奧迪品牌電動車型制動系統淺析

制動系統是汽車底盤的關鍵組成部分，承擔著保障行車安全以及車輛的穩定性的職責。在結構上，由于電動汽車沒有發動機，普遍放棄了真空助力的制動系統， 采用電動助力。在策略方面，需要將電動汽車能量回收系統帶來的制動效果考慮在內，使制動過程平穩、準確。同時，需要保證較高的安全系數，且在系統失效的緊急情況下，仍然能夠實現制動停車功能。

1. 電動汽車的“混合制動”

當電動汽車駕駛員踩下制動踏板時，驅動電機的轉速低于車輪轉速，進而被車輛反拖。此時驅動電機作為發電機使用，發電的同時形成阻力，對驅動輪產生制動效果。所以電動汽車的制動力由兩部分構成，一部分是能量回收帶來的“電制動”，另一部分是傳統液壓制動系統提供的“液壓制動”。這兩種制動力疊加的阻力效果，需要在任何時刻都滿足駕駛員想要實現的車輛降速效果。

如圖1 所示， 將駕駛員想要實現的減速度設為a，將液壓制動力矩提供的減速度設為aH， 將發電機制動力矩提供的減速度設為aG，此三者之間的關系為a=aH+aG。

2. 奧迪品牌電動車型制動系統概述

中國市場上的奧迪品牌新能源車型有6 款。插電式混合動力車型包括Q5e-tron、Q7 e-tron 和A6L TFSI e ；純電動車型包括Q4 e-tron、Audi e-tron 以及e-tron GT。其中Q7 e-tron、A6L TFSIe、Q4 e-tron 和e-tron GT 使用了第二代eBkv 系統，該系統結構簡單、制動響應快，是市場上占有率較高的一款產品。Audi e-tron 使用MK C1 系統，這是一套集成度更高、體積更小、重量更輕的線控電液制動系統，但價格相對貴一些。

3. 第二代eBKV 系統

eBKV 系統采用電動機械式制動助力，取消了真空泵和真空管路，由電動機驅動制動液，能夠快速建立制動液壓力（圖2）。這種助力形式不受外界氣壓的影響，避免車輛在高原等低氣壓環境下出現制動效果減弱的情況。快速建立制動液壓力，可明顯縮短制動距離，提高整車的安全性。與線控制動的區別在于，eBKV 系統的制動踏板與助力機構之間并未解耦，可以為駕駛員提供真實的踏板腳感，讓駕駛員能夠清晰感知制動系統的狀態變化，例如是否存在熱衰退或ABS 是否介入等。

4. 正常制動

制動助力控制器掌控著制動的全過程。首先制動踏板位置傳感器能夠感知駕駛員踩下制動踏板的行程，由此計算出駕駛員所期望的制動力矩和所需要的制動助力大小。直流電動機運轉產生助力，通過減速機構傳遞給串聯制動總泵。然而還要配合“電制動”的阻力，所以當助力傳遞到主泵后，ESC 控制單元會將與“電制動”效果等量的制動液存儲到蓄壓腔中，減少輸送給4 個分泵的制動液量（圖3），從而實現“混合制動”。

若駕駛員需要的制動力比較小，“電制動”即可滿足，則制動總泵就不會將制動液輸送給分泵。若制動力的需求比較大，“液壓制動”就會介入，流向4 個分泵的制動液會推動活塞伸出，讓制動盤片接觸產生減速度aH，配合能量回收形成的減速度aG，共同讓車輛快速減速。

5. 備用及應急情況下制動助力

使用真空制動助力器的車型，在點火開關關閉后，踩幾次制動踏板后就無制動助力可用，電控制動助力系統在這方面有明顯區別。使用電控制動助力系統的車輛在關閉點火開關后，制動助力功能仍持續一段時間，具體的時長取決于司機是否在關閉點火開關時踩下了制動踏板。

如果駕駛員在關閉點火開關時踩下了制動踏板， 那么在60 s 內仍可提供100% 的制動助力。隨后， 助力會在接下來的120 s 內逐漸降低，直至完全消失。如果駕駛員在關閉點火開關時沒有踩制動踏板，系統會在接下來的60 s 內提供100% 的制動助力，超過60 s 后，助力消失。

6.MK C1 系統

MK C1 來自大陸集團，是一套較為先進的線控電液制動系統，既解決了制動踏板對駕駛員的反饋，又通過控制器的直接計算得出液壓制動的需求，從而簡化了機械結構。該系統將踏板模擬器、制動主缸、助力器和ESC 系統等集成為一套結構緊湊的總成，重量減為原先的70%。得益于助力電動機的高扭矩，最高制動壓力建立時間僅為15 ms，比傳統結構快了2 倍。

7. 踏板感覺模擬

ESC 控制單元負責管理制動過程。通常情況下，隔離閥1 和4 處于關閉狀態，駕駛員踩下制動踏板之初，產生的制動液壓暫不會流向4 個車輪，而是經過電磁閥5，與踏板力模擬器接通。控制單元通過踏板行程傳感器采集到的信號，計算出駕駛員的制動意圖，便開始進行踏板力模擬。踏板力模擬單元控制活塞位置，通過液壓管路反作用到制動踏板上，模擬出真實的踏板力反饋。通過長期的數據積累，控制單元可以調教出不同的踏板力回饋，滿足不同的駕駛風格的需求（圖4）。

8. 正常制動

ESC 控制單元計算出駕駛員的真實制動力需求后，便與“電制動”的大小進行比對，從而判定是否實施液壓制動。當需求大于“電制動”提供的阻力后，液壓制動便會介入。液壓制動電動機推動總泵活塞運動，形成制動液壓力，再經過閥體2 和3，流向4 個車輪。過程中，ESC 控制單元會通過制動壓力傳感器2采集管路壓力，并進行精準調節。

9. 緊急情況

若MK C1 系統出現故障，則閥2、3和5 均會關閉，閥1 和4 會接通。駕駛員腳踩踏板力產生的制動液壓力，只能通過閥1 和4 傳遞到車輪上，此時駕駛員仍可以像傳統車輛一樣實施制動，制動效果完全取決于踩下制動踏板的力量。

10. 總結

奧迪品牌電動車型所用的2 款制動系統， 相較于燃油車， 具有集成度高、體積小，制動響應速度快等優點，可以提升制動性能， 縮短制動距離。另外，得益于電控技術，eBkv 和MKC1 兩款制動主缸的制動壓力曲線均可以在較大范圍內調整，制動踏板的力回饋也隨之可調。進而， 制動的模式可以得到擴展，如運動模式、舒適模式等。