一 序言

隨著電動(dòng)汽車業(yè)的高速路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，現(xiàn)代人對(duì)工程車的可靠性市場需求愈來愈高，這間接促進(jìn)了工程車液壓掌控控制技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。電動(dòng)汽車液壓掌控控制技術(shù)是電動(dòng)汽車的核心控制技術(shù)，也是來衡量電動(dòng)汽車操控性的關(guān)鍵性分項(xiàng)。電動(dòng)汽車液壓掌控控制技術(shù)歷經(jīng)了從機(jī)械設(shè)備液壓、油壓液壓，到現(xiàn)如今電子零件液壓的操作過程，隨著工程車電機(jī)電子零件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，積極主動(dòng)液壓掌控掌控控制技術(shù)的機(jī)能在急速進(jìn)一步增強(qiáng)，從起初的EBD液壓掌控掌控控制技術(shù)蓬勃發(fā)展到現(xiàn)如今電子零件靈活性掌控掌控控制技術(shù)早已正式成為商用車的標(biāo)準(zhǔn)配置，這四個(gè)期，ZR19極為成形的控制技術(shù)，沒多久便要步入線掌控動(dòng)器。

1.產(chǎn)業(yè)發(fā)展期

商用車的液壓掌控控制技術(shù)自亨利·紳寶于1900 年發(fā)明者掛式液壓器起，迄今已有120年的發(fā)展史，前夕問世了形式多樣的液壓掌控控制技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展大體能分割為下列5 個(gè)期：

1)選用物力的純機(jī)械設(shè)備液壓和油壓液壓掌控控制技術(shù)；

2)白眉林物力和引擎動(dòng)性做為液壓力源的轉(zhuǎn)換器液壓掌控控制技術(shù)；

3)引擎提供更多所有液壓力源的動(dòng)力系統(tǒng)液壓掌控控制技術(shù)；

4)以 ABS、TCS、ESC 等為代表者的成形的CTCS液壓掌控控制技術(shù)；

5)以電子零件液壓掌控控制技術(shù) (electric parking brake, EPB)、總成油壓液壓 (electric hydraulic brake, EHB)、電子零件機(jī)械設(shè)備液壓掌控控制技術(shù) (electric mechanical brake, EMB) 等為代表者的 BBW掌控控制技術(shù)。CTCS推桿

2.掌控嘎拉桑：

機(jī)械設(shè)備液壓—現(xiàn)代油壓—電子零件掌控—線掌控動(dòng)器

3.產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)展史

過去數(shù)十年間至今，燃油車液壓掌控控制技術(shù)液壓基礎(chǔ)控制技術(shù)發(fā)生的變化相對(duì)較小，真空助力器、卡鉗與油壓液的組合正式成為標(biāo)準(zhǔn)配置，對(duì)液壓組件的要求始終保持一致。真空助力器為確保全球道路使用者更加安全發(fā)揮了出色的作用，液壓工程師對(duì)組件設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)了如指掌，即使有較小的更改，原理也保持不變。

隨著工程車電動(dòng)化，電動(dòng)電動(dòng)汽車在市場上也來也越常見?，F(xiàn)有新能源電動(dòng)汽車的液壓掌控控制技術(shù)主要是選用真空助力器和電動(dòng)真空泵結(jié)合，在真空助力器中，液壓依靠腳踩施加，因此通過油壓掌控控制技術(shù)傳遞的液壓壓力與真空助力器的尺寸存在物理關(guān)系，然而傳動(dòng)力系統(tǒng)的計(jì)算相當(dāng)困難，因?yàn)樗诤艽蟪潭壬先Q于施加液壓的個(gè)人，然而不同人的感知也不盡相同；電動(dòng)真空泵和真空儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的體積和噪聲較大，難以和其他底盤電子零件掌控掌控控制技術(shù)集成，這種掌控控制技術(shù)未能很好地實(shí)現(xiàn)踏板力與工程車液壓力之間的解耦。

從20世紀(jì)90年代開始掀起了開發(fā)線掌控動(dòng)器掌控控制技術(shù)的熱潮，電子零件液壓掌控引人關(guān)注，電子零件液壓掌控控制技術(shù)主要包括CTCS液壓掌控控制技術(shù)（EHB）和電子零件機(jī)械設(shè)備液壓掌控控制技術(shù)（EMB）兩種類型。為了急速提升電動(dòng)汽車的液壓操控性，液壓掌控控制技術(shù)逐漸向電動(dòng)油壓助力器EHB演進(jìn)，EHB 將是一種自然選擇。 目前，CTCS液壓掌控控制技術(shù)EHB的控制技術(shù)較為成形，國內(nèi)外多家公司已開發(fā)出多種EHB 產(chǎn)品，部分已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，主要應(yīng)用到乘用電動(dòng)車上。國內(nèi)很多的電動(dòng)電動(dòng)汽車通常選用電機(jī)液壓掌控控制技術(shù)或者是選用相應(yīng)的油壓液壓掌控控制技術(shù)，這兩種掌控控制技術(shù)能實(shí)現(xiàn)液壓能量的有效收回，而選用電動(dòng)和油壓混合液壓力的掌控控制技術(shù)，能使得液壓能量得到最優(yōu)化的收回效率，達(dá)到較高的收回力度。與EHB 相比，EMB主要組件差異是掌控控制技術(shù)內(nèi)沒有液壓液，產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢，因此EMB 掌控控制技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤為引人關(guān)注，被認(rèn)為是繼 EHB 后的下一代解決方案。CTCS推桿

電動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，電動(dòng)電動(dòng)汽車 (EV) 將于 2030 年占據(jù) 19% 的市場份額，插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)汽車占比 11%。業(yè)界早已看到線掌控動(dòng)器控制技術(shù)的出現(xiàn)，且在電動(dòng)車得到愈來愈多的應(yīng)用，因此線掌控動(dòng)器必然是未來的趨勢(shì)。

二 概述

本文相續(xù)對(duì)現(xiàn)代車的液壓掌控控制技術(shù)的構(gòu)成、基本結(jié)構(gòu)、液壓掌控控制技術(shù)液壓理論，主要的總成液壓輔助控制技術(shù)、電液壓與油壓液壓、液壓控制技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)等相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)和介紹，也談及新能源及智能駕駛電動(dòng)汽車對(duì)液壓掌控控制技術(shù)的影響與挑戰(zhàn)。

1. 液壓執(zhí)行器：阻止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備裝置

2.行車液壓的三種方式行車液壓就是在行車操作過程中，選用行車液壓（腳剎）使工程車減速停車。過去主要是通過油壓液壓硬件升級(jí) → 電子零件液壓的軟件升級(jí)，現(xiàn)在主要是線掌控動(dòng)器硬+ 軟件的升級(jí)。油壓液壓是基礎(chǔ)，總成液壓為主流，線掌控動(dòng)器是方向。CTCS推桿

3.除了現(xiàn)代電動(dòng)汽車上已有的液壓EBD掌控控制技術(shù)（ABS）、車身穩(wěn)定掌控控制技術(shù)（ESP）、牽引力掌控掌控控制技術(shù)（TCS），在新能源或者智能駕駛電動(dòng)汽車上的液壓能量回收掌控控制技術(shù)（RBS）、自適應(yīng)巡航（ACC）、自動(dòng)緊急液壓（AEB）等等機(jī)能，都依托于液壓掌控控制技術(shù)執(zhí)行，液壓掌控控制技術(shù)是其中最為關(guān)鍵性的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是未來最有挖掘潛力的地方，所以液壓掌控控制技術(shù)在將來也大有可為。

三 定義

為了保證電動(dòng)汽車安全行駛，提高電動(dòng)汽車的平均行駛車速，以提高運(yùn)輸效率，在各種電動(dòng)汽車上都設(shè)有專用液壓機(jī)構(gòu)。液壓掌控控制技術(shù)是電動(dòng)汽車上用以使外界（主要是路面）在電動(dòng)汽車某些部分（主要是車輪）施加一定的力，從而對(duì)其進(jìn)行一定程度的強(qiáng)制液壓的一系列專門裝置。做為液壓掌控控制技術(shù)用當(dāng)然就是使行駛中的電動(dòng)汽車按駕駛員的意愿進(jìn)行減速甚至停車：使行駛中的電動(dòng)汽車按要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車；使已停駛的電動(dòng)汽車在各種道路條件下（包括在坡道上）穩(wěn)定駐車；使下坡行駛的電動(dòng)汽車速度保持穩(wěn)定。工作原理就是將電動(dòng)汽車的動(dòng)能通過摩擦轉(zhuǎn)換成熱能。對(duì)電動(dòng)汽車起液壓作用的只能是作用在電動(dòng)汽車上且方向與電動(dòng)汽車行駛方向相反的外力，而這些外力的大小都是隨機(jī)的、不可掌控的，因此電動(dòng)汽車上必須裝設(shè)一系列專門裝置以實(shí)現(xiàn)上述機(jī)能。CTCS推桿

四 組成

電動(dòng)汽車液壓掌控控制技術(shù)主要由供能裝置、掌控裝置、傳動(dòng)裝置、液壓器和液壓警告裝置等部分組成，常見的液壓器主要有掛式液壓器和盤式液壓器。行車液壓系主要由液壓踏板、液壓總泵、真空助力器、剎車油管、液壓分泵與盤式液壓器或掛式液壓器等組成。

油壓液壓掌控控制技術(shù)主要包括了液壓踏板、真空助力器、液壓主缸、油壓掌控單元、油壓管路、液壓輪缸等等。下圖為帶ESP機(jī)能的液壓掌控控制技術(shù)結(jié)構(gòu)簡圖。從整個(gè)機(jī)械設(shè)備油壓結(jié)構(gòu)上

來說，液壓掌控控制技術(shù)就是把物力進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)化，并最終轉(zhuǎn)移至輪端建立摩擦力。同時(shí)，由于液壓掌控控制技術(shù)的特殊性，間接關(guān)乎行車安全，在多個(gè)部件設(shè)計(jì)上都做了冗余備份，保證異常情況下的液壓安全。液壓液

特性：高低溫只有流行、沸點(diǎn)高、不腐蝕金屬和橡膠、潤滑、溶水性、氧化安定性

標(biāo)準(zhǔn)：

-美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)工程車安全標(biāo)準(zhǔn)：DOT3、DOT4、DOT5。

1.液壓踏板是一個(gè)比較簡單的機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)，主要機(jī)能是把駕駛員的踏板力傳遞至真空助力器。一般上面帶有一個(gè)液壓開關(guān)傳感器，用于識(shí)別駕駛員的液壓意圖。在新能源車的液壓掌控控制技術(shù)中，還需要額外安裝一個(gè)踏板行程傳感器，做為總成軟件的輸入，用于掌控能量回收。（1）車架式：主缸位于地板下面，維修困難CTCS推桿

（2）懸吊式：主缸位于引擎艙，便于檢查維修

2.掛式液壓器

掛式液壓器主要包括液壓輪缸、液壓蹄、液壓鼓、摩擦片、回位彈簧等部分。主要是通過油壓裝置使摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的液壓鼓內(nèi)側(cè)面發(fā)生摩擦，從而起到液壓的效果。

（1）外觀、結(jié)構(gòu)與安裝位置

（2）組成

1）固定部分-液壓蹄總成

-液壓蹄與摩擦片

-回位彈簧和壓緊彈簧

-液壓蹄支承銷

2）旋轉(zhuǎn)部分-液壓鼓總成

3）張開機(jī)構(gòu)-輪缸

4）位調(diào)整機(jī)構(gòu)

掛式液壓器除了上述部件外，還有液壓鼓，液壓蹄片、液壓蹄片調(diào)整裝置等組成。

在踩下剎車踏板時(shí)，促進(jìn)剎車總泵的活塞運(yùn)動(dòng)， 進(jìn)而在油路中產(chǎn)生壓力， 液壓液將壓力傳遞到車輪的液壓分泵促進(jìn)活塞，活塞促進(jìn)液壓蹄向外運(yùn)動(dòng)， 進(jìn)而使得摩擦片與剎車鼓發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生液壓力。

從結(jié)構(gòu)中能看出，掛式液壓器是工作在一個(gè)相對(duì)封閉的環(huán)境，液壓操作過程中產(chǎn)生的熱量不易散出，頻繁液壓影響液壓效果。不過掛式液壓器可提供更多很高的液壓力，廣泛應(yīng)用于重型車上。

（3）分類

1)按促動(dòng)蹄裝置的不同分類

① 輪缸式（wheel cylinder)

領(lǐng)蹄（leading）：工作張開方向和液壓鼓旋轉(zhuǎn)方向一致，有增勢(shì)作用CTCS推桿

從蹄（trailing shoe）：工作張開方向和液壓鼓旋轉(zhuǎn)方向相反，有減勢(shì)作用

②凸輪式（cam）

③楔塊式（wedge)

（3）優(yōu)缺點(diǎn)

液壓效能強(qiáng)，增勢(shì)/容易布置駐車液壓

液壓效能不穩(wěn)定/排水困難，水衰退/散熱困難，熱衰退

3.盤式液壓器

（1）外觀、結(jié)構(gòu)與安裝位置

盤式液壓器也叫碟式液壓器，主要由液壓盤、液壓鉗、摩擦片（液壓片）、分泵、油管等部分構(gòu)成。

盤式液壓器通過油壓掌控控制技術(shù)把壓力施加到液壓鉗上，使液壓摩擦片與隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的液壓盤發(fā)生摩擦，從而達(dá)到液壓的目的。

與封閉式的掛式液壓器不同的是，盤式液壓器是敞開式的。液壓操作過程中產(chǎn)生的熱量能很快散去，擁有很好的液壓效能，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于轎車上。

（2）組成

旋轉(zhuǎn)部分/固定部分/張開機(jī)構(gòu)/定位調(diào)整機(jī)構(gòu)

1）液壓盤

① 實(shí)心盤（solid disk）

②通風(fēng)液壓盤（vented disk)

液壓操作過程實(shí)際上是摩擦力將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的操作過程，如液壓器的熱量不能及時(shí)散出，將會(huì)影響其液壓效果。為了進(jìn)一步提升液壓效能，通風(fēng)液壓盤應(yīng)運(yùn)而生。通風(fēng)剎車盤內(nèi)部是中空的或在液壓盤打很多小孔，冷空氣能從中間穿過進(jìn)行降溫。

從外表看，它在圓周上有許多通向圓心的洞孔， 它利用電動(dòng)汽車在行駛當(dāng)中產(chǎn)生的離心力能使空氣對(duì)流，達(dá)到散熱的目的， 因此比普通實(shí)心盤式散熱效果要好許多。CTCS推桿

③陶瓷液壓盤

陶瓷液壓盤相對(duì)于一般的剎車盤具有重量輕、耐高溫耐磨等特性。普通的剎車盤在全力液壓下容易高熱而產(chǎn)生熱衰退， 液壓操控性會(huì)大打折扣， 而陶瓷剎車盤有很好的抗熱衰退操控性，其耐熱操控性要比普通液壓盤高出許多倍。

陶瓷液壓盤在液壓起初期就能產(chǎn)生最大的液壓力，整體液壓要比現(xiàn)代液壓掌控控制技術(shù)更快，液壓距離更短。當(dāng)然，它的價(jià)格也是非常昂貴的，多用于高操控性跑車上。

2）液壓鉗（brake caliper）

①液壓塊（brake pad）金屬底板/摩擦襯塊

②液壓卡鉗

-按活塞數(shù)量分：單活塞和雙活塞

-按運(yùn)動(dòng)方式分：固定卡鉗和浮動(dòng)卡鉗

固定卡鉗的缺點(diǎn)：油缸較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜/需要鉗內(nèi)油道，尺寸過大/外側(cè)油缸和鉗內(nèi)油道中的液壓液容易受熱氣化/必須加裝機(jī)械設(shè)備促動(dòng)的駐車液壓鉗

浮動(dòng)卡鉗（floating capliper）的優(yōu)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡單/軸向與軸向尺寸較小/不用加設(shè)駐車液壓鉗，只需傳動(dòng)零件促進(jìn)輪缸活塞

③磨損指示器 可聽/電子零件/觸覺

3）優(yōu)點(diǎn)

1）一般無摩擦助勢(shì)作用，即效能較穩(wěn)定

2）浸水后效能降低較少，而且只須一兩次液壓即可恢復(fù)正常；CTCS推桿

3）在輸出液壓力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量一般較小

4）液壓盤沿厚度方向的熱膨脹量極小，不會(huì)象液壓鼓的熱膨脹那樣使液壓器間隙明顯增加而導(dǎo)致液壓踏板行程過大

5）較容易實(shí)現(xiàn)間隙自動(dòng)調(diào)整，其他保養(yǎng)修理作業(yè)也較簡單

6）對(duì)于鉗盤式液壓器而言，因?yàn)橐簤罕P外露，還有散熱良好的優(yōu)點(diǎn)

4.真空助力器（vacuum booster）

（1）外觀、結(jié)構(gòu)與安裝位置

真空助力器利用真空負(fù)壓對(duì)液壓踏板進(jìn)行助力的裝置，主要通過空氣閥、真空閥的開啟與關(guān)閉來掌控前腔與后腔的壓差，進(jìn)而掌控助力大小，是一個(gè)非常精巧的轉(zhuǎn)換器助力機(jī)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)如下圖。

博世的Ibooster基本機(jī)能就是要代替真空助力器，進(jìn)行液壓助力，達(dá)到一個(gè)比較合適的液壓助力比，如下圖。

（2）組成

1）真空助力部分 前后殼體、膜片、回位彈簧、主缸推桿2）掌控閥 真空閥、大氣閥3）油壓液壓主缸

-工作操作過程圖

4）真空單向閥

5）真空源

-引擎真空源 進(jìn)氣歧管、單向閥

-真空泵真空源 引擎驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（獨(dú)立真空源）

6）串聯(lián)真空助力器

5.油壓助力器（hydro-booster）

（1）組成：蓄壓器、動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)向泵、助力活塞、滑閥

1)油壓源

-引擎驅(qū)動(dòng)油壓泵

-電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油壓泵CTCS推桿

2）油壓泵（pump）

-齒輪泵（gear pump）

-葉片泵（vane pump）

-轉(zhuǎn)子泵（rotary pump）

-柱塞泵（piston pump，plunger pump）

6.液壓主缸

液壓主缸主要作用是把真空助力器輸出的推桿力轉(zhuǎn)化為油壓力，便于后續(xù)進(jìn)行油壓力傳輸，將駕駛員作用在踏板上的力傳遞到每個(gè)車輪液壓器上。一般分為前后兩腔，各有一個(gè)出油口，防止單個(gè)管路失效導(dǎo)致的液壓力失效。解除液壓時(shí)，回位彈簧使活塞回位。

（1）液壓主缸有兩個(gè)主要零件：儲(chǔ)液罐、主缸總成

有整體式和分體式

（2）外觀、結(jié)構(gòu)與安裝位置

（3）原理

-帕斯卡定律：法國科學(xué)家帕斯卡提出，加在密閉液體任一部分的壓強(qiáng)，必然按其原來的大小，由液體向各個(gè)方向傳遞

-差徑活塞

（4）分類

活塞 回位彈簧、線軸區(qū)、皮碗、O型密封圈

主缸的分類

1）單活塞主缸

直到60年代中期，很多電動(dòng)汽車的主缸有一個(gè)活塞總成，單活塞主缸有一個(gè)活塞和一套管路供所有的四個(gè)車輪液壓器。這種掌控控制技術(shù)的毛病在于主缸有點(diǎn)故障將造成整個(gè)液壓掌控控制技術(shù)液壓能力失效。

2）雙活塞主缸

-前后油壓掌控控制技術(shù)

-對(duì)角油壓掌控控制技術(shù)

3）異徑主缸和快充主缸（stepped brake master cylinder)

結(jié)構(gòu)：第一活塞的后部缸徑尺寸比前部大CTCS推桿

作用：縮短活塞行程，提高液壓效率

快充閥：彈簧加載鋼球、油封

7.掛式液壓分泵

（1）外觀、結(jié)構(gòu)與安裝位置

8.油壓掌控單元

油壓掌控單元是一個(gè)籠統(tǒng)的叫法，在不同車上可能代表者不同的裝置。以前沒有ABS的時(shí)候，它可能只是一個(gè)比例閥，進(jìn)行一個(gè)簡單的前后液壓力分配；ABS有了之后，它就代表者ABS掌控單元；到現(xiàn)在ESP基本都成標(biāo)準(zhǔn)配置了，它代表者著ESP掌控單元。油壓掌控單元是整個(gè)現(xiàn)代液壓掌控控制技術(shù)的掌控核心。

9.油壓管路油壓管路負(fù)責(zé)將主缸油液傳送至油壓掌控單元，再傳送至輪缸。一般電動(dòng)汽車上成X性布置，如下圖，即左前輪和右后輪的液壓器布置在一個(gè)油壓回路上，右前輪和左后輪的液壓器布置在同一個(gè)油壓回路上，這樣在單個(gè)回路失效情況下，依然能保證較好的液壓力分配。

10.液壓輪缸

液壓輪缸的作用是將油壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤罕P上的壓緊力，從而產(chǎn)生車輪液壓力。液壓輪缸可看成帶彈簧阻尼特性的活塞，其結(jié)構(gòu)示意圖如下。

11.液壓力調(diào)節(jié)裝置1）液壓壓力理想分配曲線

2）安裝位置

（1）類型

1）計(jì)量閥（metering valve)

作用：改善液壓平衡

前盤后鼓--實(shí)現(xiàn)前后輪同時(shí)液壓

安裝位置：前輪

2）限壓閥（pressure-limited valve)CTCS推桿

作用：在后輪接近抱死前限制后輪管路壓力的增長；前輪需要高油壓時(shí)，限壓閥限制后輪的油壓；緊急液壓時(shí)，使前輪液壓穩(wěn)定并優(yōu)先于后輪抱死。

安裝位置：后輪

限壓閥特性曲線

3）比例閥（proportion valve）

作用：維持前后液壓器管路壓力之間的正常的比例，提供更多平衡的工程車液壓掌控控制技術(shù)；前輪需要高油壓時(shí)，比例閥減小后輪的油壓；緊急液壓時(shí)并優(yōu)先于后輪抱死。

安裝位置：后輪

結(jié)構(gòu)

比例閥特性曲線

比例閥與主缸做在一起的袖珍主缸

4）感載閥（load sensing valve）

工程車前重后輕時(shí)的液壓平衡是個(gè)大問題

后輪變輕后，有抱死的傾向

機(jī)械設(shè)備式的/G球閥

五 功用

1、使行駛中的電動(dòng)汽車按駕駛員的市場需求減速及至停車(減速停車）；

2、使工程車在下坡時(shí)保持穩(wěn)定的車速（下坡穩(wěn)定）；

3、使停駛的工程車可靠停駐（駐車）。

文章參考：智能電動(dòng)汽車電子零件電機(jī)控制技術(shù)漫談