電動汽車混合制動系統與傳統汽車對比分析

王志卓

摘 要：隨著汽車工業的發展和進步，電動汽車的發展勢頭如日中天。本文從制動系統的構造原理入手，對比分析了傳統燃油汽車以及電動汽車的異同。由于電動汽車采用了混合制動模式，能把制動時產生的多余的動能回收再利用，因此比傳統燃油汽車更環保，更節能。

關鍵詞：電動汽車；制動系統；混合制動

自1831年法拉第研制出世界上第一部電動汽車以來，電動汽車經歷了近二百年的輝煌與沒落。電動汽車與傳統汽車相比的最大一個特點就是其使用清潔能源，大大減少了汽車對汽油這一不可再生資源的依賴，降低了消費者的使用成本，而且環保。與傳統汽車底盤結構相比，在制動系統上，純電動系統采用了混合制動的模式，有別于傳統汽車廣泛采用的液壓制動系統，現對比分析如下。

一、傳統燃油汽車制動系統結構簡析

現代轎車液壓制動系統以制動液為媒介，把駕駛員腳步的控制力施加給主液壓缸，把機械能轉化成液壓能，再通過加裝在各個車輪的制動器上的輪缸把液壓能轉換成機械能，促使制動器開始工作，實現汽車的制動。

在液壓制動系統中，通常把制動踏板機構和主缸裝在車架上，再用橡膠制動軟管及金屬管連接主缸和輪缸。同時各種液壓機構之間還有管接頭。踩下制動踏板后，主缸里的制動液在壓力的作用下經過油管被壓入前、后制動輪缸，浮鉗盤式制動器的剎車片在制動液壓力的作用下壓靠在制動盤上，在摩擦的作用下生成制動力。

傳統的汽油發動機，在發動機的進氣歧管處，能產生較大的真空助力。汽車在制動時，需要助力幫助有效制動。也有一些汽車不使用自帶的真空助力，而是通過使用一個單獨的真空泵來產生制動助力。

二、純電動汽車混合制動系統結構分析

（一）純電動汽車混合制動系統結構原理分析

純電動汽車的制定系統里，既有傳統汽車的摩擦制動，也有能量再生制動，因此采用的是一種混合制動的模式。

能量再生制動：能量再生制動指的是在汽車剎車或下坡進行減速制動時，將車輛富裕的部分動能轉化為電能儲存在超高速飛輪、超級電容及蓄電池等儲能裝置中，而所存儲的電能會再次釋放出來驅動電機旋轉，以增加電動汽車的行駛里程的功能。目前市面上幾乎所有的電動汽車都安裝了再生制動系統，從而實現節約制動能量，回收部分制動能量的作用。

再生制動系統通常在駕駛員對電動汽車剎車的時候啟動。一旦駕駛員采取制動，便會產生一個保持在最大負荷狀態下的力矩，這一驅動力矩將與電機轉速成反比。與此同時，若電動汽車高速巡航，驅動電機需要保持恒定功率，因此，恒功率越高，再生制動能力就越差。

實驗數據表明，電動汽車混合制動中，傳統制動與液壓制動的比例如下圖所示。

混合制動比例與減速度和車速的關系圖

（二）再生制動分析

傳統的燃油汽車制動減速度的供給響應很迅速，這一點上再生制動系統很難做到。所以，在電動汽車中，再生制動和液壓制動系統通常共同存在，稱為混合制動。為了盡可能的多回收能量，在設計電動汽車時，往往設計成優先使用再生制動，若再生制動無法滿足制動需求，就自動啟動液壓制動系統進行混合制動。

在設計時，往往可以利用ABS系統擴展的ESP來提高電動泵的油壓，把再生制動軟件寫入ABS模塊，以驅動油泵，進一步控制摩擦及制動助力的真空源。電動汽車的液壓制動力矩也是電控的，制動輪缸收到液壓能后，還要有可以防止制動突然失效的機構。電動汽車的制動系統也和傳統燃油汽車一樣，要求使用雙管路來制動，以保證一條管路失效時，另一條管路依然可以提供足夠的制動力。

（三）帶有真空助力器的電動汽車制動系統

傳統的燃油汽車在駕駛員踩動制動踏板時，發動機的進氣歧管可以實現真空助力。而電動汽車沒有發動機，也就無法提供這一助力。此時就需要電控真空泵來實現這一功能，解決這個問題。電動真空泵采用車載電源來提供動力，推進泵體上的電機進行活塞運動來產生真空，提供助力。

電動汽車的真空助力泵往往由踏板推動推桿來操縱。當抬起踏板的時候，后室的氣體進入前室，消耗了真空，使真空度減小，降低助力效果，所以電動汽車還必須有一個類似于發動機進氣歧管作用的抽氣機。

三、純電動汽車制動系統與傳統汽車對比分析

純電動汽車的制動系統同傳統燃油車一樣，也是為了汽車減速停車專門設置的。傳統的燃油汽車制動系統在制動時將汽車的慣性能量通過制動器的摩擦轉換成熱能散發到周圍的環境中去。電動汽車在制動的同時，還可以將慣性能量通過傳遞系統傳遞給電機，電機以發電方式工作，為動力電池充電，可以實現能量的再生利用。于此同時，產生的電機制動力矩又可以通過傳動系統對驅動輪施加制動，實現減速停車。

電動汽車電機是可逆的。電動汽車可以在制動時采取回饋制動的辦法，使電機運行發電狀態，通過設計好的電力裝置回收制動產生的回饋電流并進行存儲，從而提高電動汽車的續航里程。

此外，電動汽車則沒有可以產生真空壓力的發動機，因此需要加裝真空助力器來產生助力。

四、小結

綜上所述，電動汽車的制動系統在結構上比傳統汽車的制動系統更復雜，由于采用了混合制度模式，可以有效的回收制動過程中車輛多余的動能，因此更節能環保，也有較高的制動效能。

參考文獻：

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