電磁製動技術的發展現狀及未來

眾所周知，制動系統是汽車安全行駛的命脈。伴隨著汽車的更新換代，以及人們對汽車安全性、舒適性、經濟性等性能的要求越來越高，保護汽車安全行駛的制動裝置由最初的簡單機械式制動器逐步發展到現在的ABS(Anti-lock Brake System)防抱制動系統。然而ABS仍然存在一些問題，譬如很難精確測量車身及車輪的速度、難以實現制動力的精確控制等，這些弊端使得裝有ABS的汽車雖在理想路況時能夠較精確的達到制動要求，但在路況較差的泥濘山路上時則難以滿足要求，此時車上急需另外一套輔助制動系統，以保證車輛的行駛安全。電磁製動技術以其無磨耗、反應迅速、制動平穩並能很好的與ABS系統兼容等特點迅速確立了其在汽車輔助制動系統中的地位。

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電磁製動技術的發展及在我國的應用狀況

早在上世紀初，以法國為代表的一批西方國家率先開始了對電磁製動技術的研究及相關產品的開發。不久之後，早期的「電渦流緩速器」誕生並作為輔助制動裝置開始在西歐一些國家的重型載貨車及大型客車上安裝使用，經過40多年的不斷改進和在多種車型上的使用證明，電渦流緩速器在技術上是可行的，其安全性也逐漸得到了汽車界的普遍認可。如今，電磁製動技術在緩速器中的應用已經相對成熟，緩速器已作為標準件在歐、美、日等發達國家的客車和中型、重型貨車上使用。國外的電渦流緩速器市場早已被一些成熟的緩速器製造公司佔領，譬如：法國的泰樂瑪(TELMA)公司、德國的克羅伏特(KLOFT)公司、西班牙的弗雷拉薩(FRENRLSA)公司和KLEM公司、日本的TBK公司等。國內也有一些企業和科研部門正在從事電渦流緩速器的生產和技術開發，譬如：一汽集團瑞立實業公司、深圳特爾佳科技有限公司、江蘇大學、長安大學等，並且在電磁製動技術的關鍵技術環節取得了一定的研究成果。

我國汽車工業起步較晚，制動技術的發展較歐、美、日等發達國家相對落後，直到上世紀90年代，電磁製動技術才進入我國汽車市場。隨著我國國民經濟的快速發展，城鄉公路以及各級高速公路迅速普及，各種運輸車輛數量急劇增加，由於路況複雜，因制動失效而造成的交通事故數量也急劇攀升，如圖1，是針對312國道陝西省藍小公路K1392-K1440段交通事故原因所做的分析。該段公路坡道、隧洞較多，路況比較複雜，在下坡過程中駕駛員需要頻繁制動以保證汽車的速度保持在安全範圍內，頻繁的點剎必然會導致制動器過熱而產生熱衰退現象進而導致制動鼓失圓、摩擦片變硬發脆、摩擦性能急劇下降，最終釀成交通事故。在客車及重型貨車上安裝電渦流緩速器不僅能夠減少因制動失效而造成的交通事故，還能極大的延長汽車摩擦片的使用壽命，如圖2是對深圳特區208路公交車安裝電渦流緩速器前後，每千米車程摩擦片的磨耗對比情況。

緩速器在我國的發展受政策影響較大，隨著交通業、汽車業的大發展，20世紀90年代末以後有關汽車緩速器的政策法規相繼出臺。2002年，我國交通部在頒布的JT/T325《營運客車類型劃分及等級評定》標準中明確規定：在大型、中型的高二、高三級營運公路客車上必須安裝緩速器。2012年，在談到「十二五期間汽車制動器行業的方向」時，中國汽車工業協會制動器委員會秘書長顧一帆指出「十二五」期間電渦流緩速器等制動系統在技術上要堅持走自主創新的道路。

電磁製動系統在汽車領域發展的未來展望

電磁製動系統在汽車上的應用可以省去車上原有的制動油路系統，較大的減輕汽車的自重；能很好的與ABS系統兼容，更快更精準的控制制動力；能夠與其他車載電子控制系統兼容，便於提高汽車的智能化程度；能夠減少制動粉塵，提高車輛的環保性。電磁製動系統的這些優點決定了其必然會成為汽車制動系統未來發展的新趨勢。

1.電渦流緩速器在各級別客車，中、重型貨車上進一步普及

汽車在山路上行駛時，頻繁的點剎容易造成制動器熱衰退，而在交通擁擠的市區，汽車緊急制動的次數也非常多，制動器往往沒有時間完全冷卻就要開始下一次制動，熱衰退現象也比較普遍，制動器的熱衰退是造成交通事故的直接原因之一。相關研究表明，在客車及貨車上安裝緩速器是解決制動器熱衰退問題的一種比較完美方案(可使制動鼓、輪胎的溫度降低30%~40%)，除此之外還能夠提高乘坐舒適性和使用經濟性(提高原制動器壽命4~8倍)。

在上世紀末一些發達國家已經明確界定必須安裝緩速器車輛的條件，譬如德國的交通法規明文規定：總質量在5.5t以上的客車和9t以上的載貨汽車，必須裝有輔助制動裝置。瑞士規定：總質量超過3.5t的牽引車以及總質量8t以上的載貨車必須安裝輔助制動系統。法國交通法規要求：總質量超過8t的車輛、經常在路況較差的道路上行駛的車輛、裝載易燃易爆物品的車輛等都必須安裝緩速器。而在我國，在本世紀初才明文規定大型、中型的高二、高三級營運公路客車上規定必須安裝緩速器。

與上述發達國家相比，我國相關車輛上緩速器的安裝率比較低。當今電渦流緩速器在技術上已經趨於成熟，其與ABS防抱制動系統的結合，增大了車輛智能化的程度。同時電渦流緩速器輕量化、集成化的改進很好的順應了汽車發展的趨勢。隨著我國法律法規的逐漸健全，國民對客車、貨車安全性要求越來越高及傳統制動技術的不斷變革，未來國內，裝有電渦流緩速器的客車、貨車比例必然要增大，電渦流緩速器的使用也必將進一步普及化。

2.電磁碟式、鼓式制動器等產品進一步開發

電磁碟式、鼓式制動器在原理上與電渦流緩速器基本相同，但在制動方式上存在較大的區別。前者是接觸式摩擦制動，電磁鐵通電產生吸力促使電磁鼓式制動器中制動槓桿運作從而實現制動蹄與制動鼓摩擦達到制動效果，而電磁碟式制動則是電磁吸力將制動盤壓在主盤上產生摩擦力達到制動效果；後者為非接觸式，是通過電磁感應產生抑制車輛向前運動的力，而達到制動效果。

在國外，電磁碟式制動器和電磁鼓式制動器均實現了產品應用。其中對電磁碟式制動器在汽車上應用的報導很少，其主要作為大型驅動裝置的制動部件；由於電磁鼓式制動器操作輕便，易與ABS結合同時工作溫度高、密封困難等特點，在國外主要用於各種房車、野營車、拖車車橋的制動。在國內，電磁碟式、鼓式制動器在車輛上的應用仍處於探索研究階段，產品應用主要集中在大型冶金、礦山機械的制動裝置中。

目前，電磁碟式及鼓式制動器在國內應用程度遠低於國外，而其在國內汽車行業的應用基本處於起步階段。近年來，電磁學的研究正在逐漸升溫，隨著電磁學及相關學科研究的不斷進步，電磁製動技術中的磁漏、制動能源、電子幹擾、制動過熱等問題將會一一被解答，電磁碟式及鼓式制動器的尺寸、制動效能也將會得到改進，改進後的制動器能夠適用於更多的車型。鑑於採用電磁製動代替傳統制動具有的諸多優點，上述兩種制動器在未來必將是電磁製動裝置研究中的重要方向之一。

3.控制技術進一步成熟，電磁製動系統進軍乘用車市場

電磁製動技術應用在乘用車上能夠對制動力實現精確控制，避免傳統制動器的熱衰退及車輪涉水而導致的制動失效現象，並且能夠有效的縮短乘用車的制動時間和制動距離。雖然採用電磁製動技術對乘用車有上述好處，但是國內外新聞及文獻很少提到電磁製動技術在乘用車上的應用情況，至於電磁製動技術仍少有涉足乘用車領域的原因，筆者認為：

(1)傳統制動系統結合其他先進車載控制系統，譬如防抱制動系統ABS、驅動防滑系統ASR、電子穩定控制系統ESP等，技術已經非常成熟，能夠較好的滿足當前乘用車在各種工況下的制動要求。

(2)乘用車底盤低空間小，在行駛過程中車速很快，需要制動器具有性能可靠、反應快等特點即制動系統具有非線性、時變性，這對電磁製動裝置的細微控制技術提出了較高的要求，而現有的對電磁製動裝置的控制技術應用在速度不太快、舒適性要求不太高的大型客車、貨車上已經比較成熟，但在乘用車上還無法使電磁製動達到與傳統制動系統相同的效果。

由於電磁製動器所產生的制動力矩與通電電流的大小有關，而在外界隨機幹擾較大時，要實現對通電電流大小的精確控制，難度非常大。國外文獻中對該問題的解決方法很少，在國內，一批學者已經開始了相關研究，研究結果表明採用模糊控制策略能夠實現對電流的精確控制。未來幾年，伴隨著精確控制技術難題的攻克並在電磁製動裝置上的應用，電磁製動技術在乘用車上的使用也將成為現實。

隨著汽車技術的發展，智能化是未來的大趨勢，汽車的制動系統必然會趨向於集成化，而傳統的制動系統無法很好的滿足這一要求，因此電磁製動在不遠的將來必定會開拓乘用車市場，以順應汽車更新換代的大潮流。