從汽車誕生時起，車輛制動系統(tǒng)在車輛的安全方面就扮演著至關(guān)重要的角色。近年來，隨著車輛技術(shù)的進(jìn)步和汽車行駛速度的提高，這種重要性表現(xiàn)得越來越明顯。汽車制動系統(tǒng)種類很多，形式多樣。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有機(jī)械式、氣動式、液壓式、氣—液混合式。它們的工作原理基本都一樣，都是利用制動裝置，用工作時產(chǎn)生的摩擦熱來逐漸消耗車輛所具有的動能，以達(dá)到車輛制動減速，或直至停車的目的。伴隨著節(jié)能和清潔能源汽車的研究開發(fā)，汽車動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的改變，出現(xiàn)了很多新的結(jié)構(gòu)型式和功能形式。新型動力系統(tǒng)的出現(xiàn)也要求制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式和功能形式發(fā)生相應(yīng)的改變。例如電動汽車沒有內(nèi)燃機(jī)，無法為真空助力器提供真空源，一種解決方案是利用電動真空泵為真空助力器提供真空。
汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展是和汽車性能的提高及汽車結(jié)構(gòu)型式的變化密切相關(guān)的，制動系統(tǒng)的每個組成部分都發(fā)生了很大變化。
1 汽車制動系統(tǒng)的組成
制動系統(tǒng)主要由下面的4個部分組成：
(1)供能裝置：也就是制動能源，包括供給、調(diào)節(jié)制動所需能量以及各個部件，產(chǎn)生制動能量的部分稱為制動能源；
(2)控制裝置：包括產(chǎn)生制動動作和控制制動效果的部件；
(3)傳動裝置：包括把制動能量傳遞到制動器的各個部件；
(4)制動器：產(chǎn)生阻礙車輛運(yùn)動或者運(yùn)動趨勢的力的部件，也包括輔助制動系統(tǒng)中的部件。
現(xiàn)代的制動系統(tǒng)還包括制動力調(diào)節(jié)裝置和報警裝置，壓力保護(hù)裝置等輔助裝置。
1．1 供能裝置的發(fā)展
供能裝置主要是指制動能源，制動能源有人力制動、伺服制動、動力制動或者上述任兩者的結(jié)合使用。
人力制動是開始有制動系統(tǒng)時的制動能源，它有機(jī)械式制動、液壓式制動兩種形式。機(jī)械式制動主要用于駐車制動系統(tǒng)中，駐車制動系統(tǒng)中要求用機(jī)械鎖止方法保證汽車在原地停止不動，在任何情況下不至于滑動。液壓式制動是通過制動踏板推動制動主缸，進(jìn)而使制動器進(jìn)入工作狀態(tài)。伺服制動兼用人力和發(fā)動機(jī)作為制動能源，正常情況下制動能量由動力伺服系統(tǒng)供給，動力伺服系統(tǒng)失效時可由人力供給制動能量，這時伺服制動就變?yōu)槿肆χ苿印Ｋ欧苿涌捎脷鈮耗堋⒄婵漳?負(fù)氣壓能)以及液壓能作為伺服能量，形成各種形式的助力器。動力制動系統(tǒng)的制動能源是發(fā)動機(jī)所驅(qū)動的油泵或者氣泵，人力僅作為控制來源，可分為氣壓制動、氣頂液制動、液壓制動。其中氣壓制動是發(fā)展最早的一種動力制動系統(tǒng)。它用空氣壓縮機(jī)提供氣壓，氣頂液制動是用氣壓推動液壓動作，產(chǎn)生制動作用。液壓制動是目前得到廣泛應(yīng)用的一種制動系統(tǒng)，技術(shù)已經(jīng)非常成熟。目前正在發(fā)展的電液復(fù)合制動以及電子制動中使用了電機(jī)作為制動能源，人力踩制動踏板作為控制來源。
1．2控制裝置的發(fā)展
最早的人力制動，通過機(jī)械的連接產(chǎn)生制動動作。發(fā)展到人力控制制動，通過踩制動踏板啟動制動，再由傳力裝置把制動踏板力傳到真空助力器，經(jīng)過真空助力器的助力擴(kuò)大后，傳遞到制動主缸產(chǎn)生液壓力，然后通過油路把液壓力傳遞到每個輪缸，開始制動。隨著清潔能源汽車和電動汽車的研究應(yīng)用，以及電子技術(shù)在汽車上面的廣泛應(yīng)用，制動系統(tǒng)的控制裝置也出現(xiàn)了電子化的趨勢，其中電制動完全改變了制動系統(tǒng)的控制和管理，會使汽車制動系統(tǒng)發(fā)生革命性的變化，它采用電子控制，可以更加準(zhǔn)確、更高效率地實現(xiàn)制動。
1．3傳動裝置的發(fā)展
人力制動時代是采用機(jī)械式的傳動裝置，氣(液)壓制動是利用氣(液)壓力和連接管路把制動力傳遞到制動器。電子制動則是利用制動電機(jī)產(chǎn)生制動力直接作用到制動器，它的控制信號來自控制單元(ECU)，用信號線傳遞制動信號和制動力信息。
1．4制動器的發(fā)展
制動器是制動的主要組成部分，目前汽車制動器基本都是摩擦式制動器，按照摩擦副中旋轉(zhuǎn)元件的不同，分為鼓式和盤式兩大類制動器。
鼓式制動器又有領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向自增力式、雙向自增力式制動器等結(jié)構(gòu)型式。盤式制動器有固定鉗式，浮動鉗式，浮動鉗式包括滑動鉗式和擺動鉗盤式兩種型式?；瑒鱼Q式是目前使用廣泛的一種盤式制動器。由于盤式制動器熱和水穩(wěn)定性以及抗衰減性能較鼓式制動器好，可靠性和安全性也好，而得到廣泛應(yīng)用。但是盤式制動器效能低，無法完全防止塵污和銹蝕，兼做駐車制動時需要較為復(fù)雜的手驅(qū)動機(jī)構(gòu)，因而在后輪上的應(yīng)用受到限制，很多車是采用前盤后鼓的制動系統(tǒng)組成。電動汽車和混合動力汽車上具有再生制動能力的電機(jī)，在回收制動能量時起制動作用，它引入了新型的制動器。作為一種新的制動器型式，勢必引起制動器型式的變革。電制動系統(tǒng)制動器是基于傳統(tǒng)的制動器，也分為盤式電制動器和鼓式電制動器，鼓式電制動器由于制動熱衰減性大等缺點(diǎn)，將來汽車上會以盤式電制動器為主。
2 制動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
已經(jīng)普遍應(yīng)用的液壓制動現(xiàn)在已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，隨著人們對制動性能要求的提高，防抱死制動系統(tǒng)、驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)、電子穩(wěn)定性控制程序、主動避撞技術(shù)等功能逐漸融人到制動系統(tǒng)當(dāng)中，需要在制動系統(tǒng)上添加很多附加裝置來實現(xiàn)這些功能，這就使得制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了液壓回路泄漏的可能以及裝配、維修的難度，制動系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)更加簡潔，功能更加全面和可靠，制動系統(tǒng)的管理也成為必須要面對的問題，電子技術(shù)的應(yīng)用是大勢所趨。
從制動系統(tǒng)的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器4個組成部分的發(fā)展歷程來看，都不同程度地實現(xiàn)了電子化。人作為控制能源，啟動制動系統(tǒng)，發(fā)出制動企圖；制動能源來自儲存在蓄電池或其它供能裝置；采用全新的電子制動器和集中控制的電子控制單元(ECU)進(jìn)行制動系統(tǒng)的整體控制，每個制動器有各自的控制單元。機(jī)械連接逐漸減少，制動踏板和制動器之間動力傳遞分離開來，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號，所以這種制動又叫做線控制動。這是自從ABS在汽車上得到廣泛應(yīng)用以來制動系統(tǒng)又一次飛躍式發(fā)展。
電液復(fù)合制動系統(tǒng)是從傳統(tǒng)制動向電子制動的一種有效的過渡方案，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(tǒng)。這種制動系統(tǒng)既應(yīng)用了傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)以保證足夠的制動效能和安全性，又利用再生制動電機(jī)回收制動能量和提供制動力矩，提高汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性，同時降低排放，減少污染。但是由于兩套制動系統(tǒng)同時存在，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也增加了系統(tǒng)失效和出現(xiàn)故障的可能性，維護(hù)和保養(yǎng)難度增加。
3 電制動的優(yōu)缺點(diǎn)和存在的問題
電子制動首先應(yīng)用到飛機(jī)上，目前處于向汽車領(lǐng)域應(yīng)用的研究和改進(jìn)階段，隨著技術(shù)進(jìn)步，各種問題會逐步得到解決，電制動系統(tǒng)最終會取代傳統(tǒng)的以液壓為主的制動控制系統(tǒng)以及電液復(fù)合制動系統(tǒng)。電制動或者線控制動(BBW)是未來制動系統(tǒng)發(fā)展的方向。電制動器和電制動控制單元、制動力模擬器是其重要組成部分，反饋制動力給制動踏板產(chǎn)生制動感覺。電制動一種可能的結(jié)構(gòu)型式見圖4。從結(jié)構(gòu)上，電制動具有其它傳統(tǒng)制動無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
1)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)質(zhì)量較傳統(tǒng)制動系統(tǒng)降低很多，從而減少了整車質(zhì)量；
2)制動響應(yīng)時間短，提高制動性能，縮短制動距離；
3)系統(tǒng)中不存在制動液，維護(hù)容易、簡單，采用電線連接，系統(tǒng)的耐久性能良好；
4)系統(tǒng)總成的制造、裝配、調(diào)試、標(biāo)定更快，易于采用模塊化結(jié)構(gòu)；
5)已經(jīng)開發(fā)出具有容錯功能的適用于汽車的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議如TTP/C，F(xiàn)lex Ray等通訊協(xié)議可以應(yīng)用到電制動系統(tǒng)中。
6)易于進(jìn)行改進(jìn)和功能的增加，可以并入汽車CAN通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理和共享信息。
對于大部分人來說，電制動系統(tǒng)是全新的制動系統(tǒng)，它為將來的智能化車輛提供了條件?；诂F(xiàn)在的技術(shù)條件，要全面應(yīng)用電制動，還有很多問題需要面對：
1)驅(qū)動能源問題，采用電子制動需要較多的電能，一個盤式制動器峰值需要lkW的驅(qū)動能量，目前12V的車輛電力系統(tǒng)無法提供這么大的能量，未來的車輛動力系統(tǒng)需要采用高壓電，加大能源供應(yīng)，以滿足各系統(tǒng)能量的需求，同時解決好高壓電的安全問題；
2)沒計制動系統(tǒng)時必須要考慮的是制動系統(tǒng)的失效問題，電制動不存在主動的備用制動系統(tǒng)，不論是ECU、傳感器、還是制動器本身、線束失效，都能使制動系統(tǒng)保證制動的基本性能，除了ECU可以采用冗余設(shè)計外，實現(xiàn)電制動的一個關(guān)鍵技術(shù)是相同失效時的信息交流協(xié)議如TTP/C等的研究應(yīng)用；
3)實現(xiàn)和汽車底盤其他控制系統(tǒng)的集成，仍有待研究；
4)采用電制動后整車質(zhì)量有所減少，但是非簧載質(zhì)量可能會有所增加，這是要注意的；
5)制動器在持續(xù)制動或高強(qiáng)度制動過程會產(chǎn)生高溫，這對電機(jī)和傳動裝置的性能和散熱提出了高的要求。
6)成本比原有液壓制動系統(tǒng)高，提高電制動系統(tǒng)的性價比是需要解決的問題。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，上述的各種問題會逐步得到解決。戴姆勒-克萊斯勒汽車公司已經(jīng)把一種電制動系統(tǒng)——測控一體化制動系統(tǒng)——安裝在奔馳乘用車上，它是一種功能強(qiáng)大的機(jī)電一體化的系統(tǒng)，在汽車運(yùn)行中，系統(tǒng)感知制動踏板的動作，并把相關(guān)信息傳遞給控制單元，控制單元發(fā)出指令給執(zhí)行器進(jìn)行各車輪的制動，它可以根據(jù)制動踏板的加速度來識別駕駛員是否正在進(jìn)行緊急制動并做出迅速反應(yīng)，縮短制動距離，這種系統(tǒng)會增加駕駛者的安全感和舒適感，使停車過程平順?？梢灶A(yù)見不久的將來會有更多的電制動系統(tǒng)得到裝車應(yīng)用。
4 結(jié)論
在車輛模塊化、集成化、電子化、車供能源的高壓化的趨勢驅(qū)動下，車輛制動系統(tǒng)也朝著電子化方向發(fā)展，很多汽車和零部件廠商都進(jìn)行了電制動系統(tǒng)的研究和推廣，博世、西門子、特維斯等公司已經(jīng)研制出一些試驗成果，電制動系統(tǒng)必將取代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)，汽車底盤進(jìn)一步一體化、集成化，制動系統(tǒng)性能也會發(fā)生質(zhì)的飛躍。
