2.4.2 电动汽车的制动性能

电动汽车的制动性能指汽车能在短距离内停车且维持行驶方向稳定性和下长坡时能维持一定速度的能力。制动性能是电动汽车最为重要的特性之一，它直接关系到行驶的安全性，一些重大交通事故往往与制动距离太长有关，所以具有良好的制动性能是电动汽车行驶安全的重要保障。影响电动汽车制动性能的因素主要有汽车的制动机构、人体机能以及路面的状况等。

（1）制动力

电动汽车制动过程中，制动片紧压在制动盘上，在制动盘上产生了摩擦力矩。该制动力矩使轮胎与地面在接触表面上产生制动力，可表示为

制动力随着制动力矩的增大而增大，当制动力到达轮胎与地面间的附着力所能支持的最大制动力时，即使制动力矩继续增大，制动力也不再增大。这一受制于附着力的最大制动力可表达为

式中，μ_b是轮胎与地面间的附着系数；W为车轮的垂直载荷。

与牵引情况类似，附着系数随轮胎的滑移而变化。在轮胎滑移率为15%～20%的范围内显示最大值，而后稍呈衰减降至100%的滑移处。

（2）制动力分配

图2-12所示为平坦路面上电动汽车制动时作用于车辆上的力。与制动力相比，滚动阻力和空气阻力很小，因此在图中忽略。a_b是车辆制动时的负加速度，可表述为

式中，F_bf和F_br分别是作用于前后轮上的制动力。

最大制动力受限于轮胎与地面之间的附着力，同时正比于作用在轮胎上的铅垂方向的载荷。因而，由制动力矩产生的实际制动力也应正比于铅垂方向的载荷，其结果是前后轮同时获得了最大制动力。制动期间，载荷将从后轴转移到前轴。考虑前后轮与地面接触点A和B的力矩平衡关系，可得作用在前后轴上的铅垂方向的载荷W_f、W_r分别为

前后轴上的制动力分别正比于铅垂方向的载荷，于是可得

式中，a_b为车辆以附着系数μ在路面上行驶时获得的最大加速度。

将式（2-42）~式（2-44）联立求解，可得作用于前后轴上的理想制动力，其分布曲线如图2-13所示。理想制动力分布曲线（简称为Ⅰ曲线）是非线性的双曲线。若要在任何路面上都能同时使前后轮制动，则作用于前后轮上的制动力必须完全与这一曲线相符。

在车辆设计中，作用于前后轴上的实际制动力分布通常被设计为一个不变的线性比例关系。这一比例关系为前轴上的制动力与车辆总制动力之比，即

式中，F_b=F_bf+F_br为车辆的总制动力。

而前后轴上的实际制动力随β的变化而变化，故可将它们表示为

于是可得

理想和实际制动力分布曲线（分别标记为Ⅰ曲线和β曲线）如图2-14所示，Ⅱ曲线为车辆满载时前后轮制动力分配曲线。显然，它们仅有一个交点，即仅在此情况下前后轴被同时抱死，称此点处的附着系数为同步附着系数，所对应的制动减速度称为临界减速度。这一交点表明了一个特定的路面附着系数μ₀，将式（2-44）中的a_b/g用μ₀替代，即得

从而由式（2-49）可导出

电动汽车制动时，当附着系数小于μ₀时（对应于β曲线位于Ⅰ曲线下方的区间），前轮将首先抱死；相反，当路面附着系数大于μ₀时（对应于β曲线位于Ⅰ曲线上方的区间），则后轮首先抱死。当后轮首先抱死时，车辆将丧失方向的稳定性，后轮胎承受横向力的能力降低到零。此时，侧风、路面的侧倾或离心力等都会导致车辆产生侧滑力矩，甚至使车头调转；先抱死前轮将会引发方向失控，驾驶员不可能再进行有效的操纵。应该指出的是，抱死前轮不会引起方向上的不稳定性，这是因为每当前轮发生侧向运动时，由于车辆的惯性力将对后轴偏转中心产生自校正力矩，从而有助于使车辆返回到直线路径。