從汽車誕生時(shí)起，車輛制動(dòng)系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來(lái)，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來(lái)越明顯。汽車制動(dòng)系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動(dòng)裝置，用工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱來(lái)逐漸消耗車輛所具有的動(dòng)能，以達(dá)到車輛制動(dòng)減速，或直至停車的目的。伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車的研究開(kāi)發(fā)，汽車動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結(jié)構(gòu)型式和功能形式。新型動(dòng)力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和功能形式發(fā)生相應(yīng)的改變。例如電動(dòng)汽車沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)，無(wú)法為真空助力器提供真空源，一種解決方案是利用電動(dòng)真空泵為真空助力器提供真空。
汽車制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展是和汽車性能的提高及汽車結(jié)構(gòu)型式的變化密切相關(guān)的，制動(dòng)系統(tǒng)的每個(gè)組成部分都發(fā)生了很大變化。
1 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的組成
制動(dòng)系統(tǒng)主要由下面的4個(gè)部分組成：
(1)供能裝置：也就是制動(dòng)能源，包括供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量以及各個(gè)部件，產(chǎn)生制動(dòng)能量的部分稱為制動(dòng)能源；
(2)控制裝置：包括產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作和控制制動(dòng)效果的部件；
(3)傳動(dòng)裝置：包括把制動(dòng)能量傳遞到制動(dòng)器的各個(gè)部件；
(4)制動(dòng)器：產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的部件，也包括輔助制動(dòng)系統(tǒng)中的部件。
現(xiàn)代的制動(dòng)系統(tǒng)還包括制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和報(bào)警裝置，壓力保護(hù)裝置等輔助裝置。
1．1 供能裝置的發(fā)展
供能裝置主要是指制動(dòng)能源，制動(dòng)能源有人力制動(dòng)、伺服制動(dòng)、動(dòng)力制動(dòng)或者上述任兩者的結(jié)合使用。
人力制動(dòng)是開(kāi)始有制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)的制動(dòng)能源，它有機(jī)械式制動(dòng)、液壓式制動(dòng)兩種形式。機(jī)械式制動(dòng)主要用于駐車制動(dòng)系統(tǒng)中，駐車制動(dòng)系統(tǒng)中要求用機(jī)械鎖止方法保證汽車在原地停止不動(dòng)，在任何情況下不至于滑動(dòng)。液壓式制動(dòng)是通過(guò)制動(dòng)踏板推動(dòng)制動(dòng)主缸，進(jìn)而使制動(dòng)器進(jìn)入工作狀態(tài)。伺服制動(dòng)兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)作為制動(dòng)能源，正常情況下制動(dòng)能量由動(dòng)力伺服系統(tǒng)供給，動(dòng)力伺服系統(tǒng)失效時(shí)可由人力供給制動(dòng)能量，這時(shí)伺服制動(dòng)就變?yōu)槿肆χ苿?dòng)。伺服制動(dòng)可用氣壓能、真空能(負(fù)氣壓能)以及液壓能作為伺服能量，形成各種形式的助力器。動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能源是發(fā)動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的油泵或者氣泵，人力僅作為控制來(lái)源，可分為氣壓制動(dòng)、氣頂液制動(dòng)、液壓制動(dòng)。其中氣壓制動(dòng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。它用空氣壓縮機(jī)提供氣壓，氣頂液制動(dòng)是用氣壓推動(dòng)液壓動(dòng)作，產(chǎn)生制動(dòng)作用。液壓制動(dòng)是目前得到廣泛應(yīng)用的一種制動(dòng)系統(tǒng)，技術(shù)已經(jīng)非常成熟。目前正在發(fā)展的電液復(fù)合制動(dòng)以及電子制動(dòng)中使用了電機(jī)作為制動(dòng)能源，人力踩制動(dòng)踏板作為控制來(lái)源。
1．2控制裝置的發(fā)展
最早的人力制動(dòng)，通過(guò)機(jī)械的連接產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作。發(fā)展到人力控制制動(dòng)，通過(guò)踩制動(dòng)踏板啟動(dòng)制動(dòng)，再由傳力裝置把制動(dòng)踏板力傳到真空助力器，經(jīng)過(guò)真空助力器的助力擴(kuò)大后，傳遞到制動(dòng)主缸產(chǎn)生液壓力，然后通過(guò)油路把液壓力傳遞到每個(gè)輪缸，開(kāi)始制動(dòng)。隨著清潔能源汽車和電動(dòng)汽車的研究應(yīng)用，以及電子技術(shù)在汽車上面的廣泛應(yīng)用，制動(dòng)系統(tǒng)的控制裝置也出現(xiàn)了電子化的趨勢(shì)，其中電制動(dòng)完全改變了制動(dòng)系統(tǒng)的控制和管理，會(huì)使汽車制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生革命性的變化，它采用電子控制，可以更加準(zhǔn)確、更高效率地實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
1．3傳動(dòng)裝置的發(fā)展
人力制動(dòng)時(shí)代是采用機(jī)械式的傳動(dòng)裝置，氣(液)壓制動(dòng)是利用氣(液)壓力和連接管路把制動(dòng)力傳遞到制動(dòng)器。電子制動(dòng)則是利用制動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力直接作用到制動(dòng)器，它的控制信號(hào)來(lái)自控制單元(ecu)，用信號(hào)線傳遞制動(dòng)信號(hào)和制動(dòng)力信息。
1．4制動(dòng)器的發(fā)展
制動(dòng)器是制動(dòng)的主要組成部分，目前汽車制動(dòng)器基本都是摩擦式制動(dòng)器，按照摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件的不同，分為鼓式和盤(pán)式兩大類制動(dòng)器。
鼓式制動(dòng)器又有領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式制動(dòng)器等結(jié)構(gòu)型式。盤(pán)式制動(dòng)器有固定鉗式，浮動(dòng)鉗式，浮動(dòng)鉗式包括滑動(dòng)鉗式和擺動(dòng)鉗盤(pán)式兩種型式?；瑒?dòng)鉗式是目前使用廣泛的一種盤(pán)式制動(dòng)器。由于盤(pán)式制動(dòng)器熱和水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動(dòng)器好，可靠性和安全性也好，而得到廣泛應(yīng)用。但是盤(pán)式制動(dòng)器效能低，無(wú)法完全防止塵污和銹蝕，兼做駐車制動(dòng)時(shí)需要較為復(fù)雜的手驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而在后輪上的應(yīng)用受到限制，很多車是采用前盤(pán)后鼓的制動(dòng)系統(tǒng)組成。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車上具有再生制動(dòng)能力的電機(jī)，在回收制動(dòng)能量時(shí)起制動(dòng)作用，它引入了新型的制動(dòng)器。作為一種新的制動(dòng)器型式，勢(shì)必引起制動(dòng)器型式的變革。電制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)器是基于傳統(tǒng)的制動(dòng)器，也分為盤(pán)式電制動(dòng)器和鼓式電制動(dòng)器，鼓式電制動(dòng)器由于制動(dòng)熱衰減性大等缺點(diǎn)，將來(lái)汽車上會(huì)以盤(pán)式電制動(dòng)器為主。
2 制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
已經(jīng)普遍應(yīng)用的液壓制動(dòng)現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，隨著人們對(duì)制動(dòng)性能要求的提高，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動(dòng)避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中，需要在制動(dòng)系統(tǒng)上添加很多附加裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能，這就使得制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度，制動(dòng)系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)潔，功能更加全面和可靠，制動(dòng)系統(tǒng)的管理也成為必須要面對(duì)的問(wèn)題，電子技術(shù)的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。
從制動(dòng)系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器4個(gè)組成部分的發(fā)展歷程來(lái)看，都不同程度地實(shí)現(xiàn)了電子化。人作為控制能源，啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)出制動(dòng)企圖；制動(dòng)能源來(lái)自儲(chǔ)存在蓄電池或其它供能裝置；采用全新的電子制動(dòng)器和集中控制的電子控制單元(ecu)進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的整體控制，每個(gè)制動(dòng)器有各自的控制單元。機(jī)械連接逐漸減少，制動(dòng)踏板和制動(dòng)器之間動(dòng)力傳遞分離開(kāi)來(lái)，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào)，所以這種制動(dòng)又叫做線控制動(dòng)。這是自從abs在汽車上得到廣泛應(yīng)用以來(lái)制動(dòng)系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展。
電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)是從傳統(tǒng)制動(dòng)向電子制動(dòng)的一種有效的過(guò)渡方案，采用液壓制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。這種制動(dòng)系統(tǒng)既應(yīng)用了傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)以保證足夠的制動(dòng)效能和安全性，又利用再生制動(dòng)電機(jī)回收制動(dòng)能量和提供制動(dòng)力矩，提高汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低排放，減少污染。但是由于兩套制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)存在，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也增加了系統(tǒng)失效和出現(xiàn)故障的可能性，維護(hù)和保養(yǎng)難度增加。
3 電制動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問(wèn)題
電子制動(dòng)首先應(yīng)用到飛機(jī)上，目前處于向汽車領(lǐng)域應(yīng)用的研究和改進(jìn)階段，隨著技術(shù)進(jìn)步，各種問(wèn)題會(huì)逐步得到解決，電制動(dòng)系統(tǒng)最終會(huì)取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動(dòng)控制系統(tǒng)以及電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)。電制動(dòng)或者線控制動(dòng)(bbw)是未來(lái)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的方向。電制動(dòng)器和電制動(dòng)控制單元、制動(dòng)力模擬器是其重要組成部分，反饋制動(dòng)力給制動(dòng)踏板產(chǎn)生制動(dòng)感覺(jué)。電制動(dòng)一種可能的結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖4。從結(jié)構(gòu)上，電制動(dòng)具有其它傳統(tǒng)制動(dòng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)質(zhì)量較傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)降低很多，從而減少了整車質(zhì)量；
2)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間短，提高制動(dòng)性能，縮短制動(dòng)距離；
3)系統(tǒng)中不存在制動(dòng)液，維護(hù)容易、簡(jiǎn)單，采用電線連接，系統(tǒng)的耐久性能良好；
4)系統(tǒng)總成的制造、裝配、調(diào)試、標(biāo)定更快，易于采用模塊化結(jié)構(gòu)；
5)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出具有容錯(cuò)功能的適用于汽車的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議如ttp/c，flex ray等通訊協(xié)議可以應(yīng)用到電制動(dòng)系統(tǒng)中。
6)易于進(jìn)行改進(jìn)和功能的增加，可以并入汽車can通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理和共享信息。
對(duì)于大部分人來(lái)說(shuō)，電制動(dòng)系統(tǒng)是全新的制動(dòng)系統(tǒng)，它為將來(lái)的智能化車輛提供了條件。基于現(xiàn)在的技術(shù)條件，要全面應(yīng)用電制動(dòng)，還有很多問(wèn)題需要面對(duì)：
1)驅(qū)動(dòng)能源問(wèn)題，采用電子制動(dòng)需要較多的電能，一個(gè)盤(pán)式制動(dòng)器峰值需要lkw的驅(qū)動(dòng)能量，目前12v的車輛電力系統(tǒng)無(wú)法提供這么大的能量，未來(lái)的車輛動(dòng)力系統(tǒng)需要采用高壓電，加大能源供應(yīng)，以滿足各系統(tǒng)能量的需求，同時(shí)解決好高壓電的安全問(wèn)題；
2)沒(méi)計(jì)制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)必須要考慮的是制動(dòng)系統(tǒng)的失效問(wèn)題，電制動(dòng)不存在主動(dòng)的備用制動(dòng)系統(tǒng)，不論是ecu、傳感器、還是制動(dòng)器本身、線束失效，都能使制動(dòng)系統(tǒng)保證制動(dòng)的基本性能，除了ecu可以采用冗余設(shè)計(jì)外，實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是相同失效時(shí)的信息交流協(xié)議如ttp/c等的研究應(yīng)用；
3)實(shí)現(xiàn)和汽車底盤(pán)其他控制系統(tǒng)的集成，仍有待研究；
4)采用電制動(dòng)后整車質(zhì)量有所減少，但是非簧載質(zhì)量可能會(huì)有所增加，這是要注意的；
5)制動(dòng)器在持續(xù)制動(dòng)或高強(qiáng)度制動(dòng)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生高溫，這對(duì)電機(jī)和傳動(dòng)裝置的性能和散熱提出了高的要求。
6)成本比原有液壓制動(dòng)系統(tǒng)高，提高電制動(dòng)系統(tǒng)的性價(jià)比是需要解決的問(wèn)題。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的各種問(wèn)題會(huì)逐步得到解決。戴姆勒-克萊斯勒汽車公司已經(jīng)把一種電制動(dòng)系統(tǒng)——測(cè)控一體化制動(dòng)系統(tǒng)——安裝在奔馳乘用車上，它是一種功能強(qiáng)大的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，在汽車運(yùn)行中，系統(tǒng)感知制動(dòng)踏板的動(dòng)作，并把相關(guān)信息傳遞給控制單元，控制單元發(fā)出指令給執(zhí)行器進(jìn)行各車輪的制動(dòng)，它可以根據(jù)制動(dòng)踏板的加速度來(lái)識(shí)別駕駛員是否正在進(jìn)行緊急制動(dòng)并做出迅速反應(yīng)，縮短制動(dòng)距離，這種系統(tǒng)會(huì)增加駕駛者的安全感和舒適感，使停車過(guò)程平順?？梢灶A(yù)見(jiàn)不久的將來(lái)會(huì)有更多的電制動(dòng)系統(tǒng)得到裝車應(yīng)用。
4 結(jié)論
在車輛模塊化、集成化、電子化、車供能源的高壓化的趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)下，車輛制動(dòng)系統(tǒng)也朝著電子化方向發(fā)展，很多汽車和零部件廠商都進(jìn)行了電制動(dòng)系統(tǒng)的研究和推廣，博世、西門(mén)子、特維斯等公司已經(jīng)研制出一些試驗(yàn)成果，電制動(dòng)系統(tǒng)必將取代傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)，汽車底盤(pán)進(jìn)一步一體化、集成化，制動(dòng)系統(tǒng)性能也會(huì)發(fā)生質(zhì)的飛躍。