电动汽车制动系统研究现状

1. 什么是再生制动，为什么对电动汽车有用

虽然近些年纯电动汽车技术在不断的提升，但是里程焦虑依然存在，而导致里程焦虑的主要原因，包括充电时间较长、充电设施不完善以及动力电池技术方面的制约等等。为了缓解这种状况，很多纯电动汽车都配备了再生制动系统。那么什么是再生制动？对纯电动汽车又有什么用处呢？

再生制动可以在一定程度上可以延长纯电动汽车的续航里程，对于缓解里程焦虑有一定的作用。但是即便如此，各大汽车厂商也应当继续加大对动力电池技术的研究，提高其稳定性，这才是解决里程焦虑的正确之路。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

2. 电动汽车电控技术的再生制动控制系统

再生制动控制系统传统汽车的制动过程多依靠摩擦的方式消耗车辆行驶的动能而降低车速,其制动能量转化为热能散发到周围环境中去。而电动汽车在制动时,可以将牵引电机转换为发电机,依靠车轮拖动电机产生电能和车轮制动力矩,从而在减缓汽车速度的同时将部分动能转化为电能储存起来,回收了能量,提高了汽车的续航里程。
再生制动能量回馈系统的研究是电动汽车开发中的一个重要环节,其设计开发需要综合考虑汽车动力学特性、电机发电特性、电池安全保证与充放电特性等多方面的问题。采用再生制动技术,需要满足2个要求:(1)要满足制动效能、制动效能恒定性、制动时汽车的方向稳定性以及最大限度地提高制动能量的回收程度;(2)要满足司机操作的习惯、舒适性能的要求。而这些性能的满足主要依赖于合理设计能量管理系统以及系统的控制策略。控制策略方面的3种典型控制策略有:并行制动系统控制策略、最佳制动能量回收控制策略以及理想制动力分配控制策略。其中并行制动系统控制策略是在传统汽车制动系统的基础上加入电机制动,其驱动轴在制动时是采用机械制动系统与再生制动系统联合制动;最佳制动能量回收控制策略是在保证制动要求的前提下最大限度地回收制动能量;理想制动力分配控制策略是在保证最佳制动性能的前提下尽量回收制动能量。这3种控制策略中,并行制动系统控制策略较简单,另2种比较复杂,而且要求精确的计算和控制。总体来说,国内关于制动能量回收的研究还处在初级阶段。如何设计更加合理的系统及其控制策略以满足制动要求和人性化要求,使再生制动与电动汽车性能匹配更加优化将成为电动汽车研究的重要方向。

3. 刹车系统的发展趋势

1.制动系统的发展历史

最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。 1936年，博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制动器;1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。1979年，默·本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS以成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。

2制动系统功用及组成

制动系的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车;在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速;使汽车可靠地停在原地或坡道上[2]。制动系统按动力源可分为摩擦式、气压式、液力式和电磁式四种;按照功能可分为行车制动系统、驻车制动系统、第二制动系统和辅助制动系统;按控制方式还可分为人力制动、动力制动和伺服制动三类。无论制动系统分类如何，任何制动系统均由四个基本部分组成：供能装置，即提供制动作用所需能量和改善传能介质状态的构件;控制装置，即产生制动和控制制动强度的运动件;传动装置，即输送能量至制动器使之起作用的零件;制动器，即关键零部件，产生制动力迫使车辆减速的重要部件。一些高级轿车的制动系统还包括制动力调节和压力保护等附加装置。一般制动系需要满足以下几点要求：①具有足够的制动效能，即具有足够的制动减速度和尽量短的制动距离;②制动系统工作可靠，采用多管路制动方案可避免一路失效则制动整体失效;③制动的同时能够保证稳定的操作和方向稳定性;④由于制动器工作时温升较高，所以应具备良好的散热和抗热稳定性;⑤具有一定的使用寿命。

3制动器分类及介绍

制动器是制动系统中用以产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件。摩擦制动器为常用的制动器类型，其基本原理是固定元件与旋转元件表面间的摩擦作用产生制动力矩，使得汽车驱动轮减速。摩擦制动器主要为鼓式制动器和盘式制动器两大类。

3.1 鼓式制动器

鼓式制动器有内张型和外束型两种，内张型以内圆柱面为工作表面，采用带摩擦片的制动蹄作为固定元件。由于驱动装置的不同又可分为轮缸式制动器、凸轮式制动器和楔式制动器。由于篇幅有限，这里我们仅拿轮缸式制动器中的领从蹄式制动器介绍。

这里记汽车行进时制动鼓旋转方向，制动蹄支撑点在其前端，轮缸施加的促动力作用于后端，制动过程中，制动蹄1张开的旋转方向与制动鼓的旋转方向相同，因此称为“领蹄”。领蹄上的切向合力作用结果使得领蹄在制动鼓上压得更紧，具有“增势”作用;制动蹄支撑点在其后方，促动力作用于前方，制动蹄张开的旋转方向与制动鼓旋转方向相反，故称为“从蹄”。很明显，从蹄的切向合力有放松制动鼓的“减势”作用。在倒车制动时，制动鼓旋转方向相反，领从蹄互换，但制动效能不变。领从蹄式制动器具有结构简单，成本低，蹄片与制动鼓之间的间隙易调节，便于附装驻车制动驱动机构等优点，因此领从蹄式制动器得到广泛应用。

4. 国内外汽车制动器发展现状如何

哥们很费劲才找到的,给个最佳吧!!!

随着科学技术的发展，汽车工业追求更高的标准来满足社会发展的需要，当今汽车发展的主题是：经济性、可靠性、安全性，并符合环保要求。速度与安全，是一对矛盾，要好好地解决这个问题，就要从多方面考虑，其中之一就是汽车必须具备性能良好的制动性能。
高速公路的发展，说明社会的经济在腾飞。可是高速行车和车流密度的加大，出现了频繁的交通事故，因此，保证行车安全已成为现今汽车设计中一项十分引人关注的问题。对汽车制动系统结构及制动性能的要求有逐步提高的趋势。当汽车转向经过不同路面或会车时，都必须使车速降低，特别是遇有障碍物或行人，或其他车辆时，更需要在尽可能短的时间，短的距离内将车速降低，甚至为零。如果汽车不具备这一性能，高速行驶就不可能实现。汽车在下长坡时，由于重力的作用，有不断加速到危险的程度的趋势，此时应将车速限制在一定的安全值以内，并且保持稳定。此外，对已停驶，特别是在坡道上停驻的汽车，应使之可靠地原地不动，当常用制动器发生故障时，通常用驻车制动装置作为第二制动系。
虽然每万车辆造成的死亡率呈下降趋势，但每10万人口死亡率却呈上升趋势。在这些交通事故中，由于制动系统故障造成的交通事故也时有发生。2010年由于制动系统故障（制动失效或制动不良）造成的交通事故及损失情况见表1.1。[1]
表1.1 2010年由于制动系统故障造成的交通事故及损失情况
故障原因 事故次数（次） 死亡人数（人） 受伤人数（人） 直接经济损失（元）
制动失效 4663 1023 4256 38645167
制动不良 7633 2656 5447 39413006
在2010年11月召开的全国公安交通管理工作会议透露的最新统计数字，2010年前10个月，全国共发生交通事故379200起，死亡80339人。在货车发生的交通事故中，除去排在第一位的违章驾驶以外，最主要的原因就是车辆机械故障了，而在各种车辆机械故障中，制动失灵占有相当高的比例。[2]
全国公路交通事故统计数据表明，我国公路交通事故数量呈逐年增加趋势，由此造成的伤、亡人数和直接经济损失也不断增加，2004~2010年全国公路交通事故统计数据见表1.2。
表1.2 2004～2010年全国公路交通事故统计
年份 事故次数
（次） 死亡人数
（人） 受伤人数
（人） 直接经济损失
（万元） 万车死亡率 10万人口死亡率
2004 253537 66362 148817 133383 24.26 5.54
2005 271843 71494 159308 152267 22.48 5.90
2006 287685 73655 174447 171769 20.41 6.02
2007 304217 73861 190128 184616 17.50 5.97
2008 346129 78067 222721 192951 17.30 6.25
2009 412860 83529 286080 212402 15.45 6.82
2010 616971 93853 418721 266890 15.60 7.27
综上所述，制动系对汽车来说是至关重要的。没有制动系，汽车的行驶是不安全的。
制动装置可分行车、驻车、应急和辅助四种装置。
行车制动装置给汽车以必要的减速度，将汽车降低到所要求的数值，直至停车；在下短坡时，它能使汽车保持适当的稳定速度。
驻车制动装置主要用来使汽车可靠地在原地（包括在斜坡上）停驻。为此，它常用机械驱动机械，而不用液压驱动机构，此外，驻车制动装置还有助于在坡道上起车。
应急制动装置利用机械力（如强力压缩弹簧）进行制动。在某些采用动力制动或伺服制动的汽车上，一旦发生蓄压装置压力过低等故障时，可用应急制动装置实现汽车制动。同时在人力控制下还能兼作驻车制动。当应急制动出现故障时，普通的手力驻车制动装置也可以起应急制动作用。
辅助制动装置通过装设缓速器等辅助制动装置，实现汽车下长坡时保持稳定车速的作用，并减轻或者解除行车制动装置的负荷。
对制动系的主要要求有：
（1）足够的制动能力，制动能力包括行车制动能力和驻坡能力，行车制动能力，用一定初速度下制动减速度和制动距离两项指标来评定。驻坡能力是指在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度。
（2）行车制动至少有两套独立的驱动制动管路，当其中一套管路失效时，另一套管路应保证汽车制动效能不低于正常值的30%。
（3）制动时的汽车操纵稳定性好。即用任何速度制动，汽车都不应当丧失操纵性和方向稳定性。否则当前轮抱死而侧滑时，汽车丧失操纵性；当后轮抱死而侧滑甩尾时，汽车丧失方向稳定性。汽车前、后轮制动器的制动力矩应有较合适的比例。最好能随各轴间的载荷转移情况而变化。否则，制动时会发生某一轴车轮首先抱死滑移，从而造成汽车无法操纵或甩尾，甚至自动调头等危险状况。同一轴上左右车轮制动力应该相同，它们最大差值不得超过15%，以免制动时发生汽车跑偏。
（4）防止水和污泥进入制动器的工作表面。工作表面受水、污泥污染后，会使制动能力降低并加速工作表面磨损。鼓式制动器能较好地防止泥土直接进入制动器，通常不要求采取特殊措施。若后轮用盘式制动器，在泥泞道路上行驶时，易沾上由前轮转动而飞溅起来的泥土，对此应有防范措施。制动器表面浸水后，会因水的润滑作用使摩擦系数下降而造成水衰退，出水后需要制动若干次方能恢复。一般规定要求达到重复制动次数为5次到15次，即应恢复其制动效能。
（5）制动效能的热稳定性好。汽车的高速制动、短时间的频繁重复制动，尤其是下长坡时的连续制动，都可能引起制动器温度过高而导致摩擦系数的降低，使制动能力低落，这种现象称为热衰退。制动器发生热衰退后，经过一定次数的和缓使用，由于温度下降和摩擦材料表面得到磨合，其制动能力可重新恢复，这称为热恢复。因此要求制动能力的热稳定性好，也就是要求不易衰退，衰退率小，且衰退后较快地恢复制动能力。
（6）操纵轻便，要求制动踏板和手柄的位置和行程，以及踏板力能为一般体形和体力的驾驶员所适应。紧急制动次数大约只占制动总数的5~10%，故最大制动踏板力允许比离合器踏板力大得多，但也不亦过大。而过小又将使驾驶员失去踏板感，（或称路感）而难以控制制动强度。各国法规规定的最大踏板力一般为500N（轿车）~700N（货车），踏板行程（计入摩擦衬片或衬块的容许磨损量）对轿车应不大于100~150mm，对货车应不大于150~200mm。制动踏板高度与加速踏板的相对位置应便于操作。制动手柄行程应不大于160—200mm。
（7）作用滞后性包括产生制动和解除制动的滞后时间，应尽可能短。
（8）一旦牵引车和挂车（半挂车）之间的连接制动管路损坏，牵引车应有防止压缩空气进一步漏失的装置。车行驶过程中，若牵引连接机构脱开，列车之间的制动管路应立即断气，而且挂车应能自动停驻。挂车一旦摘挂，亦应使用驻车制动将其停住。
（9）为了提高汽车、列车的制动稳定性，除了保证列车各轴有正确的制动力分配外，还应注意主挂车之间各轴制动起作用的时间，尤其是主挂之间制动开始时间的协调。
（10）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应装有音响或光信号等警报装置。
（11）制动时不应产生振动和噪声。
（12）制动系的机件应使用寿命长，制造成本低；对摩擦材料的选择也应考虑到环保要求，应力求减小制动时飞散到大气中的有害于人体的石棉纤维。
随着电子技术的飞速发展，大部分的车都已将ABS列为标准配备。“ABS”中文译为“防抱死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。
现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使车行方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。
世界上第一台防抱死制动系统ABS(Ant-ilock Brake System),在1950年问世，首先被应用在航空领域的飞机上，1968年开始研究在汽车上应用。70年代，由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器，促使了ABS在汽车上的应用。 1980年后，电脑控制的ABS逐渐在欧洲、美国及亚洲日本的汽车上迅速扩大。到目前为止，一些中高级豪华轿车，如西德的奔驰、宝马、雅迪、保时捷、欧宝等系列；英国的劳斯来斯、捷达、路华、宾利等系列；意大利的法拉利、的爱快、领先、快意等系列；法国的波尔舍系列；美国福特的TX3、30X、红彗星及克莱斯勒的帝王、纽约豪客、男爵、道奇、顺风等系列；日本的思域，凌志、豪华本田、奔跃、俊朗、淑女300Z等系列，均采用了先进的ABS。到1993年，美国在轿车上安装ABS已达46%，现今在世界各国生产的轿车中有近75%的轿车应用ABS。现今全世界已有本迪克斯、本迪克斯、波许、摩根.戴维斯、海斯.凯尔西、苏麦汤姆、本田、日本无限等许多公司生产ABS，它们中又有整体和非整体之分。预计随着轿车的迅速发展，将会有更多的厂家生产。[3]

5. 宋楠：深度解析比亚迪汉车族技术状态之IPB制动篇

2020年1月，新能源情报分析网前往室外温度最低达到-28摄氏度的牙克石，对覆盖着重度伪装的比亚迪汉车族测试车进行全向技术评测。综合目前获得的相关信息研判，比亚迪汉车族将包括DM和EV（适配电四驱系统）两大车系。其中DM车系搭载超级电四驱系统、EV车系则适配电四驱技术。

因配置IPB制动技术解决方案，使得汉车族的在安全层面的制动距离和相应时间的缩短，直接提升整车主被动安全性能；制动分泵的制动片和制动盘被标定为“零”接触，换来的是更低的行车电耗（针对汉EV车型）与更高的行车发电功率（针对汉DM车型）。

让人激动的是，比亚迪正在同和对外合作，寻求汉车族甚至改款全新一代唐车族以及后续推出的全新车族，操控性、舒适性的提升。为了迎合不同用车人群的需求，DM车型的经济性和EV车型极端气候续航里程稳定性的提升，也都将在汉车族上得到体现。

未完待续。。。

文/新能源情报分析网宋

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。