L'última vegada hem parlat de les bombes de buit elèctriques (en resum, les EVP).Com podem veure, els EVP tenen molts avantatges.Els EVP també tenen molts desavantatges, inclòs el soroll.A la zona de l'altiplà, a causa de la baixa pressió de l'aire, l'EVP no pot proporcionar el mateix grau de buit que a la zona plana, i l'assistència de l'amplificador de buit és deficient i la força del pedal serà més gran.Hi ha dues deficiències més fatals.Una és la vida útil.Alguns EVP barats tenen una vida útil inferior a 1.000 hores.L'altre és el malbaratament energètic.Tots sabem que quan un vehicle elèctric va per inercia o frena, la força de fricció pot fer que el motor giri per generar corrent.Aquests corrents poden carregar la bateria i emmagatzemar aquesta energia.Això és la recuperació d'energia de frenada.No subestimeu aquesta energia.En el cicle NEDC d'un cotxe compacte, si l'energia de frenada es pot recuperar completament, es pot estalviar un 17%.En condicions urbanes típiques, la proporció entre l'energia consumida pel vehicle de frenada i l'energia total de conducció pot arribar al 50%.Es pot veure que si es pot millorar la taxa de recuperació d'energia de frenada, l'autonomia de creuer es pot estendre molt i es pot millorar l'economia del vehicle.L'EVP està connectat en paral·lel amb el sistema de frenada, el que significa que la força de frenada regenerativa del motor es superposa directament a la força de frenada de fricció original i la força de frenada de fricció original no s'ajusta.La taxa de recuperació d'energia és baixa, només un 5% del Bosch iBooster esmentat més endavant.A més, la comoditat de frenada és deficient i l'acoblament i la commutació de la frenada regenerativa del motor i la frenada per fricció produiran cops.
La imatge de dalt mostra l'esquema SCB
Tot i així, EVP encara s'utilitza àmpliament, perquè les vendes de vehicles elèctrics són baixes i la capacitat de disseny del xassís domèstic també és molt pobra.La majoria d'ells són xassís copiats.És gairebé impossible dissenyar un xassís per a vehicles elèctrics.
Si no s'utilitza EVP, cal EHB (Electronic Hydraulic Brake Booster).L'EHB es pot dividir en dos tipus, un és amb un acumulador d'alta pressió, normalment anomenat tipus humit.L'altre és que el motor empeny directament el pistó del cilindre mestre, normalment anomenat tipus sec.Els vehicles híbrids de nova energia són bàsicament els primers, i el típic representant dels segons és el Bosch iBooster.
Mirem primer l'EHB amb un acumulador d'alta tensió, que en realitat és una versió millorada de l'ESP.L'ESP també es pot considerar com una mena d'EHB, l'ESP pot frenar activament.
La imatge de l'esquerra és el diagrama esquemàtic d'una roda d'ESP:
a--vàlvula de control N225
b--vàlvula d'alta pressió de control dinàmic N227
c--vàlvula d'entrada d'oli
d--vàlvula de sortida d'oli
e--cilindre de fre
f--bomba de retorn
g - servo actiu
h - acumulador de baixa pressió
En l'etapa de reforç, el motor i l'acumulador creen una pressió prèvia de manera que la bomba de retorn aspira el líquid de fre.N225 es tanca, N227 s'obre i la vàlvula d'entrada d'oli roman oberta fins que la roda es frena amb la força de frenada requerida.
La composició de l'EHB és bàsicament la mateixa que la de l'ESP, excepte que l'acumulador de baixa pressió es substitueix per un acumulador d'alta pressió.L'acumulador d'alta pressió pot generar pressió una vegada i utilitzar-lo diverses vegades, mentre que l'acumulador de baixa pressió de l'ESP pot generar pressió una vegada i només es pot utilitzar una vegada.Cada vegada que s'utilitza, el component més bàsic de l'ESP i el component més precís de la bomba d'èmbol han de suportar altes temperatures i altes pressions, i l'ús continu i freqüent reduirà la seva vida útil.Després hi ha la pressió limitada de l'acumulador de baixa pressió.En general, la força màxima de frenada és d'uns 0,5 g.La força de frenada estàndard és superior a 0,8 g i 0,5 g està lluny de ser suficient.Al principi del disseny, el sistema de frenada controlat per ESP només s'utilitzava en algunes situacions d'emergència, no més de 10 vegades a l'any.Per tant, l'ESP no es pot utilitzar com un sistema de frenada convencional, i només es pot utilitzar ocasionalment en situacions auxiliars o d'emergència.
La imatge de dalt mostra l'acumulador d'alta pressió de Toyota EBC, que és una mica similar a un moll de gas.El procés de fabricació d'acumuladors d'alta pressió és un punt difícil.Bosch va utilitzar inicialment boles d'emmagatzematge d'energia.La pràctica ha demostrat que els acumuladors d'alta pressió a base de nitrogen són els més adequats.
Toyota va ser el primer a aplicar el sistema EHB a un cotxe produït en massa, que era el Prius de primera generació (paràmetres | imatge) llançat a finals de 1997, i Toyota el va anomenar EBC.Pel que fa a la recuperació d'energia de frenada, l'EHB millora molt en comparació amb l'EVP tradicional, perquè està desacoblat del pedal i pot ser un sistema en sèrie.El motor es pot utilitzar primer per a la recuperació d'energia i la frenada s'afegeix a l'etapa final.
A finals de l'any 2000, Bosch també va produir el seu propi EHB, que es va utilitzar al Mercedes-Benz SL500.Mercedes-Benz la va anomenar SBC.El sistema EHB de Mercedes-Benz es va utilitzar originalment en vehicles de combustible, només com a sistema auxiliar.El sistema era massa complicat i tenia massa canonades, i Mercedes-Benz va recordar la Classe E (paràmetres | imatges), la classe SL (paràmetres | imatges) i les classes CLS (paràmetres | Foto) sedan, el cost de manteniment és molt alt, i es necessiten més de 20.000 iuans per substituir un SBC.Mercedes-Benz va deixar d'utilitzar l'SBC després de 2008. Bosch va continuar optimitzant aquest sistema i va passar als acumuladors de nitrogen d'alta pressió.El 2008, va llançar HAS-HEV, que s'utilitza àmpliament en vehicles híbrids a Europa i BYD a la Xina.
Posteriorment, TRW també va llançar el sistema EHB, que TRW va anomenar SCB.La majoria dels híbrids de Ford avui en dia són SCB.
El sistema EHB és massa complicat, l'acumulador d'alta tensió té por de les vibracions, la fiabilitat no és alta, el volum també és gran, el cost també és elevat, la vida útil també es qüestiona i el cost de manteniment és enorme.El 2010, Hitachi va llançar el primer EHB sec del món, és a dir, E-ACT, que també és l'EHB més avançat actualment.mals.El cicle d'R+D d'E-ACT és de fins a 7 anys, després de gairebé 5 anys de proves de fiabilitat.No va ser fins al 2013 que Bosch va llançar l'iBooster de primera generació, i l'iBooster de segona generació el 2016. L'iBooster de segona generació va assolir la qualitat de l'E-ACT d'Hitachi, i els japonesos es van avançar a la generació alemanya en el camp de la EHB.
La imatge de dalt mostra l'estructura d'E-ACT
L'EHB sec impulsa directament la barra d'empenta pel motor i després empeny el pistó del cilindre mestre.La força de rotació del motor es converteix en una força de moviment lineal a través del cargol del rodet (E-ACT).Al mateix temps, el cargol de boles també és un reductor, que redueix la velocitat del motor per augmentar el parell empeny el pistó del cilindre mestre.El principi és molt senzill.La raó per la qual les persones anteriors no van utilitzar aquest mètode és perquè el sistema de frens de l'automòbil té requisits de fiabilitat extremadament alts i s'ha de reservar una redundància de rendiment suficient.La dificultat rau en el motor, que requereix una mida petita del motor, una gran velocitat (més de 10.000 revolucions per minut), un gran parell i una bona dissipació de calor.El reductor també és difícil i requereix una gran precisió de mecanitzat.Al mateix temps, cal fer una optimització del sistema amb el sistema hidràulic del cilindre mestre.Per tant, l'EHB sec va aparèixer relativament tard.
La imatge de dalt mostra l'estructura interna de l'iBooster de primera generació.
L'engranatge de cuc s'utilitza per a la desacceleració en dues etapes per augmentar el parell de moviment lineal.Tesla utilitza l'iBooster de primera generació en tots els sentits, així com tots els vehicles d'energia nova de Volkswagen i el Porsche 918 utilitza l'iBooster de primera generació, el Cadillac CT6 de GM i el Bolt EV de Chevrolet també utilitzen l'iBooster de primera generació.Es diu que aquest disseny converteix el 95% de l'energia regenerativa de frenada en electricitat, millorant considerablement l'autonomia de creuer dels vehicles de nova energia.El temps de resposta també és un 75% més curt que el sistema EHB humit amb acumulador d'alta pressió.
La imatge de la dreta de dalt és la nostra part # EHB-HBS001 Amplificador de fre hidràulic elèctric, que és el mateix que la imatge de l'esquerra de dalt.El conjunt esquerre és l'iBooster de segona generació, que utilitza un engranatge de cuc de segona etapa a un cargol de boles de primera etapa per a la desacceleració, reduint molt el volum i millorant la precisió del control.Tenen quatre productes de sèrie i la mida del reforç oscil·la entre 4,5 kN i 8 kN, i els 8 kN es poden utilitzar en un cotxe de passatgers petit de 9 places.
L'IBC es llançarà a la plataforma GM K2XX el 2018, que és la sèrie de pickup GM.Tingueu en compte que aquest és un vehicle de combustible.Per descomptat, també es poden utilitzar vehicles elèctrics.
El disseny i el control del sistema hidràulic són complexos, i requereixen una acumulació d'experiència a llarg termini i unes excel·lents capacitats de mecanitzat, i sempre hi ha hagut un buit en aquest camp a la Xina.Al llarg dels anys, s'ha deixat de banda la construcció de la seva pròpia base industrial i s'ha adoptat completament el principi del préstec;com que el sistema de frenada té requisits de fiabilitat extremadament alts, les empreses emergents no poden ser reconegudes pels OEM en absolut.Per tant, el disseny i la fabricació de la part hidràulica del sistema de fre hidràulic de l'automòbil estan completament monopolitzats per empreses conjuntes o empreses estrangeres, i per dissenyar i produir el sistema EHB, cal fer l'acoblament i el disseny general amb la part hidràulica, que condueix a tot el sistema EHB.Monopoli total de les empreses estrangeres.
A més de l'EHB, hi ha un sistema de frenada avançat, EMB, que en teoria és gairebé perfecte.Abandona tots els sistemes hidràulics i té un cost baix.El temps de resposta del sistema electrònic és de només 90 mil·lisegons, que és molt més ràpid que iBooster.Però hi ha moltes mancances.Desavantatge 1. No hi ha cap sistema de còpia de seguretat, que requereix una fiabilitat extremadament alta.En particular, el sistema d'alimentació ha de ser absolutament estable, seguit de la tolerància a fallades del sistema de comunicació del bus.La comunicació en sèrie de cada node del sistema ha de tenir tolerància a errors.Al mateix temps, el sistema necessita almenys dues CPU per garantir la fiabilitat.Inconvenient 2. Força de frenada insuficient.El sistema EMB ha d'estar al centre.La mida del centre determina la mida del motor, que al seu torn determina que la potència del motor no pot ser massa gran, mentre que els cotxes normals requereixen 1-2KW de potència de frenada, que actualment és impossible per als motors de mida petita.Per arribar a les altures, s'ha d'augmentar molt la tensió d'entrada i, fins i tot, és molt difícil.Desavantatge 3. La temperatura de l'entorn de treball és alta, la temperatura a prop de les pastilles de fre és tan alta com centenars de graus i la mida del motor determina que només es pot utilitzar un motor d'imant permanent i l'imant permanent es desmagnetitzarà a altes temperatures. .Al mateix temps, alguns components semiconductors d'EMB han de treballar a prop de les pastilles de fre.Cap component semiconductor pot suportar una temperatura tan alta i la limitació de volum fa que sigui impossible afegir un sistema de refrigeració.Desavantatge 4. Cal desenvolupar un sistema corresponent per al xassís, i és difícil modular el disseny, la qual cosa comporta uns costos de desenvolupament extremadament elevats.
És possible que no es resolgui el problema de la força de frenada insuficient de l'EMB, perquè com més fort és el magnetisme de l'imant permanent, més baix serà el punt de temperatura de Curie i l'EMB no pot superar el límit físic.Tanmateix, si es redueixen els requisits de força de frenada, l'EMB encara pot ser pràctic.El sistema d'aparcament electrònic actual EPB és el frenat EMB.Després hi ha l'EMB instal·lat a la roda del darrere que no requereix una gran força de frenada, com l'Audi R8 E-TRON.
La roda davantera de l'Audi R8 E-TRON segueix sent un disseny hidràulic tradicional, i la roda del darrere és un EMB.
La imatge de dalt mostra el sistema EMB del R8 E-TRON.
Podem veure que el diàmetre del motor pot ser aproximadament la mida del dit petit.Tots els fabricants de sistemes de fre com NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex i Wabco estan treballant dur a EMB.Per descomptat, Bosch, Continental i ZF TRW tampoc estaran inactius.Però potser EMB mai no podrà substituir el sistema de frenada hidràulica.
Hora de publicació: 16-mai-2022