清华大学张俊智：新能源汽车的制动系统技术成熟有待时日

2018年12月7日-8日，以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨，旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台，通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系，助力实现向汽车强国的转变。

以下是清华大学汽车系教授张俊智在本次论坛上的发言：

非常感谢张教授的介绍！前面的报告都是基于各个板块的融合，接下来我介绍一下我们在新能源汽车方面的工作。我们是将电动汽车的驱动和制动技术一起来做，大概是从2006年开始，那时候觉得制动比驱动难做，有时会出现刹不住车的情况，这几年就一起做了。下面把我的一些看法和认知给大家汇报一下。

首先看一下汽车制动系统的发展过程：从最早的机械技术，计算机技术的集成，再到汽车电子化、智能化的大发展趋势。我这个制动系统是面向汽车电动化和智能化而言的，因为电动化对传统的液压和气压制动系统提出了新的需求，这种新的需求会反过来以新带旧，这是非常重要的。然后是制动能量回收系统，在刹车过程中，特别是在城区工况刹车，水平方向上要克服各种行驶阻力，而且加减速频繁，这个过程中会损耗大量的能量，所以能量回收技术对于电动汽车是非常重要的。实际上，在第一次石油危机时的混合动力技术，那时就有制动能量回收功能，传统的控制方式就是增压、减压实现能量回收，控制风格比较粗犷。传统的液压和气压制动技术对制动系统本身的要求不是那么高，但在电动汽车出现了以后，因为有电机的制动功能，这样车上就有两种制动力，所以对传统液压和气压制动的控制精度要求就随之提高了。实际上，传统制动系统的提升动力也来源于这里。

随着时代的发展，对制动系统的技术需求发生了变化。这里我主要讲讲电动车、智能车方面的需求。现在智能车都是在电动车的基础上做，无论是驱动还是制动功能，电机都可以充分发挥其快速响应性的优势，在驱动方面通过纯电动或混合动力可以提升汽车动力性和操控性，在制动方面则可以协调制动，从而降低原来液压和气压制动的性能要求，这点是非常重要的，这是站在传统内燃机汽车角度的大背景。

这些年来，国内的制动系统在研究和开发方面取得的成绩还是蛮不错的，气压控制系统销量已经超过了国外两大系统。气压制动除了使用电动化技术，还有制动能量回收技术及智能化技术。另外，液压制动不单单是电子系统，还有机械系统，机械系统本身的制动阀块的可靠性、耐久性，制动盘的轻量化等方面都是非常重要的。

就像气压制动技术能够取得这么好成绩一样，我们对液压制动技术也充满了信心。零部件企业的发展需要学习借鉴吉利、比亚迪等充分利用国外技术与国内技术结合的思路。总的来看，未来的制动技术的发展方向是制动系统电动化、智能化的综合和集成。

再简要讲一下制动能量回收策略。从对于整车可操作的角度看，第一个是单踏板回收技术，在加速踏板释放过程中进行能量回收。另外一种是叠加式回收技术，就是在原车制动系统的基础上直接介入电机制动力，这个方式改变了原车的需求制动力大小以及分配比例，从而会带来一些安全隐患。主流的技术方法是通过定点在制动踏板上的调试，不管内部怎么分工，对于整车而言制动效果是一样的。

再说一下国外制动能量回收技术现状，由于时间关系详细方案就不介绍了，重点说一下丰田的混合动力。从电机的角度来看，丰田的混合动力系统已经是第四代了，从制动回收技术的角度来看也是第四代。实际上，第一代制动能量回收系统，我判断比现在博世推出来的方案还要新颖。也就是说1997年丰田给混合动力系统定位一个标杆的同时，也给制动能量回收系统定了位，到目前为止我觉得丰田用的制动系统仍然是世界最先进的。

世界上制动能量回收系统谁的卖得最多？这就不用说了，大家都知道HITACHI日立，我的判断是世界第二，这里只是讲一下大的思路，详细的就不展开了。日产的思路和丰田是不是不一样呢？丰田最早是EHD，一开始大家对能不能大批量应用持怀疑，怕不安全，正是因为混合动力才把EHD的大批量应用解决。就像比亚迪，混合动力成功了，电池也成功了，若没有双离合器技术，唐和秦也不可能成功。正是因为丰田的成功，他的EHD得到了大家的认可。日产是采用日立的制动系统方案，从事汽车研发的人都知道，大功率的动力电机是非常重要也是非常难做的，而车上一系列控制系统使用的小功率电机在某种程度上更难做好，就比如说日立的这个方案。

另外，讲一下丰田技术思路变化，他们一开始电动车的制动系统就是集成化的设计，电动化了以后，制动系统也发生了颠覆。在使用过程中，特别是产业化的过程中，全新的设计还是有问题的，如在电动化过程当中传统制动控制也在变化，后来丰田也意识到了这个问题。实际上丰田本身智能车的研发也是非常早的，当初丰田在规划制动控制系统的时候，当然别的系统也是这样的，他是站在怎么样把传统汽车、电动汽车包括智能汽车共平台来做，在这个过程当中，全世界有了智能化产业化的发展需求。所以到了第四代的时候，他发生了比较大的变化。一个大的企业那么多种类，每个都是一个体系是不可行的，应该讲集成化是趋势，但后来看到丰田又分开了，好几个模块来实现功能。这就是丰田做制动系统的技术思路，非常值得我们借鉴。

下面看一下我们国内的进展。当初做制动能量回收技术的时候，EABS已经非常普及了，我们考虑到已经掌握了ABS技术，如果继续再做ESC只能是学术研究，因此就是按照这个思路在做。制动能量回收的性能和效果，光靠机械设计方面是不能完全解决问题的，要结合能量回收控制策略才能比较好的实现，并且不会有异样的制动感觉。要考虑到制动过程的舒适性问题，就是不能改变传统意义上的刹车感觉。这里也有具体的技术应用和效果，详细的方案就不介绍了。这个是因为具有ABS的技术基础，因为制动和驱动是不一样的东西，我判断我自己搞不了产业化，能否产业化就要靠企业自己做。

刚才是ABS基础方案，下面这个是ESC基础上做的方案。它的功能就是把制动能量回收、防抱死、侧滑进行一体化，具体方案时间关系我就不介绍了。这里高校的贡献是什么？主要是基于我们国内的现状，到目前为止液压比例阀国内还都没有，只能用开关阀，但是达不到这个控制效果，我们的贡献就是找到开关阀控制的新规律，实现了基于限压差的电流控制方式。正是因为这个技术的突破，一些新的原理方法才使得我们合作单位能够在现有的技术条件下，把基于ESC的能量回收功能，直接拿来改进传统车。

再一个是测试规范和测试基础。这是我们已有的相关标准，有能量回收效能怎么评价、制动安全性怎么评价，这个规范还是有公信力的，大家没有争议。

最近已经公布的有七项，大家感兴趣都可以拿到。第一个是能量回收效能快速评价的方法；第二个是对效能恒定性的实验方法；第三个是提供再生制动切换过程考察汽车的制动平顺性评价方法，还有整车动力性评价，后面还有四个，如整车动力学控制、耐久性要求等。

下面还有一个规范，现在进行一个比较大的插电式混合动力项目，这个项目里面我的思路就是把混合驱动、混合制动、混合传动都融为一体，这里面跟汽车工程协会在合作，到目前为止已经立了14个项目在做。第一批里面制动能量回收团体标准已通过立项，特别是电动汽车再生制动安全性要求和道路试验方法，这个大家觉得非常迫切。第二个是安全性要求和台架试验方法。第三个是可靠性台架试验方法。第四个是对标测试方法，制动系统国外有很多先进的技术，我们需要把这么多年的研发经验总结一下，形成有对标的测试方法。还有一个是动态负载模拟方法，就是在台架上模拟道路测试做试验。这是大概的计划，今年年底做出草稿，明年年底形成。

要想制定有水平的标准就需要参加实验验证，在这么多年的研发过程当中，在实验基础上建立了能量回馈式制动系统、线控制动系统产品开发测试试验台，这个就是回馈制动的测试平台，把液压和气压制动系统还有回馈制动系统作为实物进行测试，最有特点的一个是极端驱动，在驱动防滑和制动防滑的过程中，对这种回馈制动的动态特性进行测试，这个是非常有特色的。这是一系列测试的结果，包含了驱动、制动以及制动状态的切换。

再一个是面向智能化，现在我们正在建设一个面向智能车测试的市区测试台架，特别是极端驱动制动，包括市区内的常规驱动制动，今年年底就会把这个台架建成，这样不管是前驱、后驱，不管是电动车还是智能车，重要特点的极端路况可以方便地在线测试。

总的来看，国内的制动技术是比较艰难的，整车层面上也有卡脖子的技术，我觉得气压制动系统、液压制动系统的成熟仍有待时日。谢谢大家！