離合器閉合，能量除了通過電機(jī)/發(fā)電機(jī)回收外，一部分用于發(fā)動機(jī)制動(此時發(fā)動機(jī)切斷燃油供給)。圖16發(fā)動機(jī)倒拖時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式(3)發(fā)動機(jī)起動時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式在發(fā)動機(jī)起動時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式，如圖17所示。在發(fā)動機(jī)起動時滑行/制動狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)離合器打開，電機(jī)/發(fā)電機(jī)離合器閉合，能量僅通過電機(jī)/發(fā)電機(jī)回收。圖17發(fā)動機(jī)起動時滑行/制動狀態(tài)下的能量回收模式四、拓展知識(一)EMB電子機(jī)械制動系統(tǒng)解析隨著消費(fèi)者對車輛安全性越來越重視，車輛制動系統(tǒng)也歷經(jīng)了數(shù)次變遷和改進(jìn)。從最初的皮革摩擦制動，到后來的豉式、盤式制動器，再到后來的機(jī)

21、械式ABS制動系統(tǒng)，伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展又由現(xiàn)了模擬電子ABS制動系統(tǒng)、數(shù)字式電控ABS制動系統(tǒng)等等。近年來，西方發(fā)達(dá)國家又興起了對車輛線控系統(tǒng)(x-by-wire)的研究，線控制動系統(tǒng)(brake-by-wire)應(yīng)運(yùn)而生，由此展開了對電子機(jī)械制動器(ElectromechanicalBrake)的研究，簡單來說電子機(jī)械制動器就是把原來由液壓或者壓縮空氣驅(qū)動的部分改為由電動機(jī)來驅(qū)動，借以提高響應(yīng)速度、增加制動效能等，同時也大大簡化了結(jié)構(gòu)、降低了裝配和維護(hù)的難度。由于人們對制動性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的液壓或者空氣制動系統(tǒng)在加入了大量的電子控制系統(tǒng)如ABSTCSESP等后，結(jié)構(gòu)和管路布置越發(fā)復(fù)

22、雜，液壓（空氣）回路泄漏的隱患也在加大，同時裝配和維修的難度也隨之提高。因此，結(jié)構(gòu)相對簡單、功能集成可靠的電子機(jī)械制動系統(tǒng)越來越受到人們青睞。可以預(yù)見，EMB最終取代傳統(tǒng)的液壓（空氣）制動器，成為未來車輛的發(fā)展方向。（2） brake-by-wire的發(fā)展簡介brake-by-wire是指一系列智能制動控制系統(tǒng)的集成，它提供諸如ABS、車輛穩(wěn)定性控制、助力制動、牽引力控制等等現(xiàn)有制動系統(tǒng)的功能，并通過車載有線網(wǎng)絡(luò)把各個系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合成一個完整的功能體系。原有的制動踏板用了一個模擬發(fā)生器替代，以接受駕駛員的制動意圖，產(chǎn)生、傳遞制動信號給控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并根據(jù)一定的算法模擬反饋給駕駛員。顯而易見，

23、它需要非常安全可靠的結(jié)構(gòu)，用以正常的工作。由于技術(shù)發(fā)展程度的局限，目前出現(xiàn)了兩種形式的brake-by-wire系統(tǒng)：EHB與EMB（3） EHB系統(tǒng)EHB（Electro-HydraulicBrale）即線控液壓制動器，是在傳統(tǒng)的液壓制動器基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。EHB用一個綜合的制動模塊來取代傳統(tǒng)制動器中的壓力調(diào)節(jié)器和ABS模塊等，這個綜合制動模塊包含了電機(jī)、泵、蓄電池等部件，它可以產(chǎn)生并儲存制動壓力，并可分別對4個輪胎的制動力矩進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。比起傳統(tǒng)的液壓制動器，EH時了顯著的進(jìn)步，具結(jié)構(gòu)緊湊、改善了制動效能、控制方便可靠、制動噪聲顯著減小，不需要真空裝置，提供了更好的制動踏板感覺。由于模塊化

24、程度的提高，在車輛設(shè)計(jì)過程中又提高了設(shè)計(jì)的靈活性、減少了制動系統(tǒng)的零部件數(shù)量、節(jié)省了車內(nèi)制動系統(tǒng)的布置空間?？梢?，相比傳統(tǒng)的液壓制動器，EH時了很大的改善。但是EHB還是有其局限性，那就是整個系統(tǒng)仍然需要液壓部件。EHB的由現(xiàn)主要是為以后研究和生產(chǎn)EMB丁下基礎(chǔ)、積累大量的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。早在1993年，福特公司就有一款電動汽車采用了EHB后來通用公司也在一款轎車上采用了EHB制動系統(tǒng)。（4） EMB簡介如果把EHB稱為“濕”式brake-by-wire制動系統(tǒng)的話，那么EMB就是“干”式brake-by-wire制動系統(tǒng)。EMB是ElectromechanicalBrake的英文簡稱，它和EHB以

25、及HB的最大區(qū)別就在于，不再需要制動液和液壓部件，制動力矩完全是通過安裝在4個輪胎上的由電機(jī)驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生。因此，相應(yīng)取消了制動主缸、液壓管路等部件，可以大大簡化制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，便于布置、裝配和維修，更為顯著的是隨著制動液的取消，對于環(huán)境的污染大大降低了。另外，由于相應(yīng)可以取消很多現(xiàn)有部件，因此，可以大大減小系統(tǒng)的質(zhì)量，便于對車輛底盤進(jìn)行綜合主動控制。其突出的優(yōu)點(diǎn)是：不需要制動管路，從而降低了制造成本和安裝布置的難度，制動效能得到了提高、性能穩(wěn)定；不需要制動液，降低了成本并且保護(hù)環(huán)境；便于融入到車輛綜合控制的網(wǎng)絡(luò)中去（CAN總線）；由于減少了部件數(shù)，降低了對空間的占用；還由于制動踏板只提供

26、參考輸入不直接作用于制動系統(tǒng)之上，從而便于改善踏板性能。（1）emB勺發(fā)展和現(xiàn)狀EMB起先是應(yīng)用在飛機(jī)上的，后來才慢慢轉(zhuǎn)化應(yīng)用到汽車上來。EMBf傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)有著極大的差別，其執(zhí)行和控制機(jī)構(gòu)需要完全重新設(shè)計(jì)。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要能夠把電動機(jī)的轉(zhuǎn)動平穩(wěn)轉(zhuǎn)化為制動蹄塊的平動、能夠減速增矩、能夠自動補(bǔ)償由于長期工作而產(chǎn)生的制動間隙等，而且由于體積的限制，其結(jié)構(gòu)也必須巧妙和緊湊，這是整個EMB系統(tǒng)中非常重要的組成部分；其控制部分也要求能精確控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角從而防止制動抱死。最近幾年，一些國際大型汽車零配件廠商和汽車廠進(jìn)行了一些對于EMB制動系統(tǒng)的研究工作，主要參與競爭的公司有：Conti-nenta

27、lTeves、Siemens、Bosch、Eaton、AlliedSignal、Delphi、VarityLucas、Hayes等，而國內(nèi)在此項(xiàng)目上也進(jìn)行了一些相關(guān)的研究工作。EMB勺設(shè)計(jì)初衷之一就是為了提高行車安全性，EMB勺響應(yīng)速度快（約0.01s），能夠大大提升制動系統(tǒng)的性能，從而提高行車安全性。西門子VD彼計(jì)的EWB（楔塊式電子機(jī)械制動器）不僅響應(yīng)速度快，而且很好地利用了增力原理，制動效能高、能耗低、制動器體積小，西門子公司曾對此進(jìn)行過裝車試驗(yàn)，總體表現(xiàn)還是很優(yōu)秀的?？煽啃源_實(shí)是EMB急需解決的問題，也是現(xiàn)在的技術(shù)難點(diǎn)，因?yàn)橐坏╇娍叵到y(tǒng)失效，應(yīng)有措施保證車輛具有足夠的能力制動。(2)E

28、MB系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和分類對于EMB系統(tǒng)的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它直接接受電動機(jī)產(chǎn)生的力矩，并放大作用到制動盤上，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿足如下幾個基本要求：1.結(jié)構(gòu)緊湊、便于布置。2. 能夠把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平動。3. 有減速增矩、自增力機(jī)構(gòu)。4. 能夠自動補(bǔ)償制動間隙。5. 能夠提供停車時的駐車制動。6. 安全可靠、工作時間長?？偟膩碚f，EMB®動系統(tǒng)從節(jié)省能量的角度來說可以分為兩個大類，其一是電動機(jī)直接帶動機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)然后作用到制動盤上，其典型是ContinentalTeves公司研制的制動器；第二類是電動機(jī)通過一個自增力機(jī)構(gòu)，間接作用到制動盤上，可以大大降低系統(tǒng)所消耗的能量，GermanAerospaceC

29、enter(DLR內(nèi)部資料顯示其公司研制的EMBi動系統(tǒng)eBrake比第一類結(jié)構(gòu)節(jié)省了約83%的能量。第一種結(jié)構(gòu)形式的制動器特點(diǎn)是控制簡單，制動過程穩(wěn)定；但是，由于電機(jī)提供所有推動制動塊所需的推力，使得所需的驅(qū)動電機(jī)的功率很大，從而造成電機(jī)的尺寸、質(zhì)量和能耗都較大。第二種結(jié)構(gòu)形式的制動器，由于間接利用了汽車的動能作為制動自增力，驅(qū)動電機(jī)所需功率可大幅下降，只需要約3%的其他替代方案的能耗，其體積、尺寸和質(zhì)量也必然比第一種結(jié)構(gòu)形式的制動器小，不過目前這種形式的制動器控制難度大，制動穩(wěn)定性也不如前者。汽車作為一種地面交通工具，行駛、轉(zhuǎn)向、停車是其三個基本功能。而其中停車功能就是由汽車的制動系統(tǒng)來完

30、成的?！鞍踩?、節(jié)能、環(huán)?！笔瞧囄磥戆l(fā)展的三大主題，制動系統(tǒng)作為汽車的一個重要組成部分，直接影響到汽車的安全性。EMB制動系統(tǒng)是以電能作為能量來源，由中心控制模塊控制，由電機(jī)經(jīng)過傳動裝置產(chǎn)生促動力驅(qū)動制動鉗，實(shí)現(xiàn)制動功能的全新制動系統(tǒng)，與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相比，EMB系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. EMB制動系統(tǒng)用電線傳遞能量、數(shù)據(jù)線傳遞信號，完全摒棄了原有的液壓管路等部件，而且無真空助力器，結(jié)構(gòu)簡潔、質(zhì)量輕、體積小，便于發(fā)動機(jī)艙其他部件的布置，也有利于減輕整車重量和整車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與布置。2. EMB采用了電控，易于并入車輛綜合控制網(wǎng)絡(luò)中（CAN總線），并且可以同時實(shí)現(xiàn)ABSTCSESRAC事多種功能，這些

31、電子裝備的傳感器、控制單元等部件可以與EMB共用，而無需增加其他的附加裝置。避免了像傳統(tǒng)制動系統(tǒng)那樣，在制動系統(tǒng)線路上安裝大量的電磁閥和傳感器，使得制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，也增加了液壓回路泄漏的隱患。3. 在傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)中，制動踏板至制動主缸的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及氣壓、液壓系統(tǒng)的固有特性，使得制動反應(yīng)時間長、動態(tài)響應(yīng)速度慢。制動力由零增長到最大需要0.20.9s,而且當(dāng)需要較小的制動力時，動態(tài)響應(yīng)更慢。而EMB制動系統(tǒng)就不存在這樣的問題，EMB踏板模擬器代替了傳統(tǒng)的機(jī)械制動踏板傳力裝置，中心控制單元接受踏板模擬器傳來的電信號，判斷駕駛員的意圖，產(chǎn)生相應(yīng)的控制命令，這樣便大大縮短了制動反應(yīng)時間，而且改善

32、了制動時的腳感，無打腳現(xiàn)象。4. 傳動效率高、安全可靠，而且節(jié)能。5. 無需制動液，降低了對環(huán)境的污染。總之，現(xiàn)代汽車發(fā)展的方向是模塊化、集成化、機(jī)電一體化，最終實(shí)現(xiàn)整個車輛的線控。而EMB正是這一發(fā)展方向的體現(xiàn)。EMB、然會在不久的將來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制動系統(tǒng)，為汽車進(jìn)一步向前發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。五、案例本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)的制動能量回收系統(tǒng)控制本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)應(yīng)用在2010款I(lǐng)nsight混合動力車上。其制動能量回收系統(tǒng)采用執(zhí)行器和電控單元組成一體化模塊形式，包括IMA系統(tǒng)電機(jī)控制模塊、動力蓄電池監(jiān)控模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊。本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)應(yīng)用在2010款I(lǐng)nsigh

33、t混合動力車上。其制動能量回收系統(tǒng)采用執(zhí)行器和電控單元組成一體化模塊形式，包括IMA系統(tǒng)電機(jī)控制模塊、動力蓄電池監(jiān)控模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊。t速沔=>-車?yán)锟芍?M孕W二中最大限度利用M劭能量忖收制動n；fi：液壓制動她明駛員制動1dH總制動能量加速耕根松”；M動器i f)圖18制動能量回收制動與液壓制動的協(xié)調(diào)控制制動能量回收系統(tǒng)工作過程如下：IMA電機(jī)在制動、緩慢減速時，通過混合動力整車電控單元發(fā)生相應(yīng)指令，使電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)再生發(fā)電工況，通過制動能量回收控制系統(tǒng)以電能形式向動力蓄電池充電。其基本工作過程是：當(dāng)制動時，制動踏板傳感器使IMA電控單元激活制動主缸伺服裝置，通過動力蓄電池電控單元

34、、能量回收電控單元、電機(jī)電控單元等電控單元發(fā)生相應(yīng)指令，使液壓機(jī)械制動和電機(jī)能量回收之間制動力協(xié)調(diào)均衡以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)能量回收。第四代IMA系統(tǒng)采用了可變制動能量分配比例，比上一代的制動能量回收能力增加70%IMA電機(jī)、動力蓄電池電控單元、能量回收電控單元、電機(jī)電控單元等都屬于本田第四代IMA混合動力系統(tǒng)的“智能動力單元IPU(IntelligentPowerUnit)”組成部分。它是由動力控制單元PCU(PowerControlUnit)、高性能鎂氫蓄電池和制冷系統(tǒng)組成。PCUMIPU的核心部分，控制電機(jī)助力(即進(jìn)入電動工況)。PCU!過接收節(jié)氣門傳感器輸入的開度信號，按照發(fā)動機(jī)的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)和動力蓄電池荷電狀態(tài)等信號決定電能輔助量，并同時決定蓄電池能量回收能力。PCU主要組成部分有蓄電池監(jiān)控模塊蓄電池狀態(tài)檢測BCM(BatteryConditionMonitor)、電機(jī)控制模塊MCM(MotorControlModule)、電機(jī)驅(qū)動模塊MDM(MotorDriverModule)。綜觀現(xiàn)有