车辆制动科学技术的发展与研究进展

　　多年来，在提高制动效能及其安全性、可靠性和可维修性的需求牵引下，现代车辆制动技术的改进和创新始终没有停止过。流变体制动的研究和应用是20世纪后期的一项重大技术成就，为车辆制动技术领域开辟了一片新天地。流变体制动尚处于理论研究阶段的一种新制动理念，它使磁流变体和电流变体等新星材料，在调节外加电场或磁场的情况下，迅速改变粘度，甚至由液态变为固态。在系统的动静盘之间形成剪切力，从而产生阻碍的制动力矩。受电场支配的称为电流变体(ERF)，受磁场支配的称为磁流变体(MRF)，材料的这种现象叫做“温斯罗(Winslow)效应”。这种制动动盘和静盘之间充以流变体，在没有制动情况下，流变体不起作用，动盘可自由转动。制动时在电场(或磁场)作用下，流变体粘度迅速改变，从而在动静盘之间形成剪切力，这样就产生了阻碍动盘旋转的制动力矩。流变体制动较机械摩擦式制动的显著优点是制动平稳，效率高，目前已经试用于车辆的制动。其缺点是结构复杂，能否在汽车上应用，取决于研究的进展情况。

　　汽车制动过程是一个将巨大的动能转化为热能而耗散的过程。从电机制动方式得到启示，电磁场原理可应用于汽车制动，称为电磁场制动。在行驶中车轮作为发电机发电贮存起来，在制动过程中车轮作为电动机，制动时反向给电机反相电压，使车轮产生一个与转动方向相反的电磁力矩，从而达到减速停车的目的。制动过程机械能转化为电能可反馈给电源。这种设想符合能量守恒原理，理论上应当是可行的。正处于实验研究状态，这将是汽车制动技术富有革命性的创新，因为它不再借助摩擦制动，而是采用电磁场制动，并有效利用回收行驶过程中的能量的。

　　2.2 车辆制动控制系统的发展

　　目前车辆制动的研究在控制方面投入比较大，包括制动控制的理论和方法，以及新技术的采用。传统的制动控制系统只做一件事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板工作时，主缸就将等量的油液送往每个制动器，使前后平衡。然而要达到真正的“平衡”，必须借助控制系统。

　　最原始的控制系统是靠驾驶员操纵一组简单的机械装置来控制向制动器施加的作用力，在当时车辆质量比较轻、速度比较低、车流很小的情况下，这种控制可以满足要求。随着车辆重量的增加和车速的不断提高以及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动控制技术有了新的突破，机—液控制系统是继机械控制系统后的的又一重大革新。上世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最大最显著的成就就是防抱制动系统(ABS：Antilock Brake System)的使用和推广。ABS是集电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。ABS是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的，不同的车辆需要不同的匹配技术。发展ABS的控制技术成为关键，现在，多种控制技术在ABS的控制逻辑中得到应用，如传统的逻辑门限控制、PID控制、变结构控制、模糊控制、基于状态空门及线性反馈理论控制、模糊神经网络控制、智能控制等。

　　随着机电一体化在汽车工业中的广泛应用，出现了测控一体化制动控制系统。测控一体化制动控制系统是充满创意的电子控制式制动系统，它是将传统的液力制动系统转变为更强大的机电一体化系统。它的微处理器被集成到车辆的资料中，能够处理从不同电子控制装置传来的资讯。通过这种方法，电子脉冲和传感器信号就可以很快地转换成制动信号，从而给驾驶员带来显著的安全感和舒适感。这种控制系统将成为提高汽车驾驶安全性的一个新里程碑。

　　2.3 再生制动技术

　　车辆制动过程是把车辆的动能通过摩擦的方式以热能的形式耗费掉。因此车辆制动过程中消耗了大量的能量，如果将这些能量回收起来，以其它的形式存储让车辆再次利用，将有助于提高能源利用率，减少燃料消耗，减轻制动器的热负荷，减少磨损，提高车辆行驶安全性和使用经济性。再生制动技术就这样产生了。

　　再生制动技术根据不同的存能机理可分为：飞轮储能式，利用高速旋转飞轮来存储和释放能量，即飞轮电池；液压储能式，先将汽车在制动或减速过程中的动能转换成液压能的形式，并将液压能贮藏在液压蓄能器中，当汽车再次起动或加速时，储能系统又将蓄能器中的液压能以机械能的形式反作用于汽车，以增加汽车的行驶动能；电化学储能式，首先将汽车在制动或减速过程中的动能，通过发电机转化为电能并以化学能的形式存储在储能器中，当汽车需要起动或加速时，再将储能器中的化学能通过电动机转化为汽车行驶的动能；复合储能式，将化学电池与超级电容器的组合，将电器储能元件与电力电子功率变换电路相结合，进行快速大功率能量的储蓄，缓冲释放的再生能量以化学能的形式储存起来。

　　另外，采用再生制动能量回收技术，在进行能量回收的同时，可以大大降低制动噪音。

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