混合動力汽車制動系統的研究

摘 要：環境污染、資源匱乏等原因使混合動力汽車、電動汽車成為交通發展趨勢。傳統汽車的制動系統中助力的真空源由發動機的進氣歧管提供，受發動機的轉速影響，很難保持真空度恒定不變，很容易危及到行車安全。文章研究了一套適合混合動力汽車的制動助力系統，該產品結構緊湊，安裝方便，在傳統制動系統的基礎上改裝比較容易實現，隨著混合動力汽車的進一步發展，該產品的應用也將越來越廣泛。

關鍵詞：混合動力汽車；制動系統；真空度檢測

1 概述

近年來，霧霾對環境的污染越來越多，盡管沒有專家數據證明汽車尾氣是引發霧霾的罪魁禍首，但是不能不說它是造成霧霾的原因之一。因此推廣新能源汽車控制汽車尾氣排放成為現在全球矚目的戰略方針，在汽車廠家和國家的共同努力下，混合動力汽車技術越來越成熟，但是在制動方面仍有優化的空間。制動是汽車三大基本功能（行駛、轉向和制動）之一，它直接關系到整車行駛過程中的安全。重大交通事故往往與制動系統性能有關，據有關資料顯示，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動系統故障引起的事故為總數的45%。可見，制動系統是保證行車安全的極為重要的一個系統。此外，制動系統的好壞還直接與車輛的平均車速和車輛的運輸效率相關，是影響能量利用效率和經濟效益的重要因素。

傳統汽車的制動是通過制動盤與制動鉗或制動鼓與制動蹄之間的摩擦力來實現汽車的減速。在燃油汽車中，為了減輕駕駛員的工作強度，普遍增加了助力裝置，有真空助力和液壓助力兩種。其中輕型轎車上真空助力的裝置應用比較普遍，是在人力液壓制動的基礎上加設的一套由其他能源提供制動力的助力裝置，使人力與機械力可兼用。但輕型汽車液壓制動系統中的真空助力器的真空源由發動機的進氣歧管提供，受發動機的轉速影響，很難保持真空度恒定不變，如果發動機突然熄火，將失去真空助力的作用，很容易危及到行車安全和汽車的制動安全，因此在這樣的情況下提出混合動力制動系統，真空度由發動機和車載真空泵提供，完全克服以上的不足。

2 混動動力汽車制動系統設計

混合動力汽車制動系統通過實時檢測真空度，反饋控制車載真空泵的真空度，實現真空助力器的真空度保持恒定。在混合動力汽車中，并不希望真空泵一直處于動作狀態，因此針對真空泵要有一個控制電路。要保證真空泵的適時運行，又要保證剎車系統的良好性能，這就要求該系統具有壓力檢測部分，數據處理部分，控制真空泵動作部分三個部分。具體系統研究內容如圖1所示。

本系統的結構分成以下四個模塊：

（1）真空傳感器和信號調理模塊。

設計了低成本、高可靠性的傳感系統，傳感器的輸出保持高一致性，本系統采用如圖2所示的信號調理電路。通過真空傳感芯片測試真空度，再將傳感器儀表放大器放大成0-5V直流信號。利用三運放電路提取真空度信號，再通過2級放大和差分處理，輸出0-5V信號。標定真空度為-100KPa時為5V信號。

（2）PWM信號調制和三角信號發生器模塊。

車載真空泵轉速通過PMW脈寬調制進行調速，通過真空調節器設置標準真空輸出值，由PWM信號調制模塊和三角信號發生器輸出PWM調制波，調制后PWM信號形式如圖3所示。真空度信號（0～5V）與三角波信號進行比較，大于真空度信號的波形生產PWM的高電平信號，另一部分生產PWM的低電平信號。

（3）大功率電機驅動模塊。

由PWM調制波驅動大功率高速功率器件IGBT，再由IGBT控制驅動電機，根據調制波控制電壓實現電機無級調速。此模塊能實現的技術關鍵為車載真空泵工作電壓12V，功率300W，電機控制模塊輸出電流最大將達到30A。

用PWM輸出信號驅動電機調速電路，PMM脈寬的變化直接調制真空泵電機的轉速，從而達到控制恒定真空度的目的。

（4）真空信號輸出模塊。

真空信號0-5V輸出到真空顯示面板，使得駕駛室里的控制面板能實時顯示真空度。

3 結束語

文章通過分析目前汽車對環境的影響，混合動力汽車的前景，以及目前混合動力汽車制動系統的不足，提出了新的制動系統控制方法。該方法生產的產品技術可靠，價格低廉，并且符合電動車一系列的優點，不產生污染、不消耗額外燃料，不產生額外噪聲，并且完全可以提高行車安全以及制動安全。另外該產品結構緊湊，安裝方便，在傳統制動系統的基礎上改裝比較容易實現。產品應用成熟技術，產業化方便，隨著混合動力汽車的進一步發展，該產品的應用也將越來越廣泛。

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作者簡介：朱桂英，女，碩士，講師，研究方向：汽車電子技術，汽車檢測設備等。