A última vez que falamos das bombas de baleiro eléctricas (EVPs en resumo).Como podemos ver, os EVP teñen moitas vantaxes.Os EVP tamén teñen moitas desvantaxes, incluído o ruído.Na zona da meseta, debido á baixa presión do aire, o EVP non pode proporcionar o mesmo alto grao de baleiro que na zona chaira, e a asistencia do amplificador de baleiro é pobre e a forza do pedal aumentará.Hai dúas deficiencias máis mortais.Unha é a vida útil.Algúns EVP baratos teñen unha vida útil inferior a 1.000 horas.O outro é o desperdicio de enerxía.Todos sabemos que cando un vehículo eléctrico vai por inercia ou frea, a forza de fricción pode facer que o motor xire para xerar corrente.Estas correntes poden cargar a batería e almacenar esta enerxía.Isto é a recuperación de enerxía de freada.Non subestimes esta enerxía.No ciclo NEDC dun coche compacto, se a enerxía de freada pode ser totalmente recuperada, pode aforrar un 17%.En condicións urbanas típicas, a relación entre a enerxía consumida pola freada do vehículo e a enerxía total de condución pode chegar ao 50%.Pódese ver que se se pode mellorar a taxa de recuperación de enerxía de freada, o rango de cruceiro pódese ampliar moito e mellorar a economía do vehículo.O EVP está conectado en paralelo co sistema de freado, o que significa que a forza de freada rexenerativa do motor se superpón directamente á forza de freado de fricción orixinal e a forza de freado de fricción orixinal non se axusta.A taxa de recuperación de enerxía é baixa, só un 5% do Bosch iBooster mencionado máis adiante.Ademais, o confort da freada é pobre e o acoplamento e a conmutación do freado regenerativo do motor e o freado por fricción producirán choques.
A imaxe superior mostra o esquema SCB
Aínda así, EVP segue sendo moi utilizado, porque as vendas de vehículos eléctricos son baixas e a capacidade de deseño do chasis doméstico tamén é moi pobre.A maioría deles son chasis copiados.É case imposible deseñar un chasis para vehículos eléctricos.
Se non se utiliza EVP, é necesario EHB (Electronic Hydraulic Brake Booster).O EHB pódese dividir en dous tipos, un é cun acumulador de alta presión, normalmente chamado tipo húmido.A outra é que o motor empurra directamente o pistón do cilindro mestre, normalmente chamado tipo seco.Os vehículos híbridos de nova enerxía son basicamente os primeiros, e o típico representante deste último é o Bosch iBooster.
Vexamos primeiro o EHB cun acumulador de alta tensión, que en realidade é unha versión mellorada do ESP.O ESP tamén pode ser considerado como unha especie de EHB, o ESP pode frear activamente.
A imaxe da esquerda é o diagrama esquemático dunha roda de ESP:
a--válvula de control N225
b--válvula de alta presión de control dinámico N227
c--válvula de entrada de aceite
d--válvula de saída de aceite
e--cilindro de freo
f--bomba de retorno
g - servo activo
h--acumulador de baixa presión
Na fase de aumento, o motor e o acumulador crean unha presión previa para que a bomba de retorno succione o líquido de freos.O N225 está pechado, o N227 ábrese e a válvula de entrada de aceite permanece aberta ata que se frea a roda coa forza de freada necesaria.
A composición do EHB é basicamente a mesma que a do ESP, excepto que o acumulador de baixa presión é substituído por un acumulador de alta presión.O acumulador de alta presión pode xerar presión unha vez e usalo varias veces, mentres que o acumulador de baixa presión de ESP pode xerar presión unha vez e só se pode usar unha vez.Cada vez que se usa, o compoñente máis básico do ESP e o compoñente máis preciso da bomba de émbolo teñen que soportar altas temperaturas e altas presións, e o uso continuo e frecuente reducirá a súa vida útil.Despois está a presión limitada do acumulador de baixa presión.Xeralmente, a forza de freada máxima é duns 0,5 g.A forza de freada estándar é superior a 0,8 g e 0,5 g está lonxe de ser suficiente.Ao comezo do deseño, o sistema de freo controlado por ESP só se utilizou nunhas poucas situacións de emerxencia, non máis de 10 veces ao ano.Polo tanto, o ESP non se pode utilizar como un sistema de freado convencional, e só se pode utilizar ocasionalmente en situacións auxiliares ou de emerxencia.
A imaxe de arriba mostra o acumulador de alta presión do Toyota EBC, que é algo semellante a un resorte de gas.O proceso de fabricación de acumuladores de alta presión é un punto difícil.Bosch utilizou inicialmente bolas de almacenamento de enerxía.A práctica demostrou que os acumuladores de alta presión a base de nitróxeno son os máis axeitados.
Toyota foi a primeira en aplicar o sistema EHB a un coche producido en serie, que foi o Prius de primeira xeración (parámetros | imaxe) lanzado a finais de 1997, e Toyota chamouno EBC.En canto á recuperación de enerxía de freada, o EHB mellora moito en comparación co EVP tradicional, porque está desacoplado do pedal e pode ser un sistema en serie.O motor pódese utilizar primeiro para a recuperación de enerxía e engádese o freado na fase final.
A finais de 2000, Bosch tamén produciu o seu propio EHB, que se utilizou no Mercedes-Benz SL500.Mercedes-Benz chamouno SBC.O sistema EHB de Mercedes-Benz utilizouse orixinalmente en vehículos de combustible, só como sistema auxiliar.O sistema era demasiado complicado e tiña demasiados tubos, e Mercedes-Benz recordou o sedán Clase E (parámetros | imaxes), clase SL (parámetros | imaxes) e clase CLS (parámetros | Foto), o custo de mantemento é moi alto, e son necesarios máis de 20.000 yuans para substituír un SBC.Mercedes-Benz deixou de usar o SBC despois de 2008. Bosch continuou optimizando este sistema e pasou a acumuladores de nitróxeno de alta presión.En 2008, lanzou HAS-HEV, que é amplamente utilizado en vehículos híbridos en Europa e BYD en China.
Posteriormente, TRW tamén lanzou o sistema EHB, que TRW chamou SCB.A maioría dos híbridos de Ford hoxe son SCB.
O sistema EHB é demasiado complicado, o acumulador de alta tensión ten medo ás vibracións, a fiabilidade non é alta, o volume tamén é grande, o custo tamén é alto, a vida útil tamén se cuestiona e o custo de mantemento é enorme.En 2010, Hitachi lanzou o primeiro EHB seco do mundo, nomeadamente E-ACT, que tamén é o EHB máis avanzado na actualidade.males.O ciclo de I+D de E-ACT é de ata 7 anos, despois de case 5 anos de probas de fiabilidade.Non foi ata 2013 cando Bosch lanzou o iBooster de primeira xeración, e o iBooster de segunda xeración en 2016. O iBooster de segunda xeración alcanzou a calidade do E-ACT de Hitachi, e os xaponeses foron por diante da xeración alemá no campo da EHB.
A imaxe de arriba mostra a estrutura de E-ACT
O EHB seco acciona directamente a varilla de empuxe polo motor e despois empurra o pistón do cilindro mestre.A forza de rotación do motor convértese nunha forza de movemento lineal a través do parafuso do rolo (E-ACT).Ao mesmo tempo, o parafuso de esfera tamén é un redutor, o que reduce a velocidade do motor para aumentar o par empuxa o pistón do cilindro mestre.O principio é moi sinxelo.A razón pola que as persoas anteriores non usaron este método é porque o sistema de freado do automóbil ten requisitos de fiabilidade extremadamente altos e debe reservarse unha redundancia de rendemento suficiente.A dificultade radica no motor, que require un pequeno tamaño do motor, unha alta velocidade (máis de 10.000 revolucións por minuto), un gran par e unha boa disipación da calor.O redutor tamén é difícil e require unha alta precisión de mecanizado.Ao mesmo tempo, é necesario facer a optimización do sistema co sistema hidráulico do cilindro mestre.Polo tanto, o EHB seco apareceu relativamente tarde.
A imaxe superior mostra a estrutura interna do iBooster de primeira xeración.
A engrenaxe sen fin úsase para a desaceleración en dúas etapas para aumentar o par de movemento lineal.Tesla usa o iBooster de primeira xeración en todos os ámbitos, así como todos os vehículos de enerxía nova de Volkswagen e o Porsche 918 usa o iBooster de primeira xeración, o Cadillac CT6 de GM e o Bolt EV de Chevrolet tamén usan o iBooster de primeira xeración.Este deseño dise que converte o 95% da enerxía de freada rexenerativa en electricidade, mellorando moito a autonomía de cruceiro dos vehículos de nova enerxía.O tempo de resposta tamén é un 75% máis curto que o sistema EHB húmido con acumulador de alta presión.
A imaxe da dereita de arriba é a nosa parte # EHB-HBS001 Amplificador de freo hidráulico eléctrico que é o mesmo que a imaxe da esquerda de arriba.O conxunto esquerdo é o iBooster de segunda xeración, que utiliza unha engrenaxe sen fin de segunda etapa a un parafuso de bola da primeira etapa para a desaceleración, reducindo moito o volume e mellorando a precisión do control.Teñen catro produtos en serie e o tamaño do booster varía de 4,5 kN a 8 kN, e 8 kN pódense usar nun turismo pequeno de 9 prazas.
IBC lanzarase na plataforma GM K2XX en 2018, que é a serie de pickup GM.Teña en conta que este é un vehículo de combustible.Por suposto, tamén se poden utilizar vehículos eléctricos.
O deseño e control do sistema hidráulico son complexos, que requiren unha acumulación de experiencia a longo prazo e excelentes capacidades de mecanizado, e sempre houbo un espazo en branco neste campo en China.Ao longo dos anos, a construción da súa propia base industrial foi descoidada e o principio de endebedamento adoptouse por completo;debido a que o sistema de freo ten requisitos de fiabilidade extremadamente altos, as empresas emerxentes non poden ser recoñecidas polos OEM en absoluto.Polo tanto, o deseño e fabricación da parte hidráulica do sistema de freos hidráulicos do automóbil están completamente monopolizados por joint ventures ou empresas estranxeiras e, para deseñar e producir o sistema EHB, é necesario facer o acoplamento e o deseño xeral con a parte hidráulica, que conduce a todo o sistema EHB.Monopolio total das empresas estranxeiras.
Ademais do EHB, hai un sistema de freado avanzado, EMB, que é case perfecto en teoría.Abandona todos os sistemas hidráulicos e ten un baixo custo.O tempo de resposta do sistema electrónico é de só 90 milisegundos, o que é moito máis rápido que o iBooster.Pero hai moitas carencias.Desvantaxe 1. Non hai un sistema de copia de seguridade, o que require unha fiabilidade extremadamente alta.En particular, o sistema de alimentación debe ser absolutamente estable, seguido da tolerancia a fallas do sistema de comunicación de bus.A comunicación en serie de cada nodo do sistema debe ter tolerancia a fallos.Ao mesmo tempo, o sistema necesita polo menos dúas CPU para garantir a fiabilidade.Desvantaxe 2. Forza de freada insuficiente.O sistema EMB debe estar no hub.O tamaño do cubo determina o tamaño do motor, que á súa vez determina que a potencia do motor non pode ser demasiado grande, mentres que os coches comúns requiren 1-2KW de potencia de freada, que actualmente é imposible para motores de pequeno tamaño.Para alcanzar as alturas, a tensión de entrada debe aumentarse moito, e aínda así é moi difícil.Desvantaxe 3. A temperatura do ambiente de traballo é alta, a temperatura preto das pastillas de freo é tan alta como centos de graos, e o tamaño do motor determina que só se pode usar un motor de imán permanente e o imán permanente desmagnetizarase a altas temperaturas. .Ao mesmo tempo, algúns compoñentes de semicondutores de EMB deben traballar preto das pastillas de freo.Ningún compoñentes semicondutores poden soportar unha temperatura tan alta e a limitación de volume fai imposible engadir un sistema de refrixeración.Desvantaxe 4. É necesario desenvolver un sistema correspondente para o chasis, e é difícil modular o deseño, o que resulta en custos de desenvolvemento extremadamente altos.
É posible que non se solucione o problema da forza de freada insuficiente do EMB, porque canto máis forte sexa o magnetismo do imán permanente, menor será o punto de temperatura de Curie e o EMB non pode superar o límite físico.Non obstante, se se reducen os requisitos para a forza de freada, EMB aínda pode ser práctico.O actual sistema electrónico de estacionamento EPB é o freado EMB.Despois está o EMB instalado na roda traseira que non precisa de gran forza de freada, como o Audi R8 E-TRON.
A roda dianteira do Audi R8 E-TRON segue sendo un deseño hidráulico tradicional, e a traseira é un EMB.
A imaxe de arriba mostra o sistema EMB do R8 E-TRON.
Podemos ver que o diámetro do motor pode ser aproximadamente do tamaño do dedo meñique.Todos os fabricantes de sistemas de freos como NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex e Wabco están a traballar duro en EMB.Por suposto, Bosch, Continental e ZF TRW tampouco estarán inactivos.Pero é posible que EMB nunca poida substituír o sistema de freado hidráulico.
Hora de publicación: 16-maio-2022