电液推杆与气缸No.001汽车制动系

一 序言

随著电动汽车业的高速路产业发展，现代人对工程车的可靠性市场需求愈来愈高，这间接促进了工程车液压掌控控制技术的产业发展。电动汽车液压掌控控制技术是电动汽车的核心控制技术，也是来衡量电动汽车操控性的关键性分项。电动汽车液压掌控控制技术历经了从机械设备液压、油压液压，到现如今电子零件液压的操作过程，随著工程车电机电子零件的产业发展，积极主动液压掌控掌控控制技术的机能在急速进一步增强，从起初的EBD液压掌控掌控控制技术蓬勃发展到现如今电子零件灵活性掌控掌控控制技术早已正式成为商用车的标准配置，这四个期，ZR19极为成形的控制技术，没多久便要步入线掌控动器。

1.产业发展期

商用车的液压掌控控制技术自亨利·绅宝于1900 年发明者挂式液压器起，迄今已有120年的发展史，前夕问世了形式多样的液压掌控控制技术，其产业发展大体能分割为下列5 个期：

1)选用物力的纯机械设备液压和油压液压掌控控制技术；

2)白眉林物力和引擎动性做为液压力源的转换器液压掌控控制技术；

3)引擎提供更多所有液压力源的动力系统液压掌控控制技术；

4)以 ABS、TCS、ESC 等为代表者的成形的CTCS液压掌控控制技术；

5)以电子零件液压掌控控制技术 (electric parking brake, EPB)、总成油压液压 (electric hydraulic brake, EHB)、电子零件机械设备液压掌控控制技术 (electric mechanical brake, EMB) 等为代表者的 BBW掌控控制技术。CTCS推杆

2.掌控嘎拉桑：

机械设备液压—现代油压—电子零件掌控—线掌控动器

3.产业发展发展史

过去数十年间至今，燃油车液压掌控控制技术液压基础控制技术发生的变化相对较小，真空助力器、卡钳与油压液的组合正式成为标准配置，对液压组件的要求始终保持一致。真空助力器为确保全球道路使用者更加安全发挥了出色的作用，液压工程师对组件设计参数与结构了如指掌，即使有较小的更改，原理也保持不变。

随著工程车电动化，电动电动汽车在市场上也来也越常见。现有新能源电动汽车的液压掌控控制技术主要是选用真空助力器和电动真空泵结合，在真空助力器中，液压依靠脚踩施加，因此通过油压掌控控制技术传递的液压压力与真空助力器的尺寸存在物理关系，然而传动力系统的计算相当困难，因为它在很大程度上取决于施加液压的个人，然而不同人的感知也不尽相同；电动真空泵和真空储能机构的体积和噪声较大，难以和其他底盘电子零件掌控掌控控制技术集成，这种掌控控制技术未能很好地实现踏板力与工程车液压力之间的解耦。

从20世纪90年代开始掀起了开发线掌控动器掌控控制技术的热潮，电子零件液压掌控引人关注，电子零件液压掌控控制技术主要包括CTCS液压掌控控制技术（EHB）和电子零件机械设备液压掌控控制技术（EMB）两种类型。为了急速提升电动汽车的液压操控性，液压掌控控制技术逐渐向电动油压助力器EHB演进，EHB 将是一种自然选择。 目前，CTCS液压掌控控制技术EHB的控制技术较为成形，国内外多家公司已开发出多种EHB 产品，部分已实现量产，主要应用到乘用电动车上。国内很多的电动电动汽车通常选用电机液压掌控控制技术或者是选用相应的油压液压掌控控制技术，这两种掌控控制技术能实现液压能量的有效收回，而选用电动和油压混合液压力的掌控控制技术，能使得液压能量得到最优化的收回效率，达到较高的收回力度。与EHB 相比，EMB主要组件差异是掌控控制技术内没有液压液，产业发展较为缓慢，因此EMB 掌控控制技术应用产业发展尤为引人关注，被认为是继 EHB 后的下一代解决方案。CTCS推杆

电动电动汽车产业发展迅速，电动电动汽车 (EV) 将于 2030 年占据 19% 的市场份额，插电式混合动力系统电动汽车占比 11%。业界早已看到线掌控动器控制技术的出现，且在电动车得到愈来愈多的应用，因此线掌控动器必然是未来的趋势。

二 概述

本文相续对现代车的液压掌控控制技术的构成、基本结构、液压掌控控制技术液压理论，主要的总成液压辅助控制技术、电液压与油压液压、液压控制技术产业发展趋势等相关的内容进行总结和介绍，也谈及新能源及智能驾驶电动汽车对液压掌控控制技术的影响与挑战。

1. 液压执行器：阻止车轮转动的机械设备装置

2.行车液压的三种方式行车液压就是在行车操作过程中，选用行车液压（脚刹）使工程车减速停车。过去主要是通过油压液压硬件升级 → 电子零件液压的软件升级，现在主要是线掌控动器硬+ 软件的升级。油压液压是基础，总成液压为主流，线掌控动器是方向。CTCS推杆

3.除了现代电动汽车上已有的液压EBD掌控控制技术（ABS）、车身稳定掌控控制技术（ESP）、牵引力掌控掌控控制技术（TCS），在新能源或者智能驾驶电动汽车上的液压能量回收掌控控制技术（RBS）、自适应巡航（ACC）、自动紧急液压（AEB）等等机能，都依托于液压掌控控制技术执行，液压掌控控制技术是其中最为关键性的一个环节，也是未来最有挖掘潜力的地方，所以液压掌控控制技术在将来也大有可为。

三 定义

为了保证电动汽车安全行驶，提高电动汽车的平均行驶车速，以提高运输效率，在各种电动汽车上都设有专用液压机构。液压掌控控制技术是电动汽车上用以使外界（主要是路面）在电动汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制液压的一系列专门装置。做为液压掌控控制技术用当然就是使行驶中的电动汽车按驾驶员的意愿进行减速甚至停车：使行驶中的电动汽车按要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的电动汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车；使下坡行驶的电动汽车速度保持稳定。工作原理就是将电动汽车的动能通过摩擦转换成热能。对电动汽车起液压作用的只能是作用在电动汽车上且方向与电动汽车行驶方向相反的外力，而这些外力的大小都是随机的、不可掌控的，因此电动汽车上必须装设一系列专门装置以实现上述机能。CTCS推杆

四 组成

电动汽车液压掌控控制技术主要由供能装置、掌控装置、传动装置、液压器和液压警告装置等部分组成，常见的液压器主要有挂式液压器和盘式液压器。行车液压系主要由液压踏板、液压总泵、真空助力器、刹车油管、液压分泵与盘式液压器或挂式液压器等组成。

油压液压掌控控制技术主要包括了液压踏板、真空助力器、液压主缸、油压掌控单元、油压管路、液压轮缸等等。下图为带ESP机能的液压掌控控制技术结构简图。从整个机械设备油压结构上

来说，液压掌控控制技术就是把物力进行放大、转化，并最终转移至轮端建立摩擦力。同时，由于液压掌控控制技术的特殊性，间接关乎行车安全，在多个部件设计上都做了冗余备份，保证异常情况下的液压安全。液压液

特性：高低温只有流行、沸点高、不腐蚀金属和橡胶、润滑、溶水性、氧化安定性

标准：

-美国联邦机动工程车安全标准：DOT3、DOT4、DOT5。

1.液压踏板是一个比较简单的机械设备结构，主要机能是把驾驶员的踏板力传递至真空助力器。一般上面带有一个液压开关传感器，用于识别驾驶员的液压意图。在新能源车的液压掌控控制技术中，还需要额外安装一个踏板行程传感器，做为总成软件的输入，用于掌控能量回收。（1）车架式：主缸位于地板下面，维修困难CTCS推杆

（2）悬吊式：主缸位于引擎舱，便于检查维修

2.挂式液压器

挂式液压器主要包括液压轮缸、液压蹄、液压鼓、摩擦片、回位弹簧等部分。主要是通过油压装置使摩擦片与随车轮转动的液压鼓内侧面发生摩擦，从而起到液压的效果。

（1）外观、结构与安装位置

（2）组成

1）固定部分-液压蹄总成

-液压蹄与摩擦片

-回位弹簧和压紧弹簧

-液压蹄支承销

2）旋转部分-液压鼓总成

3）张开机构-轮缸

4）位调整机构

挂式液压器除了上述部件外，还有液压鼓，液压蹄片、液压蹄片调整装置等组成。

在踩下刹车踏板时，促进刹车总泵的活塞运动， 进而在油路中产生压力， 液压液将压力传递到车轮的液压分泵促进活塞，活塞促进液压蹄向外运动， 进而使得摩擦片与刹车鼓发生摩擦，从而产生液压力。

从结构中能看出，挂式液压器是工作在一个相对封闭的环境，液压操作过程中产生的热量不易散出，频繁液压影响液压效果。不过挂式液压器可提供更多很高的液压力，广泛应用于重型车上。

（3）分类

1)按促动蹄装置的不同分类

① 轮缸式（wheel cylinder)

领蹄（leading）：工作张开方向和液压鼓旋转方向一致，有增势作用CTCS推杆

从蹄（trailing shoe）：工作张开方向和液压鼓旋转方向相反，有减势作用

②凸轮式（cam）

③楔块式（wedge)

（3）优缺点

液压效能强，增势/容易布置驻车液压

液压效能不稳定/排水困难，水衰退/散热困难，热衰退

3.盘式液压器

（1）外观、结构与安装位置

盘式液压器也叫碟式液压器，主要由液压盘、液压钳、摩擦片（液压片）、分泵、油管等部分构成。

盘式液压器通过油压掌控控制技术把压力施加到液压钳上，使液压摩擦片与随车轮转动的液压盘发生摩擦，从而达到液压的目的。

与封闭式的挂式液压器不同的是，盘式液压器是敞开式的。液压操作过程中产生的热量能很快散去，拥有很好的液压效能，现在已广泛应用于轿车上。

（2）组成

旋转部分/固定部分/张开机构/定位调整机构

1）液压盘

① 实心盘（solid disk）

②通风液压盘（vented disk)

液压操作过程实际上是摩擦力将动能转化为热能的操作过程，如液压器的热量不能及时散出，将会影响其液压效果。为了进一步提升液压效能，通风液压盘应运而生。通风刹车盘内部是中空的或在液压盘打很多小孔，冷空气能从中间穿过进行降温。

从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞孔， 它利用电动汽车在行驶当中产生的离心力能使空气对流，达到散热的目的， 因此比普通实心盘式散热效果要好许多。CTCS推杆

③陶瓷液压盘

陶瓷液压盘相对于一般的刹车盘具有重量轻、耐高温耐磨等特性。普通的刹车盘在全力液压下容易高热而产生热衰退， 液压操控性会大打折扣， 而陶瓷刹车盘有很好的抗热衰退操控性，其耐热操控性要比普通液压盘高出许多倍。

陶瓷液压盘在液压起初期就能产生最大的液压力，整体液压要比现代液压掌控控制技术更快，液压距离更短。当然，它的价格也是非常昂贵的，多用于高操控性跑车上。

2）液压钳（brake caliper）

①液压块（brake pad）金属底板/摩擦衬块

②液压卡钳

-按活塞数量分：单活塞和双活塞

-按运动方式分：固定卡钳和浮动卡钳

固定卡钳的缺点：油缸较多，结构复杂/需要钳内油道，尺寸过大/外侧油缸和钳内油道中的液压液容易受热气化/必须加装机械设备促动的驻车液压钳

浮动卡钳（floating capliper）的优点

结构简单/轴向与轴向尺寸较小/不用加设驻车液压钳，只需传动零件促进轮缸活塞

③磨损指示器 可听/电子零件/触觉

3）优点

1）一般无摩擦助势作用，即效能较稳定

2）浸水后效能降低较少，而且只须一两次液压即可恢复正常；CTCS推杆

3）在输出液压力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小

4）液压盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象液压鼓的热膨胀那样使液压器间隙明显增加而导致液压踏板行程过大

5）较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简单

6）对于钳盘式液压器而言，因为液压盘外露，还有散热良好的优点

4.真空助力器（vacuum booster）

（1）外观、结构与安装位置

真空助力器利用真空负压对液压踏板进行助力的装置，主要通过空气阀、真空阀的开启与关闭来掌控前腔与后腔的压差，进而掌控助力大小，是一个非常精巧的转换器助力机构，其基本结构如下图。

博世的Ibooster基本机能就是要代替真空助力器，进行液压助力，达到一个比较合适的液压助力比，如下图。

（2）组成

1）真空助力部分 前后壳体、膜片、回位弹簧、主缸推杆2）掌控阀 真空阀、大气阀3）油压液压主缸

-工作操作过程图

4）真空单向阀

5）真空源

-引擎真空源 进气歧管、单向阀

-真空泵真空源 引擎驱动、电动机驱动（独立真空源）

6）串联真空助力器

5.油压助力器（hydro-booster）

（1）组成：蓄压器、动力系统转向泵、助力活塞、滑阀

1)油压源

-引擎驱动油压泵

-电动机驱动油压泵CTCS推杆

2）油压泵（pump）

-齿轮泵（gear pump）

-叶片泵（vane pump）

-转子泵（rotary pump）

-柱塞泵（piston pump，plunger pump）

6.液压主缸

液压主缸主要作用是把真空助力器输出的推杆力转化为油压力，便于后续进行油压力传输，将驾驶员作用在踏板上的力传递到每个车轮液压器上。一般分为前后两腔，各有一个出油口，防止单个管路失效导致的液压力失效。解除液压时，回位弹簧使活塞回位。

（1）液压主缸有两个主要零件：储液罐、主缸总成

有整体式和分体式

（2）外观、结构与安装位置

（3）原理

-帕斯卡定律：法国科学家帕斯卡提出，加在密闭液体任一部分的压强，必然按其原来的大小，由液体向各个方向传递

-差径活塞

（4）分类

活塞 回位弹簧、线轴区、皮碗、O型密封圈

主缸的分类

1）单活塞主缸

直到60年代中期，很多电动汽车的主缸有一个活塞总成，单活塞主缸有一个活塞和一套管路供所有的四个车轮液压器。这种掌控控制技术的毛病在于主缸有点故障将造成整个液压掌控控制技术液压能力失效。

2）双活塞主缸

-前后油压掌控控制技术

-对角油压掌控控制技术

3）异径主缸和快充主缸（stepped brake master cylinder)

结构：第一活塞的后部缸径尺寸比前部大CTCS推杆

作用：缩短活塞行程，提高液压效率

快充阀：弹簧加载钢球、油封

7.挂式液压分泵

（1）外观、结构与安装位置

8.油压掌控单元

油压掌控单元是一个笼统的叫法，在不同车上可能代表者不同的装置。以前没有ABS的时候，它可能只是一个比例阀，进行一个简单的前后液压力分配；ABS有了之后，它就代表者ABS掌控单元；到现在ESP基本都成标准配置了，它代表者着ESP掌控单元。油压掌控单元是整个现代液压掌控控制技术的掌控核心。

9.油压管路油压管路负责将主缸油液传送至油压掌控单元，再传送至轮缸。一般电动汽车上成X性布置，如下图，即左前轮和右后轮的液压器布置在一个油压回路上，右前轮和左后轮的液压器布置在同一个油压回路上，这样在单个回路失效情况下，依然能保证较好的液压力分配。

10.液压轮缸

液压轮缸的作用是将油压力能转变为液压盘上的压紧力，从而产生车轮液压力。液压轮缸可看成带弹簧阻尼特性的活塞，其结构示意图如下。

11.液压力调节装置1）液压压力理想分配曲线

2）安装位置

（1）类型

1）计量阀（metering valve)

作用：改善液压平衡

前盘后鼓--实现前后轮同时液压

安装位置：前轮

2）限压阀（pressure-limited valve)CTCS推杆

作用：在后轮接近抱死前限制后轮管路压力的增长；前轮需要高油压时，限压阀限制后轮的油压；紧急液压时，使前轮液压稳定并优先于后轮抱死。

安装位置：后轮

限压阀特性曲线

3）比例阀（proportion valve）

作用：维持前后液压器管路压力之间的正常的比例，提供更多平衡的工程车液压掌控控制技术；前轮需要高油压时，比例阀减小后轮的油压；紧急液压时并优先于后轮抱死。

安装位置：后轮

结构

比例阀特性曲线

比例阀与主缸做在一起的袖珍主缸

4）感载阀（load sensing valve）

工程车前重后轻时的液压平衡是个大问题

后轮变轻后，有抱死的倾向

机械设备式的/G球阀

五 功用

1、使行驶中的电动汽车按驾驶员的市场需求减速及至停车(减速停车）；

2、使工程车在下坡时保持稳定的车速（下坡稳定）；

3、使停驶的工程车可靠停驻（驻车）。

文章参考：智能电动汽车电子零件电机控制技术漫谈