轻量化铝陶制动盘在新能源汽车上的应用研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.08.017

摘要/Abstract

摘要：

在碳达峰碳中和的背景下，新能源汽车对轻量化的需求日益迫切。制动盘作为关键部件，其轻量化不仅减轻簧下质量，还有利于提高车辆电效能和易操控性。与传统铸铁制动盘相比，铝陶制动盘在综合性能方面具有明显优势，在生产效率和成本效益上也展现出一定的竞争力，逐渐成为行业关注的替代选择。然而，对铝陶制动盘在实际使用工况下的台架测试及装车路试的研究较少，对其在新能源乘用车上的性能评估不够全面。基于此，本文首次通过台架测试、装车路试和耐腐蚀试验全面验证和分析了铝陶制动盘的性能。研究结果表明，铝陶盘在摩擦因数稳定性方面优于铸铁盘，名义摩擦因数能维持在0.3~0.35。同时铝陶制动盘能够承受高达500 ℃的高温，显著高于此前报道的耐温度；在黑山谷长下坡路试中，能量回收关闭时，铝陶前后制动盘的最高温度分别比铸铁制动盘低83和108 ℃；装车路试和耐腐蚀结果显示，铝陶制动盘在噪声、抖动、耐磨、耐腐蚀特性表现优异，预测使用寿命可达100万km，在极端环境和道路条件下具有良好的适应性、可靠性和耐久性。这一研究结果不仅为新能源乘用车提供了更可靠的制动系统解决方案，也有助实现节能减排效益，推动新能源乘用车的可持续发展。

关键词: 铝陶制动盘, 台架测试, 装车路试, 耐腐蚀

Abstract:

In the context of carbon peaking and carbon neutrality， the demand for lightweight in new energy vehicles is increasingly urgent. As a critical component， the lightweight design of brake discs not only reduces unsprung weight but also enhances the vehicle energy efficiency and handling. Compared with the traditional cast iron brake discs， aluminum ceramic brake discs have obvious advantages in terms of comprehensive performance， and also show a certain degree of competitiveness in terms of production efficiency and cost-effectiveness， gradually becoming an alternative choice for the industry to focus on. However， there is limited research on bench tests and road tests of aluminum-ceramic brake discs under real working conditions and the performance evaluation of them in new energy vehicles is not comprehensive. Therefore， in this study the performance of aluminum-ceramic brake discs is comprehensively verified and analyzed for the first time through bench tests， road trials， and corrosion resistance tests. The results show that aluminum-ceramic brake discs outperform cast iron discs in terms of friction coefficient stability， with a nominal coefficient maintained between 0.3 and 0.35. Additionally， the aluminum-ceramic brake discs can withstand temperature up to 500 ℃， significantly higher than previously reported. During a long downhill test in the Heishan Valley， with energy recovery turned off， the maximum temperature of the aluminum-ceramic front and rear brake discs is 83 and 108 ℃ lower， respectively， than those of cast iron brake discs. The road trials and corrosion resistance tests show that aluminum-ceramic brake discs perform excellently in terms of noise， vibration， wear resistance， and corrosion resistance， with an estimated service life of up to 1 million kilometers， demonstrating good adaptability， reliability， and durability in extreme environment and road conditions. This research not only provides a more reliable braking system solution for new energy vehicles but also contributes to energy-saving and emission reduction， promoting sustainable development of the new energy vehicles.

Key words: aluminum-ceramic brake disc, bench test, road trial, corrosion resistance

曹柳絮,汪衡虎,霍树海,陈秋儿,陶乐晓,马一鸣,杨霄峰,丁鑫,蒋兆汝,刘春轩,戴青松,张晓泳. 轻量化铝陶制动盘在新能源汽车上的应用研究[J]. 汽车工程, 2025, 47(8): 1616-1626.

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图/表 27

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参考文献 9

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测试阶段（行驶历程）	测试项目	GB21670 要求	初试	复试	前/后制动盘平均磨耗/mm	前/后制动片平均磨耗/mm
试验前（0 km）	最大踏板力/N	65～500	298	349	0/0	0/0
	MFDD/（m·s^-2）	≥6.43	9.53	10.2
	制动距离/m	≤70	40.8	39.9
高寒试（7 680 km）	最大踏板力/N	65～500	404.8	370.7	0.005/0.038	1.725/0.802
	MFDD/（m·s^-2）	≥6.43	8.26	8.77
	制动距离/m	≤70	46.1	44.5
高湿试（15 319 km）	最大踏板力/N	65～500	352	321	0.01/0.001	0.785/0.542
	MFDD/（m·s^-2）	≥6.43	10.14	10.06
	制动距离/m	≤70	37.4	38.0
高原试（23 013 km）	最大踏板力/N	65～500	380	413	0/0.001	0.392/0.515
	MFDD/（m·s^-2）	≥6.43	9.96	9.78
	制动距离/m	≤70	38.7	39.6
高温试（31 311 km）	最大踏板力/N	65～500	346	401	0.042/0.016	0.475/0.542
	MFDD/（m·s^-2）	≥6.43	9.21	9.48
	制动距离/m	≤70	41.6	40.7