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

通過探尋電動汽車的發(fā)展歷程，可以了解到制動系統(tǒng)的產(chǎn)生、興起、快速發(fā)展等階段，當前已經(jīng)逐步完善，相關(guān)理論也逐步成熟。電動汽車制動系統(tǒng)在駕駛過程中，具有駕駛穩(wěn)定性、安全操作性等優(yōu)勢。從安全層面上分析，越是自動化程度高的系統(tǒng)其配套的制動系統(tǒng)水平應(yīng)當更高。且隨著相關(guān)理論逐步豐富、市場需求越發(fā)迫切，對汽車制動系統(tǒng)有了更高的要求。國內(nèi)制動系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究起步相比于西方發(fā)達國家要晚。但經(jīng)過持續(xù)多年的研究發(fā)展，當前也在各個車企新型汽車中涌現(xiàn)了不少新型制動系統(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，中國汽車技術(shù)的發(fā)展一直圍繞環(huán)境保護、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)境保護意識的不斷提高，汽車行業(yè)也需要擺脫對傳統(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。在防抱制動過程中，電動汽車還能利用驅(qū)動電機的制動來實現(xiàn)此過程的能量回收再利用，這將大大減少能源的浪費，延長車輛的行駛里程。由于電動汽車具有如此大的優(yōu)勢，發(fā)達國家都在加大對電動汽車的研發(fā)和支持力度。隨著汽車行業(yè)智能化和安全性的標準不斷提升，先進的駕駛輔助系統(tǒng)與自動駕駛必將成為世界汽車發(fā)展的主要方向。電動汽車的新能源化與人工智能化對電動汽車的ABS系統(tǒng)提出了更高的要求[1-2]。

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

3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)高校如清華大學(xué)和同濟大學(xué)對電動汽車制動防抱死系統(tǒng)的研究才剛剛起步，而國內(nèi)汽車供應(yīng)商大中高端車型大部分采用德國博世公司的 iBooster系統(tǒng)，中低檔車型采用我國的 MKC1 系統(tǒng)。但是針對電動汽車ABS系統(tǒng)的研究大多也只是給出一個大致的計劃，對于新能源汽車制動防抱死系統(tǒng)液壓電子控制的方法絕大多數(shù)還停留在實驗數(shù)據(jù)和軟件仿真，真車實驗測試更是很少。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產(chǎn)權(quán)的新能源汽車制動系統(tǒng)，應(yīng)用可靠的控制算法，對于打破歐美等國先進技術(shù)的壟斷，以及提高國內(nèi)汽車行業(yè)的競爭力具有十分重要的意義。

3.2 國外研究現(xiàn)狀

國外對于電動汽車制動系統(tǒng)研究起步較早，而且已經(jīng)研究出一些不錯的技術(shù)成果，在實車上進行了實驗，并取得良好的效果。一些國家的知名汽車廠商也開始不斷投入研發(fā)電動汽車制動系統(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直接驅(qū)動滾珠絲杠副來實現(xiàn)，并且有專門的電子機械結(jié)構(gòu)補償踏板力，實現(xiàn)了良好的踏板反饋信號，極大地提高了制動效果的精度，但該系統(tǒng)存在緊急制動時制動助力不夠的困難[3]。同年，世界著名的汽車零配件商博世公司推出 iBooster 系統(tǒng)為代表的機電伺服液壓助力制動防抱死系統(tǒng)。

3.3 發(fā)展趨勢

由于人工智能和傳感器技術(shù)快速發(fā)展，使得電動汽車制動防抱死系統(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)成為電動汽車電子控制技術(shù)未來發(fā)展的方向。電動汽車的電控制動主要是利用電子機械制動器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)，使整個制動系統(tǒng)顯得更加智能化，并且它的電源也不再會因液壓源而受到限制。傳統(tǒng)汽車中的液壓制動系統(tǒng)的元件多為機電結(jié)合一體化的元件，當汽車駕駛員需要強制進行制動時，還需要由電控ECU 進行調(diào)控方可實現(xiàn)，這便會導(dǎo)致因制動反應(yīng)時間拉長而干擾到汽車制動時的安全性。而電子控制制動系統(tǒng)相較于以前的汽車制動系統(tǒng)，其利用簡單的電子機械制動器來代替更為復(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)簡單、易于維護的電子機械制動器受到更多的關(guān)注和發(fā)展，并且在駕駛者需要制動時可保持很快的反應(yīng)速度。只要在設(shè)計、裝置電動汽車時將電子控制制動系統(tǒng)設(shè)計合理，便能夠根據(jù)實際情況自如控制制動力的大小，從根本上來保障制動時駕駛者與汽車的安全穩(wěn)定性。

4 電動汽車制動系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀及存在問題

4.1 電動汽車制動系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀

國內(nèi)電動汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展才剛剛步入正軌，但國內(nèi)也有幾家企業(yè)推出了一個新型的電動汽車制動系統(tǒng)，電控新能源汽車能量回收制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。新型的制動系統(tǒng)不僅去除了真空助力器，還改進了電子穩(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)的制動響應(yīng)時間。由于這個系統(tǒng)是集成的設(shè)計方法，所以系統(tǒng)可以更直接地控制所有的制動操作。而國外的博世推出了一款iBosster制動系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)制動系統(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)動力能量回收，國內(nèi)外許多廠商也采用了這種制動系統(tǒng)。筆者就這兩種制動系統(tǒng)繼續(xù)改進，加以完善。

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

4.2 電動汽車制動系統(tǒng)介紹

傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，剎車系統(tǒng)主要是通過人們對踏板的控住，然后力傳導(dǎo)至后面的電動真空助力器上，并且會被放大，讓液壓力可以傳導(dǎo)到汽車每一個制動輪上的制動器，通過這些操作便產(chǎn)生了制動摩擦力，從而可以達到減速制動的效果。這中間的真空源就是通過發(fā)動機的氣歧管來提供的。然而，近年來國家大力推行電動汽車，電動汽車也不再需要依賴發(fā)動機，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)汽車上的制動系統(tǒng)無法再為電動汽車提供服務(wù)。但是，近期有人提出了汽車制動系統(tǒng)可以采用線控制動，用線控電子制動器取代原本的液壓制動器，液壓源變成了電源，機電作動器取代傳統(tǒng)的液壓作動設(shè)備[4-5]。這種技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)對比，制動油缸、液壓閥、油箱以及液壓管路等液壓部件將會全部成為過去式，而系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)也變得簡單明了，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、會需要多個驅(qū)動能源、處理電子元件抗干擾等等問題。

圖2 傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.3 電動汽車制動系統(tǒng)發(fā)展趨勢

十幾年來，由于國家大力實施補貼政策以及汽車市場的不斷發(fā)展，電動汽車在這種得天獨厚的條件下倍受關(guān)注，而直接跟安全掛鉤的電動汽車制動系統(tǒng)的好處也在逐漸地體現(xiàn)出來，電動汽車可以實現(xiàn)能量回收，操作更加簡單，在替換傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)后，維修保養(yǎng)這些方面也會更加地方便快捷，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)展電動汽車制動的背景下，電動汽車制動系統(tǒng)技術(shù)將越來越先進，人們出行會得到更多保障，讓出行變得更加方便安全。

圖3 集成制動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4 電動汽車制動系統(tǒng)市場及政策推動

汽車產(chǎn)業(yè)作為中國經(jīng)濟發(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)展的趨勢有所放緩，但隨著中國經(jīng)濟發(fā)展，我國居民生活水平的提高以及城鎮(zhèn)化的不斷推進，百姓購車的需求使得汽車保有量快速增長的狀況仍將長期存在，中國汽車市場仍具備快速增長的空間。其中電動汽車增速將是爆發(fā)性的增長，隨著我國電動汽車保有量的不斷上升，也會帶動電動汽車制動系統(tǒng)零部件售后市場的發(fā)展，增加電動汽車制動系統(tǒng)零部件的需求，而電動汽車的快速發(fā)展也將增加對相關(guān)配套汽車零部件產(chǎn)品的需求。這些原因?qū)⒈Ｕ衔覈妱悠囍苿酉到y(tǒng)行業(yè)繼續(xù)保持一定的增長速度。全球化為我國汽車零部件企業(yè)提供了新的發(fā)展機遇，在汽車產(chǎn)業(yè)全球化過程中，我國汽車制動系統(tǒng)零部件行業(yè)已開始不斷融入世界大環(huán)境，并且進入全球采購體系。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)大量從中國進口汽車制動系統(tǒng)零部件以滿足本國的需要，這為我國電動汽車制動系統(tǒng)零部件行業(yè)提供了良好的發(fā)展機會。

4.5 電動汽車制動系統(tǒng)發(fā)展存在的問題

1）電動汽車制動系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)人才不足，行業(yè)要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，充沛的人才儲備將是關(guān)鍵之一。目前，我國職業(yè)教育培養(yǎng)的專業(yè)人才與實際生產(chǎn)需要的人才存在一定脫節(jié)，而在生產(chǎn)實踐中培養(yǎng)人才需要很長的時間，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，伴隨著市場競爭的加劇，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)公司核心競爭力的關(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)不能準確把握行業(yè)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，及時提升產(chǎn)品質(zhì)量，這將使得企業(yè)已有的競爭優(yōu)勢喪失。

3）國家政策，電動汽車制動系統(tǒng)是高端技術(shù)的制造業(yè)，是國家鼓勵發(fā)展的行業(yè)，也享受我國產(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。將來國家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整和改變對高新技術(shù)企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策的取消，都將對電動車企帶來一定的影響。

5 電動汽車制動系統(tǒng)發(fā)展相關(guān)對策

1）針對技術(shù)人才不足情況，我國教育部門應(yīng)該鼓勵普通高?；蚵殬I(yè)院校開設(shè)汽車制動安全零部件相關(guān)專業(yè)，為企業(yè)培養(yǎng)技術(shù)人才。相關(guān)部門應(yīng)加大對生產(chǎn)制造汽車制動零部件企業(yè)的政策扶持力度，可以在稅收、科研立項等方面給予重點支持。相關(guān)企業(yè)也要注重企業(yè)研發(fā)，使中國制造汽車制動系統(tǒng)質(zhì)量和安全走在世界前面，走出國門可先拓展非洲或者亞洲地區(qū)等國家，在不斷提升技術(shù)以后再向歐美國家推廣，提高我國相關(guān)企業(yè)國際競爭力，最后提高企業(yè)研發(fā)人員薪資待遇，激勵研發(fā)人員不斷投身技術(shù)創(chuàng)新[7]。

2）國內(nèi)汽車制動系統(tǒng)技術(shù)水平落后于國外，主要原因是我國汽車產(chǎn)業(yè)細分領(lǐng)域的企業(yè)不專不全、發(fā)展時間不長、技術(shù)積累不夠。發(fā)達國家汽車產(chǎn)業(yè)細分領(lǐng)域的企業(yè)齊全而且發(fā)展歷史悠久，我國可以在類似電動汽車制動系統(tǒng)這類細分產(chǎn)業(yè)對實力較強的企業(yè)給予重點幫扶，在人力財力方面給予傾斜，使其可以在相關(guān)領(lǐng)域走在世界第一梯隊，整個汽車產(chǎn)業(yè)細分領(lǐng)域總體提升，從而助推我國汽車質(zhì)量提升。相信在國家不斷支持下，中國科技水平必將不斷得到加強[8]。

6 小結(jié)

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