【正文】 ，氣頂液制動是用氣壓推動液壓動作，產(chǎn)生制動作用。液壓制動是目前得到廣泛應(yīng)用的一種制動系統(tǒng)，技術(shù)已經(jīng)非常成熟。目前正在發(fā)展的電液復(fù)合制動以及電子制動中使用了電機(jī)作為制動能源，人力踩制動踏板作為控制來源?？刂蒲b置的發(fā)展最早的人力制動，通過機(jī)械的連接產(chǎn)生制動動作。發(fā)展到人力控制制動，通過踩制動踏板啟動制動，再由傳力裝置把制動踏板力傳到真空助力器，經(jīng)過真空助力器的助力擴(kuò)大后，傳遞到制動主缸產(chǎn)生液壓力，然后通過油路把液壓力傳遞到每個(gè)輪缸，開始制動。隨著清潔能源汽車和電動汽車的研究應(yīng)用，以及電子技術(shù)在汽車上面的廣泛應(yīng)用，制動系統(tǒng)的控制裝置也出現(xiàn)了電子化的趨勢，其中電制動完全改變了制動系統(tǒng)的控制和管理，會使汽車制動系統(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。傳動裝置的發(fā)展人力制動時(shí)代是采用機(jī)械式的傳動裝置，氣(液)壓制動是利用氣(液)壓力和連接管路把制動力傳遞到制動器。電子制動則是利用制動電機(jī)產(chǎn)生制動力直接作用到制動器，它的控制信號來自控制單元(ECU)，用信號線傳遞制動信號和制動力信息。制動器的發(fā)展制動器是制動的主要組成部分，目前汽車制動器基本都是摩擦式制動器，按照摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件的不同，分為鼓式和盤式兩大類制動器。鼓式制動器又有領(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、雙向自增力式制動器等結(jié)構(gòu)型式。盤式制動器有固定鉗式、浮動鉗式、浮動鉗式包括滑動鉗式和擺動鉗盤式兩種型式。滑動鉗式是目前使用廣泛的一種盤式制動器。由于盤式制動器熱和水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動器好，可靠性和安全性也好，而得到廣泛應(yīng)用。但是盤式制動器效能低，無法完全防止塵污和銹蝕，兼做駐車制動時(shí)需要較為復(fù)雜的手驅(qū)動機(jī)構(gòu)，因而在后輪上的應(yīng)用受到限制，很多車是采用前盤后鼓的制動系統(tǒng)組成。電動汽車和混合動力汽車上具有再生制動能力的電機(jī)，在回收制動能量時(shí)起制動作用，它引入了新型的制動器。作為一種新的制動器型式，勢必引起制動器型式的變革。電制動系統(tǒng)制動器是基于傳統(tǒng)的制動器，也分為盤式電制動器和鼓式電制動器，鼓式電制動器由于制動熱衰減性大等缺點(diǎn)，將來汽車上會以盤式電制動器為主。電子制動首先應(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，各種問題會逐步得到解決，電制動系統(tǒng)最終會取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)以及電液復(fù)合制動系統(tǒng)。電制動或者線控制動(BBW)是未來制動系統(tǒng)發(fā)展的方向。電制動器和電制動控制單元、制動力模擬器是其重要組成部分，反饋制動力給制動踏板產(chǎn)生制動感覺。從結(jié)構(gòu)上，電制動具有其它傳統(tǒng)制動無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)質(zhì)量較傳統(tǒng)制動系統(tǒng)降低很多，從而減少了整車質(zhì)量；(2)制動響應(yīng)時(shí)間短，提高制動性能，縮短制動距離；(3)系統(tǒng)中不存在制動液，維護(hù)容易、簡單，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，F(xiàn)lex Ray等通訊協(xié)議可以應(yīng)用到電制動系統(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。對于大部分人來說，電制動系統(tǒng)是全新的制動系統(tǒng)，它為將來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，還有很多問題需要面對：(1)驅(qū)動能源問題，采用電子制動需要較多的電能，一個(gè)盤式制動器峰值需要lkW的驅(qū)動能量，目前12V的車輛電力系統(tǒng)無法提供這么大的能量，未來的車輛動力系統(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題；(2)設(shè)計(jì)制動系統(tǒng)時(shí)必須要考慮的是制動系統(tǒng)的失效問題，電制動不存在主動的備用制動系統(tǒng)，不論是ECU、傳感器、還是制動器本身、線束失效，都能使制動系統(tǒng)保證制動的基本性能，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)和汽車底盤其他控制系統(tǒng)的集成，仍有待研究；(4)采用電制動后整車質(zhì)量有所減少，但是非簧載質(zhì)量可能會有所增加，這是要注意的；(5)制動器在持續(xù)制動或高強(qiáng)度制動過程會產(chǎn)生高溫，這對電機(jī)和傳動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系統(tǒng)高，提高電制動系統(tǒng)的性價(jià)比是需要解決的問題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的各種問題會逐步得到解決。戴姆勒克萊斯勒汽車公司已經(jīng)把一種電制動系統(tǒng)——測控一體化制動系統(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)感知制動踏板的動作，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，它可以根據(jù)制動踏板的加速度來識別駕駛員是否正在進(jìn)行緊急制動并做出迅速反應(yīng)，縮短制動距離，這種系統(tǒng)會增加駕駛者的安全感和舒適感，使停車過程平順?？梢灶A(yù)見不久的將來會有更多的電制動系統(tǒng)得到裝車應(yīng)用。汽車的“行駛”、“轉(zhuǎn)彎”、“停車”3個(gè)最基本的機(jī)能之一的停車機(jī)能，是由制動裝置來完成的。我們希望輕輕的踩下制動踏板時(shí)，汽車就能很平穩(wěn)的停在所需要停車的地方。為了達(dá)到這一目的，必須充分考慮制動系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)和制動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種性能。制動系統(tǒng)是汽車的一個(gè)重要組成部分，它直接影響汽車的安全性。隨著高速公路的快速發(fā)展和車流密度的日益增大，交通事故也不斷增加。據(jù)有關(guān)資料介紹，在由于車輛本身的問題而造成的交通事故中，制動系統(tǒng)故障引起的事故為總數(shù)的45%?？梢?，制動系統(tǒng)是保證行車安全的極為重要的一個(gè)系統(tǒng)。此外，制動系統(tǒng)的好壞還直接影響車輛的平均車速和車輛的運(yùn)輸效率，也就是保證運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。雖然近幾年從德國大眾、法國雷諾、美國通用等國外汽車公司引進(jìn)了轎車，不少零配件的國產(chǎn)率也比較高，但引進(jìn)的主要是總成和零配件，沒有引進(jìn)開發(fā)技術(shù)，至于輕型貨車的開發(fā)技術(shù)引進(jìn)就更少了，所以我國自行開發(fā)輕型貨車及其轎車的能力，跟汽車發(fā)達(dá)國家相比差距還很大。近年來，我國出版過一些汽車制動方面的專著，但從數(shù)量上和深度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足汽車工業(yè)運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的要求。特別是在汽車制動系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)方面與汽車發(fā)達(dá)國家相比水平差距甚遠(yuǎn)，許多尖端技術(shù)問題對我們來說迄今還不太了解。所以對于研究設(shè)計(jì)制動器來說，在我國有著非常重要的影響。今天，ABS/ASR已經(jīng)成為歐美和日本等發(fā)達(dá)國家汽車的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。車輛制動控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是控制技術(shù)的發(fā)展。一方面是擴(kuò)大控制范圍、增加控制功能；另一方面是采用優(yōu)化控制理論，實(shí)施伺服控制和高精度控制。在第一方面，ABS功能的擴(kuò)充除ASR外，同時(shí)把懸架和轉(zhuǎn)向控制擴(kuò)展進(jìn)來，使ABS不僅僅是防抱死系統(tǒng)，而成為更綜合的車輛控制系統(tǒng)。制動器開發(fā)廠商還提出了未來將ABS/TCS和VDC與智能化運(yùn)輸系統(tǒng)一體化運(yùn)用的構(gòu)想。隨著電子控制傳動、懸架系統(tǒng)及轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展，將產(chǎn)生電子控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)，從而產(chǎn)生一些新的功能，如：采用電子控制的離合器可大大提高汽車靜止啟動的效率；在制動過程中，通過輸入一個(gè)驅(qū)動命令給電子懸架系統(tǒng)，能防止車輛的俯仰。在第二個(gè)方面，一些智能控制技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是現(xiàn)在比較新的控制技術(shù)，已經(jīng)有人將其應(yīng)用在汽車的制動控制系統(tǒng)中。ABS/ASR并不能解決汽車制動中的所有問題。因此由ABS/ASR進(jìn)一步發(fā)展演變成電子控制制動系統(tǒng)(EBS)，這將是控制系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要的方向。但是EBS要想在實(shí)際中應(yīng)用開來，并不是一個(gè)簡單的問題。除技術(shù)外，系統(tǒng)的成本和相關(guān)的法規(guī)是其投入應(yīng)用的關(guān)鍵。經(jīng)過了一百多年的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式已經(jīng)基本固定下來。隨著電子，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。如凱西海斯(KH)公司在一輛實(shí)驗(yàn)車上安裝了一種電—液(EH)制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)徹底改變了制動器的操作機(jī)理。通過采用4個(gè)比例閥和電力電子控制裝置，KH公司的EBM就能考慮到基本制動、ABS、牽引力控制、巡航控制制動干預(yù)等情況，而不需另外增加任何一種附加裝置。EBM系統(tǒng)潛在的優(yōu)點(diǎn)是比標(biāo)準(zhǔn)制動器能更加有效地分配基本制動力，從而使制動距離縮短5%。一種完全無油液、完全的電路制動BBW(BrakeByWire)的開發(fā)使傳統(tǒng)的液壓制動裝置成為歷史。BBW是未來制動控制系統(tǒng)的L發(fā)展方向。全電制動不同于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，因?yàn)槠鋫鬟f的是電，而不是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動反應(yīng)時(shí)間。其主要包含以下部分：（1）電制動器。其結(jié)構(gòu)和液壓制動器基本類似，有盤式和鼓式兩種，作動器是電動機(jī)；（2）電制動控制單元(ECU)。接收制動踏板發(fā)出的信號，控制制動器制動；接收駐車制動信號，控制駐車制動；接收車輪傳感器信號，識別車輪是否抱死、打滑等，控制車輪制動力，實(shí)現(xiàn)防抱死和驅(qū)動防滑。由于各種控制系統(tǒng)如衛(wèi)星定位、導(dǎo)航系統(tǒng)，自動變速系統(tǒng)，無級轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)等的控制系統(tǒng)與制動控制系統(tǒng)高度集成，所以ECU還得兼顧這些系統(tǒng)的控制；（3）輪速傳感器。準(zhǔn)確、可靠、及時(shí)地獲得車輪的速度；（4）線束。給系統(tǒng)傳遞能源和電控制信號；（5）電源。為整個(gè)電制動系統(tǒng)提供能源。與其他系統(tǒng)共用?？梢允歉鞣N電源，也包括再生能源。從結(jié)構(gòu)上可以看出這種全電路制動系統(tǒng)具有其他傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）整個(gè)制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省去了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的制動油箱、制動主缸、助力裝置。液壓閥、復(fù)雜的管路系統(tǒng)等部件，使整車質(zhì)量降低；（2）制動響應(yīng)時(shí)間短，提高制動性能；（3）無制動液，維護(hù)簡單；（4）系統(tǒng)總成制造、裝配、測試簡單快捷，制動分總成為模塊化結(jié)構(gòu)；（5）采用電線連接，系統(tǒng)耐久性能良好；（6）易于改進(jìn)，稍加改進(jìn)就可以增加各種電控制功能。全電制動控制系統(tǒng)是一個(gè)全新的系統(tǒng)，給制動控制系統(tǒng)帶來了巨大的變革，為將來的車輛智能控制提供條件。但是，要想全面推廣，還有不少問題需要解決：首先是驅(qū)動能源問題。采用全電路制動控制系統(tǒng)，需要較多的能源，一個(gè)盤式制動器大約需要1kW的驅(qū)動能量。目前車輛12V電力系統(tǒng)提供不了這么大的能量，因此，將來車輛動力系統(tǒng)采用高壓電，加大能源供應(yīng)，可以滿足制動能量要求，同時(shí)需要解決高電壓帶來的安全問題。其次是控制系統(tǒng)失效處理。全電制動控制系統(tǒng)面臨的一個(gè)難題是制動失效的處理。因?yàn)椴淮嬖讵?dú)立的主動備用制動系統(tǒng)，因此需要一個(gè)備用系統(tǒng)保證制動安全，不論是ECU元件失效，傳感器失效還是制動器本身、線束失效，都能保證制動的基本性能。實(shí)現(xiàn)全電制動控制的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)失效時(shí)的信息交流協(xié)議，如TTP/C。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，立即發(fā)出信息，確保信息傳遞符合法規(guī)最適合的方法是多重通道分時(shí)區(qū)(TDMA)，它可以保證不出現(xiàn)不可預(yù)測的信息滯后。TTP/C協(xié)議是根據(jù)TDMA制定的。第三是抗干擾處理。車輛在運(yùn)行過程中會有各種干擾信號，如何消除這些干擾信號造成的影響，目前存在多種抗干擾控制系統(tǒng)，基本上分為兩種：即對稱式和非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)。對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個(gè)相同的CPU和同樣的計(jì)算程序處理制動信號。非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是用兩個(gè)不同的CPU和不一樣的計(jì)算程序處理制動信號。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。另外，電制動控制系統(tǒng)的軟件和硬件如何實(shí)現(xiàn)模塊化，以適應(yīng)不同種類的車型需要；如何實(shí)現(xiàn)底盤的模塊化，是一個(gè)重要的難題。只有將制動、轉(zhuǎn)向、懸架、導(dǎo)航等系統(tǒng)綜合考慮進(jìn)來，從算法上模塊化，建立數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，才能以最低的成本獲得最好的控制系統(tǒng)。電制動控制系統(tǒng)首先用在混合動力制動系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。這種混合制動系統(tǒng)是全電制動系統(tǒng)的過渡方案。由于兩套制動系統(tǒng)共存，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本偏高。隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的各種問題會逐步得到解決，全電制動控制系統(tǒng)會真正代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)?！【C上所述，現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)。同時(shí)，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在一個(gè)ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛控制的智能化。但是，汽車制動控制技術(shù)的發(fā)展受整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個(gè)巨大的汽車現(xiàn)有及潛在的市場的吸引，各種先進(jìn)的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才不斷應(yīng)用到汽車制動控制系統(tǒng)中來。同時(shí)需要各種國際及國內(nèi)的相關(guān)法規(guī)的健全，這樣裝備新的制動技術(shù)的汽車就會真正應(yīng)用到汽車的批量生產(chǎn)中。第2章 汽車總體參數(shù)的選擇及計(jì)算 總體設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求由動力裝置、底盤、車身、電器及儀表等四部分組成的汽車，是用來載送人員和貨物的運(yùn)輸工具。汽車主要在寬度有限的道路上行駛，同時(shí)與汽車比較，還有人、自行車、摩托車等弱勢群體也在使用同一道路，因此存在交通隱患。為了在有限的道路上容納更多的車輛運(yùn)行、減少交通事故以及從汽車造型和減輕質(zhì)量等方面考慮，對汽車的外形尺寸需要予以限制。使用汽車加快了人得生活節(jié)奏，提高了工作效率，出門遠(yuǎn)行也更方便；與使用火車、飛機(jī)、船舶等交通工具相比較，受到的約束減少了很多。因此，更多的人愿意選擇汽車作為交通工具。幾十年來，汽車的保有量始終居高不下，凡是人類密集的地方，汽車也密集，由此而引起的環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。共同保護(hù)好人類的生存環(huán)境已經(jīng)受到全世界的重視，各國政府普遍采用制定相關(guān)法規(guī)的形式來從事交通方面的管理工作。交通工具具有在自然環(huán)境條件下使用的特點(diǎn)，汽車也不例外。自然環(huán)境的變化因素很多，有些還沒有規(guī)律，如溫度、濕度、霧、白晝與黑夜、干燥的硬路面與泥濘深淺不定的軟路面等等，要求汽車能適應(yīng)這些環(huán)境而安全地行駛，就必須制定有關(guān)法規(guī)強(qiáng)制企業(yè)執(zhí)行，這也是工程技術(shù)人員從事設(shè)計(jì)的工作依據(jù)之一。進(jìn)行汽車總體設(shè)計(jì)工作應(yīng)滿足如下基本要求：（1）汽車的各項(xiàng)性能、成本等，要求達(dá)到企業(yè)在商品計(jì)劃中所確定的指標(biāo)。（2）嚴(yán)格遵守和貫徹有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，注意不要侵犯專利。（3）盡最大可能地去貫徹三化，即標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。（4）進(jìn)行有關(guān)運(yùn)動學(xué)方面的校核，保證汽車有正