電動(dòng)汽車混合制動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車對(duì)比分析

王志卓

摘 要：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，電動(dòng)汽車的發(fā)展勢(shì)頭如日中天。本文從制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造原理入手，對(duì)比分析了傳統(tǒng)燃油汽車以及電動(dòng)汽車的異同。由于電動(dòng)汽車采用了混合制動(dòng)模式，能把制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的多余的動(dòng)能回收再利用，因此比傳統(tǒng)燃油汽車更環(huán)保，更節(jié)能。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；制動(dòng)系統(tǒng)；混合制動(dòng)

自1831年法拉第研制出世界上第一部電動(dòng)汽車以來(lái)，電動(dòng)汽車經(jīng)歷了近二百年的輝煌與沒(méi)落。電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比的最大一個(gè)特點(diǎn)就是其使用清潔能源，大大減少了汽車對(duì)汽油這一不可再生資源的依賴，降低了消費(fèi)者的使用成本，而且環(huán)保。與傳統(tǒng)汽車底盤結(jié)構(gòu)相比，在制動(dòng)系統(tǒng)上，純電動(dòng)系統(tǒng)采用了混合制動(dòng)的模式，有別于傳統(tǒng)汽車廣泛采用的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，現(xiàn)對(duì)比分析如下。

一、傳統(tǒng)燃油汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)析

現(xiàn)代轎車液壓制動(dòng)系統(tǒng)以制動(dòng)液為媒介，把駕駛員腳步的控制力施加給主液壓缸，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓能，再通過(guò)加裝在各個(gè)車輪的制動(dòng)器上的輪缸把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，促使制動(dòng)器開(kāi)始工作，實(shí)現(xiàn)汽車的制動(dòng)。

在液壓制動(dòng)系統(tǒng)中，通常把制動(dòng)踏板機(jī)構(gòu)和主缸裝在車架上，再用橡膠制動(dòng)軟管及金屬管連接主缸和輪缸。同時(shí)各種液壓機(jī)構(gòu)之間還有管接頭。踩下制動(dòng)踏板后，主缸里的制動(dòng)液在壓力的作用下經(jīng)過(guò)油管被壓入前、后制動(dòng)輪缸，浮鉗盤式制動(dòng)器的剎車片在制動(dòng)液壓力的作用下壓靠在制動(dòng)盤上，在摩擦的作用下生成制動(dòng)力。

傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管處，能產(chǎn)生較大的真空助力。汽車在制動(dòng)時(shí)，需要助力幫助有效制動(dòng)。也有一些汽車不使用自帶的真空助力，而是通過(guò)使用一個(gè)單獨(dú)的真空泵來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)助力。

二、純電動(dòng)汽車混合制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

（一）純電動(dòng)汽車混合制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理分析

純電動(dòng)汽車的制定系統(tǒng)里，既有傳統(tǒng)汽車的摩擦制動(dòng)，也有能量再生制動(dòng)，因此采用的是一種混合制動(dòng)的模式。

能量再生制動(dòng)：能量再生制動(dòng)指的是在汽車剎車或下坡進(jìn)行減速制動(dòng)時(shí)，將車輛富裕的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在超高速飛輪、超級(jí)電容及蓄電池等儲(chǔ)能裝置中，而所存儲(chǔ)的電能會(huì)再次釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，以增加電動(dòng)汽車的行駛里程的功能。目前市面上幾乎所有的電動(dòng)汽車都安裝了再生制動(dòng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約制動(dòng)能量，回收部分制動(dòng)能量的作用。

再生制動(dòng)系統(tǒng)通常在駕駛員對(duì)電動(dòng)汽車剎車的時(shí)候啟動(dòng)。一旦駕駛員采取制動(dòng)，便會(huì)產(chǎn)生一個(gè)保持在最大負(fù)荷狀態(tài)下的力矩，這一驅(qū)動(dòng)力矩將與電機(jī)轉(zhuǎn)速成反比。與此同時(shí)，若電動(dòng)汽車高速巡航，驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要保持恒定功率，因此，恒功率越高，再生制動(dòng)能力就越差。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，電動(dòng)汽車混合制動(dòng)中，傳統(tǒng)制動(dòng)與液壓制動(dòng)的比例如下圖所示。

混合制動(dòng)比例與減速度和車速的關(guān)系圖

（二）再生制動(dòng)分析

傳統(tǒng)的燃油汽車制動(dòng)減速度的供給響應(yīng)很迅速，這一點(diǎn)上再生制動(dòng)系統(tǒng)很難做到。所以，在電動(dòng)汽車中，再生制動(dòng)和液壓制動(dòng)系統(tǒng)通常共同存在，稱為混合制動(dòng)。為了盡可能的多回收能量，在設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車時(shí)，往往設(shè)計(jì)成優(yōu)先使用再生制動(dòng)，若再生制動(dòng)無(wú)法滿足制動(dòng)需求，就自動(dòng)啟動(dòng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行混合制動(dòng)。

在設(shè)計(jì)時(shí)，往往可以利用ABS系統(tǒng)擴(kuò)展的ESP來(lái)提高電動(dòng)泵的油壓，把再生制動(dòng)軟件寫入ABS模塊，以驅(qū)動(dòng)油泵，進(jìn)一步控制摩擦及制動(dòng)助力的真空源。電動(dòng)汽車的液壓制動(dòng)力矩也是電控的，制動(dòng)輪缸收到液壓能后，還要有可以防止制動(dòng)突然失效的機(jī)構(gòu)。電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)也和傳統(tǒng)燃油汽車一樣，要求使用雙管路來(lái)制動(dòng)，以保證一條管路失效時(shí)，另一條管路依然可以提供足夠的制動(dòng)力。

（三）帶有真空助力器的電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的燃油汽車在駕駛員踩動(dòng)制動(dòng)踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管可以實(shí)現(xiàn)真空助力。而電動(dòng)汽車沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，也就無(wú)法提供這一助力。此時(shí)就需要電控真空泵來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，解決這個(gè)問(wèn)題。電動(dòng)真空泵采用車載電源來(lái)提供動(dòng)力，推進(jìn)泵體上的電機(jī)進(jìn)行活塞運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生真空，提供助力。

電動(dòng)汽車的真空助力泵往往由踏板推動(dòng)推桿來(lái)操縱。當(dāng)抬起踏板的時(shí)候，后室的氣體進(jìn)入前室，消耗了真空，使真空度減小，降低助力效果，所以電動(dòng)汽車還必須有一個(gè)類似于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管作用的抽氣機(jī)。

三、純電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車對(duì)比分析

純電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)同傳統(tǒng)燃油車一樣，也是為了汽車減速停車專門設(shè)置的。傳統(tǒng)的燃油汽車制動(dòng)系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)將汽車的慣性能量通過(guò)制動(dòng)器的摩擦轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)到周圍的環(huán)境中去。電動(dòng)汽車在制動(dòng)的同時(shí)，還可以將慣性能量通過(guò)傳遞系統(tǒng)傳遞給電機(jī)，電機(jī)以發(fā)電方式工作，為動(dòng)力電池充電，可以實(shí)現(xiàn)能量的再生利用。于此同時(shí)，產(chǎn)生的電機(jī)制動(dòng)力矩又可以通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速停車。

電動(dòng)汽車電機(jī)是可逆的。電動(dòng)汽車可以在制動(dòng)時(shí)采取回饋制動(dòng)的辦法，使電機(jī)運(yùn)行發(fā)電狀態(tài)，通過(guò)設(shè)計(jì)好的電力裝置回收制動(dòng)產(chǎn)生的回饋電流并進(jìn)行存儲(chǔ)，從而提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

此外，電動(dòng)汽車則沒(méi)有可以產(chǎn)生真空壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)，因此需要加裝真空助力器來(lái)產(chǎn)生助力。

四、小結(jié)

綜上所述，電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)更復(fù)雜，由于采用了混合制度模式，可以有效的回收制動(dòng)過(guò)程中車輛多余的動(dòng)能，因此更節(jié)能環(huán)保，也有較高的制動(dòng)效能。

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