混合动力汽车制动系统的研究

摘 要：环境污染、资源匮乏等原因使混合动力汽车、电动汽车成为交通发展趋势。传统汽车的制动系统中助力的真空源由发动机的进气歧管提供，受发动机的转速影响，很难保持真空度恒定不变，很容易危及到行车安全。文章研究了一套适合混合动力汽车的制动助力系统，该产品结构紧凑，安装方便，在传统制动系统的基础上改装比较容易实现，随着混合动力汽车的进一步发展，该产品的应用也将越来越广泛。

关键词：混合动力汽车；制动系统；真空度检测

1 概述

近年来，雾霾对环境的污染越来越多，尽管没有专家数据证明汽车尾气是引发雾霾的罪魁祸首，但是不能不说它是造成雾霾的原因之一。因此推广新能源汽车控制汽车尾气排放成为现在全球瞩目的战略方针，在汽车厂家和国家的共同努力下，混合动力汽车技术越来越成熟，但是在制动方面仍有优化的空间。制动是汽车三大基本功能（行驶、转向和制动）之一，它直接关系到整车行驶过程中的安全。重大交通事故往往与制动系统性能有关，据有关资料显示，在由于车辆本身的问题而造成的交通事故中，制动系统故障引起的事故为总数的45%。可见，制动系统是保证行车安全的极为重要的一个系统。此外，制动系统的好坏还直接与车辆的平均车速和车辆的运输效率相关，是影响能量利用效率和经济效益的重要因素。

传统汽车的制动是通过制动盘与制动钳或制动鼓与制动蹄之间的摩擦力来实现汽车的减速。在燃油汽车中，为了减轻驾驶员的工作强度，普遍增加了助力装置，有真空助力和液压助力两种。其中轻型轿车上真空助力的装置应用比较普遍，是在人力液压制动的基础上加设的一套由其他能源提供制动力的助力装置，使人力与机械力可兼用。但轻型汽车液压制动系统中的真空助力器的真空源由发动机的进气歧管提供，受发动机的转速影响，很难保持真空度恒定不变，如果发动机突然熄火，将失去真空助力的作用，很容易危及到行车安全和汽车的制动安全，因此在这样的情况下提出混合动力制动系统，真空度由发动机和车载真空泵提供，完全克服以上的不足。

2 混动动力汽车制动系统设计

混合动力汽车制动系统通过实时检测真空度，反馈控制车载真空泵的真空度，实现真空助力器的真空度保持恒定。在混合动力汽车中，并不希望真空泵一直处于动作状态，因此针对真空泵要有一个控制电路。要保证真空泵的适时运行，又要保证刹车系统的良好性能，这就要求该系统具有压力检测部分，数据处理部分，控制真空泵动作部分三个部分。具体系统研究内容如图1所示。

本系统的结构分成以下四个模块：

（1）真空传感器和信号调理模块。

设计了低成本、高可靠性的传感系统，传感器的输出保持高一致性，本系统采用如图2所示的信号调理电路。通过真空传感芯片测试真空度，再将传感器仪表放大器放大成0-5V直流信号。利用三运放电路提取真空度信号，再通过2级放大和差分处理，输出0-5V信号。标定真空度为-100KPa时为5V信号。

（2）PWM信号调制和三角信号发生器模块。

车载真空泵转速通过PMW脉宽调制进行调速，通过真空调节器设置标准真空输出值，由PWM信号调制模块和三角信号发生器输出PWM调制波，调制后PWM信号形式如图3所示。真空度信号（0～5V）与三角波信号进行比较，大于真空度信号的波形生产PWM的高电平信号，另一部分生产PWM的低电平信号。

（3）大功率电机驱动模块。

由PWM调制波驱动大功率高速功率器件IGBT，再由IGBT控制驱动电机，根据调制波控制电压实现电机无级调速。此模块能实现的技术关键为车载真空泵工作电压12V，功率300W，电机控制模块输出电流最大将达到30A。

用PWM输出信号驱动电机调速电路，PMM脉宽的变化直接调制真空泵电机的转速，从而达到控制恒定真空度的目的。

（4）真空信号输出模块。

真空信号0-5V输出到真空显示面板，使得驾驶室里的控制面板能实时显示真空度。

3 结束语

文章通过分析目前汽车对环境的影响，混合动力汽车的前景，以及目前混合动力汽车制动系统的不足，提出了新的制动系统控制方法。该方法生产的产品技术可靠，价格低廉，并且符合电动车一系列的优点，不产生污染、不消耗额外燃料，不产生额外噪声，并且完全可以提高行车安全以及制动安全。另外该产品结构紧凑，安装方便，在传统制动系统的基础上改装比较容易实现。产品应用成熟技术，产业化方便，随着混合动力汽车的进一步发展，该产品的应用也将越来越广泛。

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作者简介：朱桂英，女，硕士，讲师，研究方向：汽车电子技术，汽车检测设备等。