В прошлый раз мы обсуждали электрические вакуумные насосы (сокращенно ЭВП).Как мы видим, у EVP есть много преимуществ.EVP также имеют много недостатков, включая шум.В районе плато из-за низкого давления воздуха EVP не может обеспечить такую же высокую степень вакуума, как на равнине, а помощь вакуумного бустера слабая, и усилие на педали станет больше.Есть два самых фатальных недостатка.Один из них — продолжительность жизни.Срок службы некоторых дешевых EVP составляет менее 1000 часов.Другое дело - растрата энергии.Все мы знаем, что когда электромобиль движется по инерции или тормозит, сила трения может заставить двигатель вращаться для выработки тока.Эти токи могут заряжать аккумулятор и хранить эту энергию.Это рекуперация энергии торможения.Не стоит недооценивать эту энергию.В цикле NEDC компактного автомобиля, если энергия торможения может быть полностью восстановлена, это может сэкономить около 17%.В типичных городских условиях отношение энергии, потребляемой при торможении автомобиля, к общей энергии движения может достигать 50 %.Можно видеть, что если скорость рекуперации энергии торможения может быть улучшена, запас хода может быть значительно увеличен, а экономичность транспортного средства может быть улучшена.EVP подключен параллельно с тормозной системой, что означает, что сила рекуперативного торможения двигателя напрямую накладывается на исходную силу фрикционного торможения, а исходная сила фрикционного торможения не регулируется.Скорость рекуперации энергии низкая, всего около 5% от упомянутого ниже Bosch iBooster.Кроме того, комфорт торможения низкий, а соединение и переключение рекуперативного торможения двигателя и фрикционного торможения вызовет удары.
На приведенном выше рисунке показана схема SCB.
Несмотря на это, EVP по-прежнему широко используется, потому что продажи электромобилей низкие, а возможности отечественного проектирования шасси также очень плохие.Большинство из них копируют шасси.Спроектировать шасси для электромобилей практически невозможно.
Если EVP не используется, требуется EHB (электронный гидравлический усилитель тормозов).EHB можно разделить на два типа, один с аккумулятором высокого давления, обычно называемый мокрым типом.Другой заключается в том, что двигатель непосредственно толкает поршень главного цилиндра, обычно называемого сухим типом.Гибридные автомобили на новой энергии в основном относятся к первому, а типичным представителем второго является Bosch iBooster.
Давайте сначала посмотрим на EHB с высоковольтным аккумулятором, который фактически является усиленной версией ESP.ESP тоже можно рассматривать как разновидность EHB, ESP может активно тормозить.
На левом рисунке схематическая диаграмма колеса ESP:
а-клапан управления N225
б - клапан динамического регулирования высокого давления N227
в-впускной клапан масла
г - выпускной клапан масла
е - тормозной цилиндр
f -- обратный насос
г -- активный сервопривод
h - аккумулятор низкого давления
На этапе наддува двигатель и аккумулятор создают предварительное давление, так что обратный насос всасывает тормозную жидкость.N225 закрыт, N227 открыт, а впускной клапан масла остается открытым до тех пор, пока колесо не будет заторможено до требуемой силы торможения.
Состав EHB в основном такой же, как у ESP, за исключением того, что аккумулятор низкого давления заменен аккумулятором высокого давления.Аккумулятор высокого давления может создать давление один раз и использовать его несколько раз, в то время как аккумулятор низкого давления ESP может создать давление один раз и может использоваться только один раз.Каждый раз, когда он используется, самый основной компонент ESP и самый точный компонент плунжерного насоса должны выдерживать высокую температуру и высокое давление, а постоянное и частое использование сокращает срок его службы.Тогда есть ограниченное давление аккумулятора низкого давления.Как правило, максимальное тормозное усилие составляет около 0,5 г.Стандартное тормозное усилие выше 0,8g, а 0,5g далеко не достаточно.В начале проектирования тормозная система с управлением ESP использовалась лишь в нескольких аварийных ситуациях, не чаще 10 раз в год.Таким образом, ESP не может использоваться в качестве обычной тормозной системы, а может использоваться лишь изредка в вспомогательных или аварийных ситуациях.
На картинке выше показан аккумулятор высокого давления Toyota EBC, который чем-то похож на газовую пружину.Процесс изготовления аккумуляторов высокого давления является сложным моментом.Первоначально Bosch использовала шары для хранения энергии.Практика показала, что аккумуляторы высокого давления на основе азота являются наиболее подходящими.
Toyota была первой, кто применил систему EHB к серийному автомобилю, которым был Prius первого поколения (параметры | изображение), выпущенный в конце 1997 года, и Toyota назвала его EBC.С точки зрения рекуперации энергии торможения EHB значительно улучшен по сравнению с традиционным EVP, поскольку он отделен от педали и может быть последовательной системой.Сначала двигатель можно использовать для рекуперации энергии, а на заключительном этапе добавляется торможение.
В конце 2000 года Bosch также выпустил собственный EHB, который использовался на Mercedes-Benz SL500.Mercedes-Benz назвал его SBC.Система Mercedes-Benz EHB изначально использовалась в автомобилях с топливом как вспомогательная система.Система была слишком сложной и имела слишком много труб, и Mercedes-Benz отозвал седан E-класса (параметры | изображения), SL-класса (параметры | изображения) и CLS-класса (параметры | фото), стоимость обслуживания очень высока. высоко, и для замены SBC требуется более 20 000 юаней.Mercedes-Benz прекратил использование SBC после 2008 года. Bosch продолжил оптимизацию этой системы и перешел на азотные аккумуляторы высокого давления.В 2008 году компания выпустила HAS-HEV, который широко используется в гибридных автомобилях в Европе и BYD в Китае.
Впоследствии TRW также запустила систему EHB, которую TRW назвала SCB.Сегодня большинство гибридов Ford — это SCB.
Система EHB слишком сложная, высоковольтный аккумулятор боится вибрации, надежность невысокая, объем тоже большой, стоимость тоже высокая, срок службы тоже под вопросом, а стоимость обслуживания огромна.В 2010 году Hitachi выпустила первый в мире сухой EHB, а именно E-ACT, который также является самым передовым EHB в настоящее время.болезниЦикл исследований и разработок E-ACT составляет 7 лет после почти 5 лет испытаний на надежность.Только в 2013 году компания Bosch выпустила iBooster первого поколения, а iBooster второго поколения — в 2016 году. iBooster второго поколения достиг качества Hitachi E-ACT, а японцы опередили немецкое поколение в области ЭХБ.
На приведенном выше рисунке показана структура E-ACT.
Сухой EHB непосредственно приводит в движение толкатель двигателем, а затем толкает поршень главного цилиндра.Сила вращения двигателя преобразуется в силу линейного движения посредством роликового винта (E-ACT).В то же время ШВП также является редуктором, который снижает скорость двигателя до увеличенного крутящего момента, толкающего поршень главного цилиндра.Принцип очень прост.Причина, по которой предыдущие люди не использовали этот метод, заключается в том, что автомобильная тормозная система предъявляет чрезвычайно высокие требования к надежности, и необходимо зарезервировать достаточную избыточность производительности.Сложность заключается в двигателе, который требует небольших размеров двигателя, высокой скорости (более 10 000 оборотов в минуту), большого крутящего момента и хорошего теплоотвода.Редуктор также сложен и требует высокой точности обработки.В то же время необходимо провести оптимизацию системы с гидравлической системой главного цилиндра.Поэтому сухие ЭГБ появились относительно поздно.
На картинке выше показано внутреннее устройство iBooster первого поколения.
Червячная передача используется для двухступенчатого замедления для увеличения момента линейного перемещения.Tesla использует iBooster первого поколения по всем направлениям, а также все автомобили Volkswagen на новых источниках энергии, а Porsche 918 использует iBooster первого поколения, Cadillac CT6 GM и Bolt EV от Chevrolet также используют iBooster первого поколения.Говорят, что эта конструкция преобразует 95% энергии рекуперативного торможения в электричество, что значительно увеличивает запас хода новых транспортных средств.Время отклика также на 75 % меньше, чем у мокрой системы EHB с аккумулятором высокого давления.
На правом изображении выше показан наш электрический гидравлический усилитель тормозов с номером детали EHB-HBS001, который такой же, как и на левом изображении выше.Левая сборка — это iBooster второго поколения, в котором для замедления используется червячная передача второй ступени и шарико-винтовая передача первой ступени, что значительно снижает громкость и повышает точность управления.У них есть продукты четырех серий, а размер бустера варьируется от 4,5 кН до 8 кН, а 8 кН можно использовать на 9-местном небольшом легковом автомобиле.
IBC будет запущен на платформе GM K2XX в 2018 году, которая является серией пикапов GM.Обратите внимание, что это топливный автомобиль.Конечно, можно использовать и электромобили.
Конструкция и управление гидравлической системой сложны, требуют длительного накопления опыта и отличных возможностей обработки, и в этой области в Китае всегда был пробел.На протяжении многих лет пренебрегалось строительством собственной производственной базы, полностью был принят принцип заимствования;поскольку тормозная система предъявляет чрезвычайно высокие требования к надежности, развивающиеся компании вообще не могут быть признаны OEM-производителями.Поэтому проектирование и изготовление гидравлической части гидравлической тормозной системы автомобиля полностью монополизированы совместными предприятиями или иностранными компаниями, а для проектирования и производства системы ЭГБ необходимо делать стыковку и общий дизайн с гидравлическая часть, которая ведет ко всей системе EHB.Полная монополия иностранных компаний.
В дополнение к EHB имеется усовершенствованная тормозная система EMB, практически идеальная в теории.Он отказывается от всех гидравлических систем и имеет низкую стоимость.Время отклика электронной системы составляет всего 90 миллисекунд, что намного быстрее, чем у iBooster.Но есть много недостатков.Недостаток 1. Нет системы резервного копирования, что требует крайне высокой надежности.В частности, система питания должна быть абсолютно стабильной, с последующей отказоустойчивостью системы шинной связи.Последовательная связь каждого узла в системе должна быть отказоустойчивой.В то же время для обеспечения надежности системе необходимо как минимум два процессора.Недостаток 2. Недостаточное тормозное усилие.Система EMB должна быть в хабе.Размер ступицы определяет размер двигателя, который, в свою очередь, определяет, что мощность двигателя не может быть слишком большой, в то время как для обычных автомобилей требуется мощность торможения 1-2 кВт, что в настоящее время невозможно для малогабаритных двигателей.Чтобы достичь высот, нужно сильно увеличить входное напряжение, да и то очень сложно.Недостаток 3. Температура рабочей среды высокая, температура вблизи тормозных колодок достигает сотен градусов, а размер двигателя определяет, что можно использовать только двигатель с постоянными магнитами, а постоянный магнит будет размагничиваться при высоких температурах. .В то же время некоторые полупроводниковые компоненты ЭМБ должны работать рядом с тормозными колодками.Никакие полупроводниковые компоненты не выдерживают такой высокой температуры, а ограничение объема делает невозможным добавление системы охлаждения.Недостаток 4. Необходимо разработать соответствующую систему для шасси, а модульность конструкции затруднительна, что приводит к чрезвычайно высоким затратам на разработку.
Проблема недостаточной тормозной силы ЭМП может быть не решена, так как чем сильнее магнетизм постоянного магнита, тем ниже температура Кюри, и ЭМП не может пробить физический предел.Однако, если требования к тормозной силе снижены, EMB все еще может быть практичным.Текущая электронная система парковки EPB представляет собой торможение EMB.Тогда есть EMB, установленный на заднем колесе, не требующий большого тормозного усилия, такой как Audi R8 E-TRON.
Переднее колесо Audi R8 E-TRON по-прежнему традиционной гидравлической конструкции, а заднее колесо — EMB.
На картинке выше показана система EMB R8 E-TRON.
Мы видим, что диаметр двигателя может быть размером с мизинец.Все производители тормозных систем, такие как NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex и Wabco, активно работают над EMB.Разумеется, Bosch, Continental и ZF TRW тоже не будут простаивать.Но EMB никогда не сможет заменить гидравлическую тормозную систему.
Время публикации: 16 мая 2022 г.