渦流制動技術

　　首先需要明確的一個概念是渦流，也就是渦電流，是指電磁感應下，在導體內(nèi)部形成的電流。渦流制動通常與傳統(tǒng)制動搭配使用，在大多數(shù)商用車（大中型客車和卡車）上擔任控制車速的作用，所以通常也稱為電渦流緩速器。

常見電渦流緩速器實物

常見電渦流緩速器結構示意圖

　　從上面的示意圖可以看到，電渦流緩速器安裝在汽車驅動橋與變速箱之間，靠電渦流的作用力來減速。當緩速器的定子線圈通入直流電的時候，在定子線圈會產(chǎn)生磁場，該磁場在相鄰鐵心、磁極板、氣隙、轉子之間形成一個回路，此時如果轉子和定子之間有相對運動，這種運動就相當于導體在切割磁力線，由電磁感應原理可知，這時候在導體內(nèi)部會產(chǎn)生感生電流，同時感生電流會產(chǎn)生另外一個感生磁場，該磁場和已經(jīng)存在的磁場之間會有作用力，而作用力的方向永遠是阻礙導體運動的方向。這就是緩速器制動力矩的來源。ECU通過采集車速、擋位和駕駛員的控制信息（駕駛位通常有對緩速器的控制裝置），改變渦流強度，實現(xiàn)制動力矩的變化。

位于中控臺上的緩速器開關（紅圈內(nèi)）

　　同時，由于轉子這個導體很大，在轉子上產(chǎn)生的感生電流是以渦電流的形式存在的，從能量守衡的角度上來說，當緩速器起制動作用的時候，是把汽車運動的動能轉化為渦電流的電能進而以熱量的形式被消耗掉。因此，電渦流緩速器在工作時會產(chǎn)生巨大的熱量，進而，轉子的散熱能力和控制轉子熱變形的方向成為轉子結構設計的關鍵，也是電渦流緩速器的核心技術之一，而保持轉子風葉等散熱表面的清潔也成為緩速器保養(yǎng)的重要項目。另外，緩速器的轉子總成與定子總成之間有很小的間隙（通常為1-1.6mm），保證了緩速器在汽車運行的情況下，可以進行無摩擦自由轉動和制動。

緩速器在車輛上的實際安裝位置（箭頭所指處），可以看出這個位置比較利于散熱，但是也需要日常的清潔保養(yǎng)，以確保風葉表面的清潔和散熱效果

　　相比傳統(tǒng)制動裝置，電渦流緩速器有著不少獨到的的優(yōu)越性：

　　1、能夠承擔汽車運行中絕大部分制動時的負荷，使車輪上傳統(tǒng)制動器的溫度大大降低，確保車輪制動器處于良好的技術狀態(tài)，以使在緊急情況和長下坡等惡劣工況面前應對自如；

　　2、采用電流直接驅動，沒有中間環(huán)節(jié)，其操縱響應時間非常短，僅有數(shù)十毫秒量級，比液壓制動系統(tǒng)的響應時間快得多；

　　3、由于電渦流緩速器的定子和轉子之間沒有接觸，不存在磨損，因而故障率極低，平時除了做好例行檢查，保持清潔以外，其他工作很少，所以維修費用極低,。同時由于電渦流緩速器能夠承擔車輛大部份制動力矩，因而能夠延長輪制動器的使用壽命，降低用于車輛制動系統(tǒng)的維修費用，提高經(jīng)濟效益。據(jù)統(tǒng)計，安裝了電渦流緩速器的車輛。其車輪制動器使用壽命至少可以延長4-7倍，從而節(jié)省了維修材料和人工費用以及輪胎消耗；

　　4、電渦流緩速器如果發(fā)生故障，在維修配件不能及時供應的情況下，可以關閉緩速器，車輛仍可以繼續(xù)運行，基本不影響車輛的正常使用。

類似這樣的山路上，電渦流緩速器可以合理控制車速，最大限度地防止剎車過熱造成的制動失靈，預防惡性事故的發(fā)生

　　當然，緩速器本身是需要一定成本的，同時限于結構重量較大，并不太適合裝備小型或者微型車輛，不過隨著人們對它在安全性和經(jīng)濟性上優(yōu)點的逐漸認識，它越來越多地出現(xiàn)在現(xiàn)在的商用車上面。

　　另外，還有一種頗有發(fā)展前景的盤式渦流制動器，它的結構形式很有點類似現(xiàn)在的機械盤式制動器，采用圓盤形感應盤和環(huán)狀分布的電磁鐵及安裝機構，而基本原理和上面所介紹的緩速器相同。相比安裝在傳動軸位置的緩速器，盤式渦流制動器可以獲得更佳的散熱效果和更大的制動力矩，同時安裝位置更為靈活，受空間限制更小，更適合高速或者重載車輛使用，在輕量化之后，有望在普通乘用車上得以裝備。

盤式渦流制動器結構示意圖（圖中黑色小方塊即為激勵電磁鐵）

再生制動技術

　　在渦流制動技術中，制動能量直接變成了熱量，這未免有些浪費，所以對于廣泛利用電力驅動的新能源車型來說，如果能有一種能回收制動能量的制動方式，就再好不過了，這就是下面要介紹到的再生制動技術。再生制動的基本原理是將車輛驅動電機的工作狀態(tài)變成一臺發(fā)電機，然后將車輛減速或者下坡的動能轉變成其他能量，在儲能裝置（電池、大型電容或者飛輪）中儲存起來，供車輛行駛之用的方式。

裝備再生制動系統(tǒng)的電動車制動系結構示意圖

　　由上圖可以看出，當駕駛員踩下制動踏板后，電動泵使制動液增壓產(chǎn)生所需的制動力，制動控制與電機控制協(xié)同工作，確定電動汽車上的再生制動力矩和前后輪上的液壓制動力。再生制動時，再生制動系統(tǒng)控制回收制動能量，并且反充到蓄電池中。在高速或者長下坡行駛時，再生制動可以成為主要的制動方式，只有在電制動力不足以實現(xiàn)足夠的制動效果或者低速將車輛完全停止的情況時，液壓制動才開始發(fā)揮效力。當然，對于普通的電動車或者混合動力車型，其電池容量都是有限的，如果電池充滿了，再生制動此時也不會發(fā)揮太大作用了。

即便是這樣大尺寸大容量的電池組，其電池容量也是有限的，因此再生制動并不能完全取代機械制動系統(tǒng)而獨立存在

　　再生制動的技術難點有兩個，一是如何在再生制動和機械摩擦制動之間分配所需的總制動力，以回收盡可能多的車輛動能； 二是如何在前后輪軸上分配總制動力，以實現(xiàn)穩(wěn)定的制動狀態(tài)。通常，再生制動只對驅動軸有效。為回收盡可能多的動能，必須控制電機產(chǎn)生特定量的制動力，同時，應控制機械制動系統(tǒng)滿足由駕駛員給出的制動力需求。在制動力和能量回收間實現(xiàn)最佳的均衡，這才是再生制動系統(tǒng)設計成功的標志。

對于普遍裝備CAN-BUS總線的現(xiàn)代車輛來說，再生制動控制模塊和ABS系統(tǒng)ECU間可以實現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)交換，再生制動和機械制動系統(tǒng)間實現(xiàn)均衡相對要容易一些。

如果是四輪都采用輪轂電機驅動的新能源車，四輪間的驅動力、制動力和能量回收的分配都較為均衡，能更好地處理制動力和制動能量回收兩者間的關系

　　由于制動的穩(wěn)定性不但關系到車輛的安全性，同時也與乘客乘坐的舒適度息息相關（負加速度是導致暈車的重要因素之一），因此應用再生制動系統(tǒng)的車輛需要進行更多的路試和軟件模擬，以保證它的整套制動系統(tǒng)能夠安全、平穩(wěn)而不失舒適性地工作，這對車輛的設計和匹配能力可以說是一個有力的考量。

作為銷量最大的混合動力車型，普銳斯的新MPV車型依然要進行嚴苛的路試，其中包括再生制動在內(nèi)的混合動力和制動兩部分系統(tǒng)顯然是重點中的重點

　　再生制動的好處不言而喻，除開可以回收能量給電池等設備充電之外，它也不受制動系統(tǒng)熱衰減的影響，更重要的是，它是基于驅動系統(tǒng)的，并不需要做太多專門的設計和改動，較為容易實現(xiàn)，只要解決了制動力均衡的問題，再生制動是一項非常適合新能源車型，同時頗為實用的技術。

從這張儀表盤圖不難看出，制動時能量箭頭指向電池，制動能量得到了回收

結語：

　　由于成本等多方面因素，汽車新能源技術還處于較好但是不叫座的階段，在國內(nèi)市場尤其如此，但正如當年內(nèi)燃機取代蒸汽機的主導地位一樣，隨著不可再生能源的逐漸減少，新能源汽車勢必成為未來的主導，而電制動技術也會隨著新能源汽車的發(fā)展而大行四方。