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電動汽車混合制動系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車的對比論文
摘要:隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和進步，電動汽車的發(fā)展勢頭如日中天。本文從制動系統(tǒng)的構(gòu)造原理入手，對比分析了傳統(tǒng)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(chǎn)生的多余的動能回收再利用，因此比傳統(tǒng)燃油汽車更環(huán)保，更節(jié)能。
關(guān)鍵詞:電動汽車;制動系統(tǒng);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(jīng)歷了近二百年的輝煌與沒落。電動汽車與傳統(tǒng)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(huán)保。與傳統(tǒng)汽車底盤結(jié)構(gòu)相比，在制動系統(tǒng)上，純電動系統(tǒng)采用了混合制動的模式，有別于傳統(tǒng)汽車廣泛采用的液壓制動系統(tǒng)，現(xiàn)對比分析如下。
一、傳統(tǒng)燃油汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡析
現(xiàn)代轎車液壓制動系統(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換成機械能，促使制動器開始工作，實現(xiàn)汽車的制動。在液壓制動系統(tǒng)中，通常把制動踏板機構(gòu)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(gòu)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(jīng)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(tǒng)的汽油發(fā)動機，在發(fā)動機的進氣歧管處，能產(chǎn)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(chǎn)生制動助力。
二、純電動汽車混合制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
(一)純電動汽車混合制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理分析
純電動汽車的制定系統(tǒng)里，既有傳統(tǒng)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(zhuǎn)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(qū)動電機旋轉(zhuǎn)，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(tǒng)，從而實現(xiàn)節(jié)約制動能量，回收部分制動能量的作用。再生制動系統(tǒng)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(chǎn)生一個保持在最大負荷狀態(tài)下的力矩，這一驅(qū)動力矩將與電機轉(zhuǎn)速成反比。與此同時，若電動汽車高速巡航，驅(qū)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(shù)據(jù)表明，電動汽車混合制動中，傳統(tǒng)制動與液壓制動的比例如下圖所示。
(二)再生制動分析
傳統(tǒng)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(tǒng)很難做到。所以，在電動汽車中，再生制動和液壓制動系統(tǒng)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(yōu)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(tǒng)進行混合制動。在設計時，往往可以利用ABS系統(tǒng)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(qū)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(gòu)。電動汽車的制動系統(tǒng)也和傳統(tǒng)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(tǒng)
傳統(tǒng)的燃油汽車在駕駛員踩動制動踏板時，發(fā)動機的進氣歧管可以實現(xiàn)真空助力。而電動汽車沒有發(fā)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(xiàn)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(chǎn)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(fā)動機進氣歧管作用的抽氣機。
三、純電動汽車制動系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車對比分析
純電動汽車的制動系統(tǒng)同傳統(tǒng)燃油車一樣，也是為了汽車減速停車專門設置的。傳統(tǒng)的燃油汽車制動系統(tǒng)在制動時將汽車的慣性能量通過制動器的摩擦轉(zhuǎn)換成熱能散發(fā)到周圍的環(huán)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(tǒng)傳遞給電機，電機以發(fā)電方式工作，為動力電池充電，可以實現(xiàn)能量的再生利用。于此同時，產(chǎn)生的電機制動力矩又可以通過傳動系統(tǒng)對驅(qū)動輪施加制動，實現(xiàn)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(fā)電狀態(tài)，通過設計好的電力裝置回收制動產(chǎn)生的回饋電流并進行存儲，從而提高電動汽車的續(xù)航里程。此外，電動汽車則沒有可以產(chǎn)生真空壓力的發(fā)動機，因此需要加裝真空助力器來產(chǎn)生助力。
四、小結(jié)
綜上所述，電動汽車的制動系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比傳統(tǒng)汽車的制動系統(tǒng)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(jié)能環(huán)保，也有較高的制動效能。
參考文獻:
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