摘要:社会经济的快速发展,使得人们生活水平在不断提高,新能源汽车也正在快速普及。汽车制动器是汽车的主动安全系统,制动器性能的好坏直接决定汽车安全性能,同时也能从制动力回收系统中反映出汽车续航能力的可发展性。如何能让汽车的制动器在工作时动力回收性能更加突出,提升汽车续航能力,并提高汽车制动的安全性,成为现今新能源汽车发展的重要焦点。
1 旧式制动器原理
汽车的制动器有鼓式制动器和盘式制动器2种,鼓式制动器和盘式制动器的工作原理基本相同,都是依赖部件摩擦力的作用产生足够的制动力矩让汽车减速或停止。这种旧式的制动方法在汽车历史上延用了一个多世纪从未突破。现在,由于汽车速度与汽车负载能力不断提高,产生了制动力不足或制动沉重的现象,由此而加入了制动助力装置,这种助力装置运用最广的主要是真空助力伺服装置和气动式空气助力装置。
前者主要运用于现今轿车较多,借助发动机进气道中的真空作用力来辅助驾驶员踩踏制动踏板,这样不仅可以让制动器更加轻便,还能产生更强的制动效果。近年来由于提出了制动抱死所产生的制动效果下降现象,为提高制动效果,在车上又加入了ABS防抱死制动系统。这套系统在原来汽车的制动力液压管路中加装了一套电磁阀,通过传感器技术对车轮参数进行检测,收集数据以后再把数据在ECU中进行计算,调节出最为理想的制动效果,再由执行器电磁阀进行直接的控制,这样的一套系统能有效提高制动效果。但笔者个人认为这样的一套系统使得原理的制动系统原理变得更加复杂,增加了生产成本的同时,提高了维修难度。据笔者所知,现今在二三线城市中,部分维修厂由于缺乏相应的专业知识,遇到ABS故障时会选择采用直接切除ABS传感器的方法,让汽车变回原始的制动效果状态,这无疑是一种资源浪费。
而后者所使用的空气助力制动,主要用于货车。这种制动装置能使货车在满载时依然能获得最大的制动力矩。但是结构相对复杂,在空载状态中汽车的制动效果过强且过于灵敏,导致车轮容易抱死,使车辆安全性下降。不管是轿车的制动器还是货车的制动器,都还是存在着不足之处,那么如今的纯电动汽车制动器又作出了怎样的改进呢?
2 纯电动汽车制动能源回收系统
今天的纯电动汽车仍然没有摆脱摩擦式制动器的影子,依旧沿用着依赖液压力为传动控制的盘式制动器和鼓式制动器。但是不同的地方在于,加装了能提高汽车续航能力的动力回收系统。制动能量回收是把汽车制动时产生的一部分动能转化为电能储存起来,以到达减速或制动的同时让车辆的惯性能量能得到有效回收的目的。国外有关研究表明,在较频繁制动与起动的城市工况运行条件下,有效回收制动能量,电动汽车大约可降低15%的能量消耗,可使电动汽车的行驶里程延长10%~30%。
电动汽车再生制动是利用电动机的可逆性原理来实现的。制动过程中,制动控制器根据制动踏板的开度,判断整车的制动强度,确定相应的摩擦制动和再生制动分配关系。前后轴的摩擦制动分配关系,由液压系统来实现。制动控制器根据制动强度和动力电池的SOC值确定可以输出的制动转矩并对前后轴进行分配,然后通过电动机控制器控制电动机进行再生制动。
制动能量回收的实现过程为,在制动开始时,能量管理系统将动力电池SOC值发送给制动控制器,当SOC>0.8时,取消能量回收;当0.7≤SOCs0.8时,制动能量回收受电池允许的最大充电电流制约;当SOC<0.7时,制动能量回收不受动力电池允许的最大充电电流制约。制动控制器接收由压力变送器传送的主缸压力信号,并计算出需求的电动机再生制动强度上限。制动控制器根据电动机转速,计算电动机实际能够提供的制动强度。比较需求的电动机再生制动强度上限和电动机实际能够提供的制动强度,并将结果作为电信号发送给电动机控制器。此时电动机工作在发电动机状态下,可以提供电压恒定流向的电流,再通过逆变器限制电动机产生的最高电压,并对电压进行升压,以便满足电流输出要求,为动力电池组充电。为了保护动力电池,能量管理系统需要时刻检测电池温度,当温度过高时则停止制动能量回收。
3 纯电动汽车制动效果改进提案
根据纯电动汽车的牛韶珠性,笔者觉得现今的电动汽车应该有所突破,好好发挥自身的特性,做出自己的一套制动系统。
纯电动汽车最大的优势在于能提供稳定的电能,因此应该借助自身的优势由原来传统的气动力和液压力中解放出来,使用电磁力作为驱动的制动力矩,消除原有的液压制动管路改为由电力驱动的电磁发生装置,产生对制动钳或制动蹄做出制动反应,这样汽车的制动节能完全依靠计算机电脑来控制。同时,驾驶员踩制动踏板的动作就可以成为一种制动效果选择信号,帮助电脑进行制动效果参考,降低驾驶员的疲劳。还能有利于对防碰撞系统结构的优化,让ABS与防碰撞系统能很好的综合为一体。
但是这样的电磁式制动装置还有这一个致命性的缺点,那就是温度。车轮在路上行驶时所产生的温度与制动时所产生的温度会导致产生高温消磁作用。如何能降低车辆制动时产生的温度成为技术的一个关键问题。笔者觉得只通过散热装置是不可行的,不仅会加重车身的质量,散热效果也不理想。因此笔者觉得应该要从能量分摊的角度去思考,如何能把汽车高速时的制动能量有效吸收后,将剩余的低速能量由制动器来承担,所以缓速装置就是一个不错的选择。动力电机本来就有能力切换成回收能量的发电机,只不过吸收过于缓慢而已。在这一方面应该借助于电动机相连的变速器来进行减速,借助低挡位牵引倒拖的作用提高能量回收效果,士曾强制动力。而且能将制动时大量的热能负担有效地让汽车电动机所承担,完美解决制动温度过高的问题,同时还提高了动力回收的效果。这套制动系统还能适用于货车制动,货车载重量越大所具有的惯性就越大,动力回收效果与制动效果就越强。这样的一套制动器有利于纯电动汽车结合轻量化和数字化发展。
4 结束语
随着我国社会经济的快速发展,我国新能源汽车推广越来越快,纯电动汽车开始走入家家户户。电动汽车将在未来的十年,甚至更长的时间里成为城市出行的重要工具,未来的纯电动汽车需要变得更加安全和舒适。想让其能行驶到更加遥远的地方,那就需要打破原理的思维,突破创新。所以电磁式制动系统的实行与完善,将会使我国的新能源汽车有着更多的突破,希望电磁力制动概念能得到社会的支持。