汽车制动系统是专为降低汽车行驶速度而设计的一系列装置。其工作原理为当驾驶者踩下刹车踏板时,与推杆相连的力会被传递至真空助力器。此真空助力器是一个能利用大气压与真空压力差来放大力矩,再将力传至液压制动总泵以实现制动的装置。
对于传统汽车,其真空源主要由发动机的负压产生。在电动车或插电式混合动力汽车中,由于没有发动机或发动机不工作,无法稳定地产生真空源。这些新能源汽车还需尽可能地通过动力电机进行制动能量回收。业界提出了两种主要的解决方案。
一种方案是使用电子真空泵。虽然这种方式能持续产生真空源,但其能耗相对较高,且一旦电子真空泵出现故障,整个刹车系统将失去真空度。另一种更先进的方案是电子线控刹车系统,这代表着未来的主要发展趋势。
随着汽车技术的发展,制动系统经历了从真空液压制动(HPB)到电控和液压结合(EHB),再到现在新能源汽车主要采用的纯电控制的机械制动(EMB)和更智能的线控制动的过程。
电子真空泵利用电机直接驱动,产生稳定的真空源,其能耗低、性能稳定、成本低,已成为当前的主流解决方案。与此电动助力制动系统将原有的真空助力器、制动总泵以及带有车辆稳定系统的ABS总泵进行集成,彻底摆脱了对真空环境的依赖,并实现了制动能量回收的最大化。
一、传统液压真空制动
此系统依托真空助力器与液压制动系统,通过发动机或伺服装置提供并维持真空环境。当驾驶员踩下刹车踏板时,真空助力器会放大踏板施加的力,并推动制动总泵。随后,利用帕斯卡定律,制动总泵的推力被传导至各轮胎的制动分泵,从而实现制动力。
其优点在于全机械结构,不易受电子装置故障影响,且路面反馈强,使驾驶员能根据制动效果判断后续发力程度。它需要真空环境,若车辆无法提供稳定的真空源,则需要额外的真空泵,且不支持智能驾驶的电子控制。
二、电子液压制动系统(EHB)
此系统结合了真空助力和液压制动的优点,维持了以真空加液压为主体的结构,技术成熟且成本较低。它可采用12V的车载电源,与现有车辆电路系统相兼容。尽管如此,它仍需依赖真空泵,这增加了能耗和噪音。
电动助力器液压制动系统则采用了电动机和减速机技术,取代了传统的真空泵和真空助力器。这种高度电动化的设计不仅简化了系统集成复杂度,还有助于智能驾驶功能的实现。
如博世iBooster系统便是其中的代表。此系统通过传感器监测踏板位置,计算所需制动力,并通过伺服电机推动制动主缸。此过程与传统制动液压相似,但无需真空泵,可实现近100%的动能回收,并可配合ACC、AEB等智能驾驶功能。
三、电子机械制动系统(EMB)
纯电控制的EMB完全摒弃了机械结构,通过电机产生制动力并控制制动器工作。后续发展中,它将完全依靠计算机提供的制动信号通过信号线来提供制动力,从而成为线控系统。
EMB的主要优点在于刹车迅速,反应时间短,设计和构造相对简单,可减轻车重并节省空间。在实现ABS、EBD等功能时,无需单独的作用模块,只需在EMB的控制模块上增加相应代码即可。其对电源稳定性和CAN总线通信系统的要求较高,且由于刹车片附近工况恶劣,对电机的可靠性提出了较高要求。