姜波波

（吉安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 吉安 343000）

1 研究的基本內(nèi)容

通過探尋電動(dòng)汽車的發(fā)展歷程，可以了解到制動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)生、興起、快速發(fā)展等階段，當(dāng)前已經(jīng)逐步完善，相關(guān)理論也逐步成熟。電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)在駕駛過程中，具有駕駛穩(wěn)定性、安全操作性等優(yōu)勢(shì)。從安全層面上分析，越是自動(dòng)化程度高的系統(tǒng)其配套的制動(dòng)系統(tǒng)水平應(yīng)當(dāng)更高。且隨著相關(guān)理論逐步豐富、市場(chǎng)需求越發(fā)迫切，對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)有了更高的要求。國(guó)內(nèi)制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究起步相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家要晚。但經(jīng)過持續(xù)多年的研究發(fā)展，當(dāng)前也在各個(gè)車企新型汽車中涌現(xiàn)了不少新型制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)。因此，可以通過研究它的發(fā)展歷史和技術(shù)路線，來更好地解決其發(fā)展問題。

2 研究意義

近年來，中國(guó)汽車技術(shù)的發(fā)展一直圍繞環(huán)境保護(hù)、安全交通、節(jié)能減排等開展汽車新技術(shù)研究，這是汽車產(chǎn)業(yè)的永恒主題，電動(dòng)汽車技術(shù)不斷向新能源和智能化方向發(fā)展。傳統(tǒng)汽車對(duì)化石能源的依賴過度帶來了很多環(huán)保問題。隨著人民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，汽車行業(yè)也需要擺脫對(duì)傳統(tǒng)汽車化石能源的過度依賴，不斷尋求清潔或可再生能源來替代化石能源。而電動(dòng)汽車的特性，是具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境污染少、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。在防抱制動(dòng)過程中，電動(dòng)汽車還能利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)此過程的能量回收再利用，這將大大減少能源的浪費(fèi)，延長(zhǎng)車輛的行駛里程。由于電動(dòng)汽車具有如此大的優(yōu)勢(shì)，發(fā)達(dá)國(guó)家都在加大對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)和支持力度。隨著汽車行業(yè)智能化和安全性的標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)與自動(dòng)駕駛必將成為世界汽車發(fā)展的主要方向。電動(dòng)汽車的新能源化與人工智能化對(duì)電動(dòng)汽車的ABS系統(tǒng)提出了更高的要求[1-2]。

電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)模式有著無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，因此，筆者以先進(jìn)流行制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)作為研究背景，以期使電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展更加快速，并基于該校新能源汽車制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室設(shè)備進(jìn)行研究，旨在完成電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)車上的應(yīng)用。相信相關(guān)研究將幫助江西省縮短在該領(lǐng)域與國(guó)內(nèi)其他省份的發(fā)展差距，為電動(dòng)汽車高速發(fā)展提供可行性方案。

3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)高校如清華大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)對(duì)電動(dòng)汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的研究才剛剛起步，而國(guó)內(nèi)汽車供應(yīng)商大中高端車型大部分采用德國(guó)博世公司的 iBooster系統(tǒng)，中低檔車型采用我國(guó)的 MKC1 系統(tǒng)。但是針對(duì)電動(dòng)汽車ABS系統(tǒng)的研究大多也只是給出一個(gè)大致的計(jì)劃，對(duì)于新能源汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)液壓電子控制的方法絕大多數(shù)還停留在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和軟件仿真，真車實(shí)驗(yàn)測(cè)試更是很少。所以開發(fā)出高效節(jié)能和可靠穩(wěn)定的智能汽車，并且具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源汽車制動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)用可靠的控制算法，對(duì)于打破歐美等國(guó)先進(jìn)技術(shù)的壟斷，以及提高國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。

3.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)于電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)研究起步較早，而且已經(jīng)研究出一些不錯(cuò)的技術(shù)成果，在實(shí)車上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并取得良好的效果。一些國(guó)家的知名汽車廠商也開始不斷投入研發(fā)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，在2011 年日本日立公司開放出它的 e-ACT，全稱電子液壓制動(dòng)防抱死系統(tǒng)，成功應(yīng)用在日產(chǎn)聆風(fēng)車型。該系統(tǒng)的助力形式由無刷伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副來實(shí)現(xiàn)，并且有專門的電子機(jī)械結(jié)構(gòu)補(bǔ)償踏板力，實(shí)現(xiàn)了良好的踏板反饋信號(hào)，極大地提高了制動(dòng)效果的精度，但該系統(tǒng)存在緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)助力不夠的困難[3]。同年，世界著名的汽車零配件商博世公司推出 iBooster 系統(tǒng)為代表的機(jī)電伺服液壓助力制動(dòng)防抱死系統(tǒng)。

3.3 發(fā)展趨勢(shì)

由于人工智能和傳感器技術(shù)快速發(fā)展，使得電動(dòng)汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)電控技術(shù)中的線控技術(shù)得以快速提升，所以電控技術(shù)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)汽車技術(shù)成為電動(dòng)汽車電子控制技術(shù)未來發(fā)展的方向。電動(dòng)汽車的電控制動(dòng)主要是利用電子機(jī)械制動(dòng)器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)，使整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)顯得更加智能化，并且它的電源也不再會(huì)因液壓源而受到限制。傳統(tǒng)汽車中的液壓制動(dòng)系統(tǒng)的元件多為機(jī)電結(jié)合一體化的元件，當(dāng)汽車駕駛員需要強(qiáng)制進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，還需要由電控ECU 進(jìn)行調(diào)控方可實(shí)現(xiàn)，這便會(huì)導(dǎo)致因制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間拉長(zhǎng)而干擾到汽車制動(dòng)時(shí)的安全性。而電子控制制動(dòng)系統(tǒng)相較于以前的汽車制動(dòng)系統(tǒng)，其利用簡(jiǎn)單的電子機(jī)械制動(dòng)器來代替更為復(fù)雜的液壓電子控制系統(tǒng)，由于液壓控制系統(tǒng)存在液壓系統(tǒng)，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件多、易損壞等，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)的電子機(jī)械制動(dòng)器受到更多的關(guān)注和發(fā)展，并且在駕駛者需要制動(dòng)時(shí)可保持很快的反應(yīng)速度。只要在設(shè)計(jì)、裝置電動(dòng)汽車時(shí)將電子控制制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，便能夠根據(jù)實(shí)際情況自如控制制動(dòng)力的大小，從根本上來保障制動(dòng)時(shí)駕駛者與汽車的安全穩(wěn)定性。

4 電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題

4.1 電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展才剛剛步入正軌，但國(guó)內(nèi)也有幾家企業(yè)推出了一個(gè)新型的電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，電控新能源汽車能量回收制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。新型的制動(dòng)系統(tǒng)不僅去除了真空助力器，還改進(jìn)了電子穩(wěn)定系統(tǒng)、防抱死系統(tǒng)等，使得更加小型化，且提高了系統(tǒng)的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間。由于這個(gè)系統(tǒng)是集成的設(shè)計(jì)方法，所以系統(tǒng)可以更直接地控制所有的制動(dòng)操作。而國(guó)外的博世推出了一款iBosster制動(dòng)系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)不同的地方就是沒有采用真空來助力控制，而是全部通過電來操作控制，這樣使得操作更加穩(wěn)定平滑，而且能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力能量回收，國(guó)內(nèi)外許多廠商也采用了這種制動(dòng)系統(tǒng)。筆者就這兩種制動(dòng)系統(tǒng)繼續(xù)改進(jìn)，加以完善。

圖1 電控新能源汽車能量回收制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)介紹

傳統(tǒng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，剎車系統(tǒng)主要是通過人們對(duì)踏板的控住，然后力傳導(dǎo)至后面的電動(dòng)真空助力器上，并且會(huì)被放大，讓液壓力可以傳導(dǎo)到汽車每一個(gè)制動(dòng)輪上的制動(dòng)器，通過這些操作便產(chǎn)生了制動(dòng)摩擦力，從而可以達(dá)到減速制動(dòng)的效果。這中間的真空源就是通過發(fā)動(dòng)機(jī)的氣歧管來提供的。然而，近年來國(guó)家大力推行電動(dòng)汽車，電動(dòng)汽車也不再需要依賴發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至于被完全取代，也就直接導(dǎo)致汽車沒有了真空源。也就意味著傳統(tǒng)汽車上的制動(dòng)系統(tǒng)無法再為電動(dòng)汽車提供服務(wù)。但是，近期有人提出了汽車制動(dòng)系統(tǒng)可以采用線控制動(dòng)，用線控電子制動(dòng)器取代原本的液壓制動(dòng)器，液壓源變成了電源，機(jī)電作動(dòng)器取代傳統(tǒng)的液壓作動(dòng)設(shè)備[4-5]。這種技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)比，制動(dòng)油缸、液壓閥、油箱以及液壓管路等液壓部件將會(huì)全部成為過去式，而系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)也變得簡(jiǎn)單明了，隨之而來的就是維修方便，而這種系統(tǒng)響應(yīng)速度很快，可控性也極好。不過這種線控系統(tǒng)也有很多待解決的問題，例如控制技術(shù)難度變大、會(huì)需要多個(gè)驅(qū)動(dòng)能源、處理電子元件抗干擾等等問題。

圖2 傳統(tǒng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3 電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

十幾年來，由于國(guó)家大力實(shí)施補(bǔ)貼政策以及汽車市場(chǎng)的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車在這種得天獨(dú)厚的條件下倍受關(guān)注，而直接跟安全掛鉤的電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的好處也在逐漸地體現(xiàn)出來，電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)能量回收，操作更加簡(jiǎn)單，在替換傳統(tǒng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)后，維修保養(yǎng)這些方面也會(huì)更加地方便快捷，包括部分高端汽車企業(yè)制造的集成制動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。而從人們出行條件來講，在很多企業(yè)全力發(fā)展電動(dòng)汽車制動(dòng)的背景下，電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)將越來越先進(jìn)，人們出行會(huì)得到更多保障，讓出行變得更加方便安全。

圖3 集成制動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4 電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)市場(chǎng)及政策推動(dòng)

汽車產(chǎn)業(yè)作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)過多年的快速發(fā)展后，近年來曾經(jīng)出現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢(shì)有所放緩，但隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)居民生活水平的提高以及城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，百姓購(gòu)車的需求使得汽車保有量快速增長(zhǎng)的狀況仍將長(zhǎng)期存在，中國(guó)汽車市場(chǎng)仍具備快速增長(zhǎng)的空間。其中電動(dòng)汽車增速將是爆發(fā)性的增長(zhǎng)，隨著我國(guó)電動(dòng)汽車保有量的不斷上升，也會(huì)帶動(dòng)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)零部件售后市場(chǎng)的發(fā)展，增加電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)零部件的需求，而電動(dòng)汽車的快速發(fā)展也將增加對(duì)相關(guān)配套汽車零部件產(chǎn)品的需求。這些原因?qū)⒈Ｕ衔覈?guó)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)行業(yè)繼續(xù)保持一定的增長(zhǎng)速度。全球化為我國(guó)汽車零部件企業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)遇，在汽車產(chǎn)業(yè)全球化過程中，我國(guó)汽車制動(dòng)系統(tǒng)零部件行業(yè)已開始不斷融入世界大環(huán)境，并且進(jìn)入全球采購(gòu)體系。世界著名汽車制造企業(yè)（如大眾、豐田、特斯拉等）及汽車零部件知名企業(yè)大量從中國(guó)進(jìn)口汽車制動(dòng)系統(tǒng)零部件以滿足本國(guó)的需要，這為我國(guó)電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)零部件行業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

4.5 電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展存在的問題

1）電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)人才不足，行業(yè)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，充沛的人才儲(chǔ)備將是關(guān)鍵之一。目前，我國(guó)職業(yè)教育培養(yǎng)的專業(yè)人才與實(shí)際生產(chǎn)需要的人才存在一定脫節(jié)，而在生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)人才需要很長(zhǎng)的時(shí)間，職業(yè)教育培養(yǎng)技術(shù)型人才也存在同樣的問題。造成汽車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)落后的原因在于人才緊缺，行業(yè)發(fā)展存在人才不足的問題。

2）技術(shù)革新，伴隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，技術(shù)更新?lián)Q代周期越來越短。技術(shù)方面的更新、企業(yè)公司核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素就是新產(chǎn)品的開發(fā)問世[6]。如果汽車行業(yè)內(nèi)的企業(yè)不能準(zhǔn)確把握行業(yè)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)提升產(chǎn)品質(zhì)量，這將使得企業(yè)已有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)喪失。

3）國(guó)家政策，電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)是高端技術(shù)的制造業(yè)，是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的行業(yè)，也享受我國(guó)產(chǎn)業(yè)政策的支持。但該行業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè)，行業(yè)內(nèi)主要企業(yè)被評(píng)定為高新技術(shù)企業(yè)，享有高新技術(shù)企業(yè)的所得稅優(yōu)惠政策。將來國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整和改變對(duì)高新技術(shù)企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策的取消，都將對(duì)電動(dòng)車企帶來一定的影響。

5 電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展相關(guān)對(duì)策

1）針對(duì)技術(shù)人才不足情況，我國(guó)教育部門應(yīng)該鼓勵(lì)普通高?；蚵殬I(yè)院校開設(shè)汽車制動(dòng)安全零部件相關(guān)專業(yè)，為企業(yè)培養(yǎng)技術(shù)人才。相關(guān)部門應(yīng)加大對(duì)生產(chǎn)制造汽車制動(dòng)零部件企業(yè)的政策扶持力度，可以在稅收、科研立項(xiàng)等方面給予重點(diǎn)支持。相關(guān)企業(yè)也要注重企業(yè)研發(fā)，使中國(guó)制造汽車制動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量和安全走在世界前面，走出國(guó)門可先拓展非洲或者亞洲地區(qū)等國(guó)家，在不斷提升技術(shù)以后再向歐美國(guó)家推廣，提高我國(guó)相關(guān)企業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，最后提高企業(yè)研發(fā)人員薪資待遇，激勵(lì)研發(fā)人員不斷投身技術(shù)創(chuàng)新[7]。

2）國(guó)內(nèi)汽車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)水平落后于國(guó)外，主要原因是我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的企業(yè)不專不全、發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)、技術(shù)積累不夠。發(fā)達(dá)國(guó)家汽車產(chǎn)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的企業(yè)齊全而且發(fā)展歷史悠久，我國(guó)可以在類似電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)這類細(xì)分產(chǎn)業(yè)對(duì)實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)給予重點(diǎn)幫扶，在人力財(cái)力方面給予傾斜，使其可以在相關(guān)領(lǐng)域走在世界第一梯隊(duì)，整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域總體提升，從而助推我國(guó)汽車質(zhì)量提升。相信在國(guó)家不斷支持下，中國(guó)科技水平必將不斷得到加強(qiáng)[8]。

6 小結(jié)

隨著人們對(duì)汽車使用率的提高，解決汽車制動(dòng)系統(tǒng)中可能會(huì)出現(xiàn)的問題也就愈發(fā)關(guān)鍵起來，尤其是制動(dòng)系統(tǒng)屬于一個(gè)跟安全直接掛鉤的部件，所以怎樣讓電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)變得愈發(fā)完善極其關(guān)鍵。新時(shí)期的到來也就意味著會(huì)有更多的機(jī)會(huì)去實(shí)現(xiàn)，而電動(dòng)汽車新型制動(dòng)系統(tǒng)日后的完善也會(huì)使電動(dòng)汽車更快占據(jù)市場(chǎng)，同時(shí)也讓人們的出行得到更好的保障。