Минулого разу ми обговорювали електричні вакуумні насоси (коротко EVP).Як ми бачимо, переваг у EVP багато.EVP також мають багато недоліків, включаючи шум.У зоні плато через низький тиск повітря EVP не може забезпечити такий же високий ступінь вакууму, як у рівнинній зоні, а допомога вакуумного підсилювача є поганою, і зусилля на педалі збільшиться.Є два найбільш фатальних недоліки.Один – тривалість життя.Деякі дешеві EVP мають термін служби менше 1000 годин.Інше – марнотратство енергії.Ми всі знаємо, що коли електромобіль рухається накатом або гальмує, сила тертя може змусити двигун обертатися для генерування струму.Ці струми можуть заряджати акумулятор і зберігати цю енергію.Це рекуперація енергії гальмування.Не варто недооцінювати цю енергію.У циклі NEDC компактного автомобіля, якщо енергію гальмування можна повністю відновити, це може заощадити близько 17%.У типових міських умовах відношення енергії, спожитої на гальмування автомобіля, до загальної енергії руху може досягати 50%.Можна побачити, що якщо швидкість рекуперації енергії гальмування можна покращити, крейсерська дальність може бути значно розширена та економічність автомобіля може бути покращена.EVP з’єднаний паралельно з гальмівною системою, що означає, що рекуперативне гальмівне зусилля двигуна безпосередньо накладається на початкове фрикційне гальмівне зусилля, а вихідне фрикційне гальмівне зусилля не регулюється.Рівень відновлення енергії низький, лише близько 5% від Bosch iBooster, згаданого пізніше.Крім того, комфорт гальмування низький, а з’єднання та перемикання рекуперативного гальмування двигуна та фрикційного гальмування призведе до ударів.
На зображенні вище показано схему SCB
Незважаючи на це, EVP все ще широко використовується, тому що продажі електромобілів є низькими, а домашні конструкції шасі також дуже погані.Більшість із них є копіями шасі.Сконструювати шасі для електромобілів практично неможливо.
Якщо EVP не використовується, потрібен EHB (Електронний гідравлічний підсилювач гальм).EHB можна розділити на два типи, один з акумулятором високого тиску, який зазвичай називають мокрим типом.Інший полягає в тому, що двигун безпосередньо штовхає поршень головного циліндра, який зазвичай називають сухим типом.Гібридні транспортні засоби на новій енергії — це в основному перші, а типовим представником других є Bosch iBooster.
Давайте спочатку розглянемо EHB з високовольтним акумулятором, який фактично є вдосконаленою версією ESP.ESP також можна розглядати як різновид EHB, ESP може активно гальмувати.
Ліва картинка - принципова схема колеса ESP:
а-регулюючий клапан N225
б--регулюючий динамічний клапан високого тиску N227
в - клапан впуску масла
d-масловідвідний клапан
e--гальмівний циліндр
f--зворотний насос
g-активний сервопривід
h-акумулятор низького тиску
На етапі наддуву двигун і акумулятор створюють попередній тиск, щоб зворотний насос всмоктував гальмівну рідину.N225 закрито, N227 відкрито, а впускний клапан масла залишається відкритим, доки колесо не загальмується до необхідної сили гальмування.
Склад EHB в основному такий самий, як і ESP, за винятком того, що акумулятор низького тиску замінено акумулятором високого тиску.Акумулятор високого тиску може створити тиск один раз і використовувати його кілька разів, тоді як акумулятор низького тиску ESP може створити тиск один раз і може бути використаний лише один раз.Кожного разу, коли він використовується, найважливіший компонент ESP і найточніший компонент плунжерного насоса повинні витримувати високу температуру та високий тиск, а безперервне та часте використання скорочує термін їх служби.Потім обмежений тиск гідроакумулятора низького тиску.Як правило, максимальне гальмівне зусилля становить близько 0,5 г.Стандартне гальмівне зусилля вище 0,8g, і 0,5g далеко недостатньо.На початку розробки гальмівна система, керована ESP, використовувалася лише в окремих екстрених ситуаціях, не більше 10 разів на рік.Тому ESP не можна використовувати як звичайну гальмівну систему, і її можна використовувати лише час від часу в допоміжних або екстрених ситуаціях.
На зображенні вище показаний гідроакумулятор високого тиску Toyota EBC, який чимось схожий на газову пружину.Процес виготовлення гідроакумуляторів високого тиску є складним моментом.Bosch спочатку використовував кульки для накопичення енергії.Практика показала, що найбільш підходящими є азотні акумулятори високого тиску.
Toyota була першою, хто застосував систему EHB на серійному автомобілі, яким було перше покоління Prius (параметри | зображення), випущене наприкінці 1997 року, і Toyota назвала його EBC.З точки зору рекуперації енергії гальмування, EHB значно вдосконалена порівняно з традиційною EVP, оскільки вона відокремлена від педалі та може бути послідовною системою.Двигун може використовуватися спочатку для рекуперації енергії, а на завершальному етапі додається гальмування.
Наприкінці 2000 року Bosch також випустив власний EHB, який використовувався на Mercedes-Benz SL500.Mercedes-Benz назвав його SBC.Система EHB Mercedes-Benz спочатку використовувалася в автомобілях, що працюють на паливі, лише як допоміжна система.Система була надто складною та мала занадто багато труб, і Mercedes-Benz відкликав седан E-класу (параметри | фото), SL-класу (параметри | зображення) та CLS-класу (параметри | фото), вартість обслуговування дуже висока. висока, і для заміни SBC потрібно більше 20 000 юанів.Mercedes-Benz припинив використання SBC після 2008 року. Bosch продовжив оптимізацію цієї системи та перейшов на азотні акумулятори високого тиску.У 2008 році компанія випустила HAS-HEV, який широко використовується в гібридних автомобілях у Європі та BYD у Китаї.
Згодом TRW також запустила систему EHB, яку TRW назвала SCB.Більшість сьогоднішніх гібридів Ford — це SCB.
Система EHB занадто складна, високовольтний акумулятор боїться вібрації, надійність не висока, обсяг також великий, вартість також висока, термін служби також під питанням, а вартість обслуговування величезна.У 2010 році Hitachi випустила перший у світі сухий EHB, а саме E-ACT, який також є найдосконалішим EHB на даний момент.хвороби.Цикл досліджень і розробок E-ACT становить 7 років після майже 5 років тестування на надійність.Лише в 2013 році компанія Bosch випустила iBooster першого покоління, а в 2016 році — iBooster другого покоління. iBooster другого покоління досяг якості E-ACT від Hitachi, а японці випередили німецьке покоління в області EHB.
На зображенні вище показано структуру E-ACT
Сухий EHB безпосередньо приводить в дію штовхач двигуном, а потім штовхає поршень головного циліндра.Сила обертання двигуна перетворюється на силу лінійного руху через роликовий гвинт (E-ACT).Одночасно кульковий гвинт є ще й редуктором, який знижує швидкість двигуна до Збільшений крутний момент штовхає поршень головного циліндра.Принцип дуже простий.Причина, чому попередні люди не використовували цей метод, полягає в тому, що автомобільна гальмівна система має надзвичайно високі вимоги до надійності, і необхідно забезпечити достатню надлишковість продуктивності.Складність полягає в двигуні, який вимагає невеликого розміру двигуна, високої швидкості (понад 10 000 обертів на хвилину), великого крутного моменту та хорошого тепловідведення.Редуктор також складний і вимагає високої точності обробки.У той же час, необхідно зробити оптимізацію системи з гідросистемою головного циліндра.Тому сухий ЕХБ з'явився порівняно пізно.
На зображенні вище показано внутрішню структуру iBooster першого покоління.
Черв'ячна передача використовується для двоступінчастого гальмування для збільшення моменту лінійного руху.Tesla використовує iBooster першого покоління в усьому світі, а також усі нові енергетичні автомобілі Volkswagen і Porsche 918 використовують iBooster першого покоління, Cadillac CT6 від GM і Chevrolet Bolt EV також використовують iBooster першого покоління.Кажуть, що ця конструкція перетворює 95% енергії рекуперативного гальмування в електрику, що значно покращує запас ходу нових транспортних засобів на енергії.Час відгуку також на 75% коротший, ніж у мокрій системі EHB з акумулятором високого тиску.
На правому зображенні вгорі наведено наш електричний гідравлічний підсилювач гальм EHB-HBS001 № частини EHB-HBS001, такий самий, як на лівому зображенні вище.Ліва частина — це iBooster другого покоління, який використовує черв’ячну передачу другого ступеня до кулько-гвинтової передачі першого ступеня для уповільнення, що значно зменшує гучність і покращує точність керування.Вони мають чотири серії продуктів, а розмір бустера коливається від 4,5 кН до 8 кН, а 8 кН можна використовувати на 9-місному невеликому легковому автомобілі.
IBC буде випущено на платформі GM K2XX у 2018 році, яка є серією пікапів GM.Зверніть увагу, що це паливний автомобіль.Звичайно, електромобілі також можна використовувати.
Конструкція та керування гідравлічною системою є складними, вимагають довгострокового накопичення досвіду та чудових можливостей обробки, і в цій галузі в Китаї завжди були прогалини.Протягом багатьох років будівництво власної промислової бази було занедбане, а принцип запозичення був прийнятий повністю;оскільки до гальмівної системи висуваються надзвичайно високі вимоги до надійності, компанії, що розвиваються, взагалі не можуть бути визнані OEM-виробниками.Таким чином, розробка та виробництво гідравлічної частини гідравлічної гальмівної системи автомобіля повністю монополізовані спільними підприємствами або іноземними компаніями, і для того, щоб розробити та виготовити систему EHB, необхідно виконати стикування та загальний дизайн з гідравлічна частина, яка веде до всієї системи EHB.Повна монополія іноземних компаній.
На додаток до EHB є вдосконалена гальмівна система EMB, яка теоретично майже ідеальна.Він відмовляється від усіх гідравлічних систем і має низьку вартість.Час відгуку електронної системи становить лише 90 мілісекунд, що набагато швидше, ніж у iBooster.Але є багато недоліків.Недолік 1. Відсутня резервна система, яка вимагає надзвичайно високої надійності.Зокрема, енергосистема повинна бути абсолютно стабільною, а потім відмовостійкість системи шинного зв'язку.Послідовний зв'язок кожного вузла в системі повинен мати відмовостійкість.У той же час для забезпечення надійності системі потрібні як мінімум два ЦП.Недолік 2. Недостатнє гальмівне зусилля.Система EMB повинна бути в хабі.Розмір втулки визначає розмір двигуна, який, у свою чергу, визначає, що потужність двигуна не може бути занадто великою, тоді як звичайні автомобілі вимагають 1-2 кВт гальмівної потужності, що зараз неможливо для малогабаритних двигунів.Щоб досягти висот, необхідно сильно підвищити вхідну напругу, і навіть тоді це дуже важко.Недолік 3. Температура робочого середовища висока, температура біля гальмівних колодок досягає сотень градусів, а розмір двигуна визначає, що можна використовувати лише двигун із постійним магнітом, а постійний магніт розмагнічується за високих температур .У той же час деякі напівпровідникові компоненти EMB повинні працювати поблизу гальмівних колодок.Жодні напівпровідникові компоненти не витримають такої високої температури, а обмеження обсягу унеможливлює додавання системи охолодження.Недолік 4. Необхідно розробити відповідну систему для шасі, і важко модульувати конструкцію, що призводить до надзвичайно високих витрат на розробку.
Проблема недостатньої гальмівної сили EMB може бути не вирішена, тому що чим сильніший магнетизм постійного магніту, тим нижче температура Кюрі, і EMB не може пробити фізичну межу.Однак, якщо вимоги до гальмівної сили зменшуються, EMB все ще може бути практичним.Поточна електронна система паркування EPB – це гальмування EMB.Крім того, є EMB, встановлений на задньому колесі, який не потребує високого гальмівного зусилля, як, наприклад, Audi R8 E-TRON.
Переднє колесо Audi R8 E-TRON все ще має традиційну гідравлічну конструкцію, а заднє колесо – EMB.
На малюнку вище показано систему EMB R8 E-TRON.
Ми бачимо, що діаметр двигуна може бути приблизно розміром з мізинець.Усі виробники гальмівних систем, такі як NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex і Wabco, наполегливо працюють над EMB.Звичайно, Bosch, Continental і ZF TRW теж не залишаться без діла.Але EMB ніколи не зможе замінити гідравлічну гальмівну систему.
Час публікації: 16 травня 2022 р