基于制動能量回收的液壓制動系統(tǒng)方案分析

解析基于制動能量回收的液壓制動系統(tǒng)方案 制動能量回收，對于電驅(qū)動車輛而言，是指在減速或制動過程中，驅(qū)動電機工作于發(fā)電狀態(tài)，將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能儲存于電池中。同時，施加電機回饋轉(zhuǎn)矩于驅(qū)動軸，對車輛進行制動，這種制動方式稱為再生制動 (或回饋制動。制動能量回收技術(shù)在電驅(qū)動車輛上的應用，可以增加車輛一次充電的續(xù)航里程。 制動能量回收由電制動系統(tǒng)和液壓制動系統(tǒng)共同完成。液壓制動系統(tǒng)是制動能量回收系統(tǒng)關(guān)鍵的執(zhí)行機構(gòu)，其任務是對制動壓力進行控制，保證駕駛員良好的 制動踏板感覺，確保整車制動安全性。電動汽車制動能量回收系統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)燃油車的制動系統(tǒng)，一方面表現(xiàn)在電動汽車沒有傳統(tǒng)的內(nèi)燃機為制動系統(tǒng)提供真空度，另一方面表現(xiàn)在制動能量回收的實現(xiàn)需要液壓制動系統(tǒng)和電機之間有信號交流。 基于再生制動系統(tǒng)提出的技術(shù)要求，各大汽車廠商和零部件企業(yè)紛紛推出了適用于不同類型電驅(qū)動汽車的具有制動能量回收功能的液壓制動系統(tǒng)方案。接下來我們談一談目前業(yè)內(nèi)幾種典型方案。 “真空助力器 +真空泵 ”方案 該方案主要是在原有真空助力液壓制動系統(tǒng)中增加子真空泵 )、 板行程傳感器 )和氣壓傳感器。 作用是為真空助力器提供動 力源，因為電驅(qū)動乘用車沒有傳統(tǒng)的發(fā)動機，無法為真空助力器提供真空度，真空助力器無真空下無法提供制動助力。該系統(tǒng)通常還會帶一個真空罐，用于存儲一定容積的真空，使系統(tǒng)的真空度更穩(wěn)定，同時降低 啟動頻次，增長 用壽命。 要是為了給電機控制器提供制動信號，有效利用制動空行程進行能量回收，提高能量回收率。 該系統(tǒng)的有優(yōu)點是原制動系統(tǒng)的零部件大都可以沿用，實施方便，技術(shù)成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定，造價較低。缺點主要是電機回饋制動力直接疊加在原有摩擦制動力之上 ,不調(diào)節(jié)原有摩擦制動力 ,能量回收率低 ,制動舒適性差。 制動舒適性差不僅是表現(xiàn)在電機回饋制動和摩擦制動的耦合與切換產(chǎn)生的沖擊、平順性差，還表現(xiàn)在高原地區(qū)，由于氣壓低， 法提供和在平原地區(qū)一樣高的真空度，真空助力器的助力差，踏板力會變大。 液壓制動系統(tǒng) 案 以 司的 例，該系統(tǒng)無需真空助力器和要基于原有的 術(shù)， 了標準功能外，增加了常規(guī)的制動液壓助力功能和回饋力矩協(xié)調(diào)功能。 據(jù)動操作單元 )里的 號計算駕駛員的制動需求，再根據(jù)電機所能提供的回饋制動力大小，以及綜合車輛穩(wěn)定性，進行制動力的分配，液壓制動系統(tǒng)壓力由 供。 該系統(tǒng)具有比傳統(tǒng)制動系統(tǒng)更小的安裝尺寸，更輕的重量，能進 行回饋力矩和液壓力矩的協(xié)調(diào)，能量回收率高。但是系統(tǒng)前軸解耦，制動管路為 布置，不同于常見的 X 型布置，而且該方案只適用于小型車 (滿載車重不超 1700 液壓制動系統(tǒng) 子液壓制動系統(tǒng) )，主要由動力單元 (電機、泵和蓄能器 )、液壓單元 (主缸、踏板模擬器和 電子控制單元組成，經(jīng)制動管路和控制閥與制動輪缸相連，控制制動液流入 /流出制動輪缸，從而實現(xiàn)制動壓力控制。 案 上圖為 司的 統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由 壓助力控制模塊 )和 成。 有 于探測駕駛員的制 動需求；制動踏板是解耦的，集成了踏板感模擬器，踏板感模擬器內(nèi)部主要是一個彈簧阻尼機構(gòu)，能靈活調(diào)節(jié)踏板感。要由電動液壓泵、高壓蓄能器和電子控制單元組成，它的任務主要是給液壓制動系統(tǒng)供能，同時負責回饋力矩和液壓力矩的協(xié)調(diào)控制。該系統(tǒng)的 普通的 比，多了主動增壓的功能，它能在 效時主動增壓，確保制動安全，同時它和電機控制單元以及 間也有回饋力矩、車輛穩(wěn)定因子等信號交互。 該系統(tǒng)踏板解耦，踏板感可以靈活設(shè)計，動態(tài)控制電機回饋力矩和液壓制動力矩的協(xié)調(diào)分配，優(yōu)先利用再生力矩，實現(xiàn)最大效能的制動能量回收；同時它具有強大的失效模式， 效時 以補償，液壓失效時，還有機械結(jié)構(gòu)保證安全。但是系統(tǒng)零部件多，構(gòu)造復雜，需要增加 4 根制動管，重量無優(yōu)勢，調(diào)試和維護成本高。 案 上圖為韓國 司的 案，由成制動助力單元 )和壓動力單元 )這兩個主要部件組成。和 司的 統(tǒng)相比， 電子控制單元、 集成在 ，零部件的數(shù)量上減少了，布置更靈活，重量更 輕，輕了差不多 2且 接進行輪壓控制，最大程度消除系統(tǒng)損失，增強壓力可控性。 基于新型制動助力器的方案 這種方案無真空助力器和 沒有液壓泵或蓄能器等部件，取而代之使用高性能電機，通過齒輪機構(gòu)驅(qū)動活塞直線運動，以產(chǎn)生制動主缸壓力。較之普通制動系統(tǒng)，它更輕巧，系統(tǒng)響應更快，能夠顯著地提升建壓速度，有效地縮短制動距離，滿足新型高級駕駛輔助系統(tǒng)對制動壓力控制動態(tài)特性的更高要求。協(xié)調(diào)再生制動功能和基于 樣能實現(xiàn)高效的制動能量回收。 該系統(tǒng)的制動踏板也可以是解耦的，建壓過程與制動踏板之間沒有直接的聯(lián)系，踏板感覺由一個集成在執(zhí)行模塊中的彈簧 /緩沖器單元來產(chǎn)生的。踏板感可根據(jù)整車要求分別調(diào)整，還可按照不同行 駛情況 (如緊急制動 )或操作模式 (如 “運動 ”)進行單獨調(diào)整，能在無需任何附加措施的條件下，實現(xiàn)再生制動與舒適性的完美統(tǒng)一。 這種方案目前已被成功應用在日產(chǎn) 斯拉 和阿爾法羅密歐 車型上。 德國大陸集團的 成了 有集成 相比傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)產(chǎn)品，目前 新型制動助力器等產(chǎn)品 的開發(fā)成本還比較高，但是隨著技術(shù)的不斷進步，這些開發(fā)成本一定會不斷降低。我們相信制動系統(tǒng)會逐漸向著輕量化、模塊化和智能化的 前國外主要制動系統(tǒng)零部件供應商 (如 陸、愛德克斯、日立、萬都等 )分分推出自己的 新型制動助力器產(chǎn)品，而我們國內(nèi)的供應商由于在傳統(tǒng)底盤電控系統(tǒng)磁閥等關(guān)鍵零部件的開發(fā)與制造方面存在短板， 新型制動助力器產(chǎn)品的研發(fā)與國外尚有差距。但是國內(nèi)這方面研發(fā)也取得了一些進展，如電子液壓助力器