现代汽车电制动新技术新动向
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主题词：电动制动 流变体制动 电磁场制动
现代汽车电制动技术即“电动—制动”技术，它是新一代多电或全电汽车能否实用的关键技术之一。与传统的制动方式相比，它在制动效能、安全性、可靠性和可维修性方面具有较大突破，目前已经进入试验阶段。
制动系统是现代汽车的一个重要组成部分。早期的汽车制动直接采用气压制动，以后很快发展为液压制动。液压制动较之气压制动来说有许多优点，首先它可以提高制动压力，减少制动结构的体积，其次它可以使汽车省去体积庞大的冷气瓶，更重要的是它为电液防滑控制制动系统的应用提供了可能性。
但是，液压制动系统也存在重量大、易起火、响应慢等缺点。液压系统的管路敷设和油液重量对整车来说也是一个负担。
早在1982年美国BF古德伊尔宇航公司(简称ABS公司)开展了电制动系统(EBS)预研。1984年美国军方着手解决制动起火和降低维修费用问题，并与该公司签订了研制试验合同，1988年进行了电动制动系统装车检查和运行试验。BF古德里奇宇航公司也与美军签有合同，投入了可观的资金开发电制动技术，1995年完成了各项实验室试验，并于1988年12月电制动首试成功。
电动制动 电制动系统和液压制动系统就制动原理来说是相同的，其车轮和制动装置的主要部分是相同的。只是在电制动系统中，电源代替了液压源，机电作动器代替了液压作动筒(汽缸座活塞组件)。
此外，在电制动系统中增加了制动调节器和力矩传感器。汽车上的机电作动器组件有多个大力矩钐钴有刷直流电动机，这些电动机带动环形齿轮，进而推动压头对制动盘加压，这类似于现有的液压制动在液压力作用下推动活塞对制动盘加压，于是随车轮旋转的动盘和不能旋转的静盘由于压紧在一起而形成制动力矩。
在电动制动装置中，通过一个大直径的滚珠螺杆机构将电动机的旋转运动转变成压头的直线运动。制动调节器用来控制电动机的运转。制动调节器接收制动防滑控制盒指令和车轮力矩传感器的信号，可以自动调节电动机的电流和电压，从而调节制动力矩。
电动机电流按所需制动力矩输入，达到需要的力矩水平后便立即减小，直到需要改变力矩为止。电动机反向即可解除制动。
电制动系统的工作过程是，当制动脚蹬力增大时，力矩控制线路限制电动机电流使制动力矩逐渐增大。在制动力矩不大时，限制电流仅为其最大值的1/3左右。制动力矩增大至所需大小时，电流不再受到限制。如果调节器识别出是稳态条件，它便允许电流下降到刚刚能维持所需力矩的较小值。在松制动时，力矩控制不起作用，以保持最大的松制动速度。
有一种汽车电动制动装置，它使用了4个无刷直流电动机和4个滚珠螺杆机构。
与液压制动系统相比，电制动系统具有明显优势。在电制动系统中采用电力操纵，不存在油液充填活塞腔的过程，因而对脚蹬制动指令响应比液压制动系统快得多。电作动器的响应频率可达20～30赫兹，而液压装置的响应频率大约是10赫兹。同理由于松制动也比较快，有助于改善防滑性能。
采用力矩反馈控制，消除了制动摩擦力的异常变化，可提供一致的制动响应，使防滑制动更加精确，从而使汽车产生较大的减速度，并缩短了制动距离。汽车采用碳制动车轮，力矩反馈较好地解决了碳制动盘在干湿态和轻制动下摩擦系数不稳定的问题。由于取消了液压附件，减少了失效危险，提高了安全性，也减轻了重量。
统计表明，在2轮驱动的轿车上，电制动系统可减重22～45千克，而对于4轮驱动的汽车上，减重可达126千克。对重型汽车的分析表明，电制动系统减重680千克。电制动系统还易于实现余度制动功能，大大提高了损伤的生存性。汽车倘若采用双通道控制电制动系统，其连接导线由38根线束构成，可靠性非常高。4个电动机构中，即使一半失效，仍能提供最大制动力。
汽车电制动系统还改善了系统的故障诊断能力，减少了维护工作量，降低了维护要求。值得指出的是，没有液压油，因而也不存在常见的液压系统污染问题。
电动制动装置中除了采用电动机外，还可以使用电磁离合器，使制动盘压紧或松开。目前，电动制动技术国外仍在试验研究，BF古德里奇、ABS、霍尼韦尔等公司对汽车电制动技术均取得了自己的专利。
流变体制动 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，现代汽车制动技术的改进和创新始终没有停止过。碳制动的研究和成功应用是20世纪后期的一项重大技术成就，为现代汽车制动技术领域开辟了一片新天地。而电动制动、流变体制动等新技术的研究和开发，正在为汽车制动技术的发展注入新的活力。
流变体制动是一种尚处于理论研究阶段的新制动理念，它使磁流变体和电流变体等智能材料，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，从而产生阻碍动盘旋转的制动力矩。
所谓流变体是能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的复合材料。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”。
磁流变体是由磁性粒子与液态物质构成的液态悬浮体，磁性粒子一般为铁磁金属球形颗粒或铁氧体颗粒(粒径为0.01～10微米)，载液常用硅油、煤油或烃油等稳定性好、无污染和不易燃烧的液体，加入一定的稳定剂来防止颗粒沉降或团聚。
电流变体与磁流变中的体组成相似，只是载液颗粒为非磁性物质。电流变液是高介电常数的固体微粒分散于低介电常数的绝缘液体中所形成的一类稳定悬浮液，是近年来发展较快的一类智能材料，具有在液体和固体之间进行快速可逆转变的特性。
“温斯罗效应”的发现已有50多年，但在机械工程方面的应用研究却是近十几年的事情。流变体制动技术是“温斯罗效应”的一种应用。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。
流变体的粘度与外界电场成正比，电场强度越高，粘度越大，制动力矩越大。取消电场后，流变体丧失粘度，动静盘之间的力矩消失，从而松开制动。电流变体要在高电压场工作，因此，绝缘与防护是重要问题。磁流变体的高磁场则容易操作，同时流变剪切力比电流变体大一个量级，动力学和温度稳定性也比较好。此外，磁流变体在中等磁场的作用下粘度系数可增加两个数量级。
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，取决于工程化研究的进展情况。
电磁场制动 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。在行驶中车轮作为发电机发电贮存在电瓶中(亦可用作电动机，用车上电源使其旋转)，在制动过程中车轮作为电动机，制动时接通机上电源(反向接通)，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回馈给电瓶。这种设想符合能量守恒原理，理论上应当是可行的。倘若能在汽车上实现，这将是汽车制动技术富有革命性的创新，因为它不再藉助摩擦制动，而是电磁场制动，并利用行驶过程中能量的转换。
现代汽车电制动技术直接关系到行驶安全。伴随着现代汽车设计、制造技术的发展和使用需求的增加，汽车制动技术也在不断发展和创新。目前，国外已经取得了一些研究成果和专利。我们需要跟踪和消化现代汽车电制动技术，把握发展的新动向，加大基础投入，整合资源，深入研究，强化应用开发，努力缩短差距。
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