(完整版)新能源汽车电制动简述

新能源汽车电制动简述

概述：全文共5部分。第一部分，纯电动汽车制动系统概述，主要介绍电动真空助力系统的主要组成元件和工作原理；第二部分，混合动力汽车制动系统，主要介绍混合动力汽车电子制动控制系统的主要组成元件和工作原理；第三部分，制动能量回收系统，主要介绍制动能量回收系统的原理和能量回收模式；第四部分，拓展知识，主要介绍EMB电子机械制动系统、brake-by-wire的发展简介；第五部分，案例，主要介绍本田第四代IMA混合动力系统的制动能量回收系统控制；第六部，传统汽车刹车系统，主要介绍鼓式和盘式刹车。

一、纯电动汽车制动系统

纯电动汽车采用的液压制动系统与传统汽车基本结构区别不大，但是在液压制动系统的真空辅助助力系统和制动主缸两个部件上存在较大的差异。

绝大多数的汽车采用真空助力伺服制动系统，人力和助力并用。真空助力器利用前后腔的压差提供助力。传统汽车真空助力装置的真空源来自于发动机进气歧管，真空度负压一般可达到0.05～0.07MPa。对于纯电动汽车由于没有发动机总成即没有了传统的真空源，仅由人力所产生的制动力无法满足行车制动的需要，通常需要单独设计一个电动真空泵来为真空助力器提供真空源。这个助力系统就是电动真空助力系统，即EVP系统（Electric Vacuum Pump，电动真空助力）。

如图1所示，电动真空助力系统由真空泵、真空罐、真空泵控制器（后期集成到VCU整车控制器里）以及与传统汽车相同的真空助力器、12V电源组成。

电动真空助力系统的工作过程为：当驾驶员起动汽车时，车辆电源接通，控制器开始进行系统自检，如果真空罐内的真空度小于设定值，真空罐内的真空压力传感器输出相应电压信号至控制器，此时控制器控制电动真空泵开始工作，当真空度达到设定值后，真空压力传感器输出相应电压信号至控制器，此时控制器控制真空泵停止工作。当真空罐内的真空度因制动消耗，真空度小于设定值时，电动真空泵再次开始工作，如此循环。

（一）电动真空助力系统的主要组成元件

以下介绍电动真空助力系统的主要组成元件。

（1）真空泵

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵

是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置，汽车上通常采用如图2所示的电动真空泵。

图2 北汽EV系列车型真空泵

（2）真空罐

真空罐用于储存真空，并通过真空压力传感器感知真空度并把信号发送给真空泵控制器，如图3所示。

图3 真空罐（电线插头位置为真空压力传感器）

（3）真空泵控制器

真空泵控制器是电动真空系统的核心部件。真空泵控制器根据真空罐真空压力传感器发送的信号控制真空泵工作，如图4所示。

图4 真空泵控制器

（二）电动真空助力系统的工作原理

以下介绍真空泵控制器对电动真空系统的控制原理。

（1）电动真空助力系统性能参数见表1

（2）真空泵起动策略

当驾驶员起动车辆时，12V电源接通，电子控制系统模块开始自检，如果真空罐内的真空度小于设定值，真空压力开关处于常开状态，此时电动真空泵开始工作，当真空度大于设定值时，真空压力开关或传感器处于常闭状态，电子延时模块立即进入延时工作模式，15s左右延时时间停止。此时真空罐内的真空度达到设定值，电机停止工作，当真空罐内的真空度因制动消耗，真空度小于设定值时，真空压力开关或传感器再次处于常开状态，电动真空泵再次开始工作，如此循环。

（3）真空泵工作原理

电线连接好后，接通12V直流电源，控制器接通真空泵电机开始工作，当真空度达到－55kPa时真空压力开关闭合，输出高电平信号给控制器，控制器在接收到信号后延时10s，电机停止工作。

二、混合动力汽车制动系统

以典型的丰田普锐斯混合动力汽车的THS-II（第二代再生制动）制动系统为例，介绍混合动力汽车的制动系统。

丰田普锐斯混合动力汽车的THS-II制动系统属于ECB（电子控制制动）系统。THS-II制动系统可根据驾驶员踩制动踏板的程度和所施加的力计算所需的制动力。然后，此系统施加需要的制动力（包括再生制动力和液压制动系统产生的制动力）并有效地吸收能量。

THS-II制动系统的组成包括制动信号输入、电源和液压控制部分，取消了传统的真空助力器。正常制动时，主缸产生的液压力换成液压信号，而不是直接作用在轮缸上，通过调整作用于轮缸的制动执行器上液压源的液压获得实际控制压力。THS-II制动系统组成，如图5所示。

图5 THS-II制动系统组成

ECB ECU和制动防滑控制ECU集成在一起，并和液压制动系统（包括带EBD的ABS、制动助力和VSC＋）一起对制动进行综合控制。

VSC＋系统除了有正常制动控制VSC功能外，还能根据车辆行驶情况和EPS配合，提供转向助力来帮助驾驶员转向。

THS-Ⅱ系统采用电动机牵引控制系统。该系统不但具有旧车型上的THS系统拥有的保护行星齿轮和电动机的控制功能，

而且还能对滑动的车轮施加液压制动控制，把驱动轮的滑动减小到最低限度，并产生适合路面状况的驱动力。THS-Ⅱ系统制动系统的功能，见表2。

（一）混合动力汽车电子制动控制系统的主要组成元件

ECB（电子控制制动）系统的主要部件有：制动踏板行程传感器、制动灯开关、行程模拟器、制动防滑控制ECU、制动执行器、制动主缸、备用电源装置。丰田普锐斯混合动力汽车的主要制动组件位置，如图6所示。混合动力制动系统的主要部件，如图7所示。

图6 普锐斯混合动力汽车主要制动组件

图7 混合动力制动系统的主要部件

（1）制动踏板行程传感器和制动灯开关

制动踏板行程传感器和制动灯开关，如图8所示。

制动踏板行程传感器直接检测驾驶员踩下制动踏板的程度。此传感器包括触点式可变电阻器，它用于检测制动踏板行程踩下的程度并发送信号到制动防滑控制ECU，信号采用反向冗余设计。制动灯开关的作用与传统汽车相同，作为控制制动灯及制动踏板动作信号。