Την τελευταία φορά συζητήσαμε για τις ηλεκτρικές αντλίες κενού (EVPs εν συντομία).Όπως μπορούμε να δούμε, υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα των EVP.Τα EVP έχουν επίσης πολλά μειονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένου του θορύβου.Στην περιοχή του οροπεδίου, λόγω της χαμηλής πίεσης αέρα, το EVP δεν μπορεί να παρέχει τον ίδιο υψηλό βαθμό κενού όπως στην απλή περιοχή και η βοήθεια του ενισχυτή κενού είναι κακή και η δύναμη του πεντάλ θα γίνει μεγαλύτερη.Υπάρχουν δύο πιο μοιραίες ελλείψεις.Το ένα είναι η διάρκεια ζωής.Ορισμένα φθηνά EVP έχουν διάρκεια ζωής μικρότερη από 1.000 ώρες.Το άλλο είναι η σπατάλη ενέργειας.Όλοι γνωρίζουμε ότι όταν ένα ηλεκτρικό όχημα κινείται με κίνηση ή φρενάρει, η δύναμη τριβής μπορεί να οδηγήσει τον κινητήρα να περιστραφεί για να δημιουργήσει ρεύμα.Αυτά τα ρεύματα μπορούν να φορτίσουν την μπαταρία και να αποθηκεύσουν αυτήν την ενέργεια.Αυτή είναι η ανάκτηση ενέργειας πέδησης.Μην υποτιμάτε αυτή την ενέργεια.Στον κύκλο NEDC ενός συμπαγούς αυτοκινήτου, εάν η ενέργεια πέδησης μπορεί να ανακτηθεί πλήρως, μπορεί να εξοικονομηθεί περίπου 17%.Σε τυπικές αστικές συνθήκες, ο λόγος της ενέργειας που καταναλώνεται από το φρενάρισμα του οχήματος προς τη συνολική ενέργεια οδήγησης μπορεί να φτάσει το 50%.Μπορεί να φανεί ότι εάν ο ρυθμός ανάκτησης ενέργειας πέδησης μπορεί να βελτιωθεί, η εμβέλεια πλεύσης μπορεί να επεκταθεί σημαντικά και η οικονομία του οχήματος μπορεί να βελτιωθεί.Το EVP συνδέεται παράλληλα με το σύστημα πέδησης, πράγμα που σημαίνει ότι η αναγεννητική δύναμη πέδησης του κινητήρα υπερτίθεται απευθείας στην αρχική δύναμη πέδησης τριβής και η αρχική δύναμη πέδησης τριβής δεν ρυθμίζεται.Το ποσοστό ανάκτησης ενέργειας είναι χαμηλό, μόνο περίπου το 5% του Bosch iBooster που αναφέρθηκε αργότερα.Επιπλέον, η άνεση πέδησης είναι κακή και η σύζευξη και η εναλλαγή της πέδησης με ανάκτηση κινητήρα και της πέδησης τριβής θα προκαλέσει κραδασμούς.
Η παραπάνω εικόνα δείχνει το σχηματικό SCB
Ακόμα κι έτσι, το EVP εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως, επειδή οι πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων είναι χαμηλές και η ικανότητα σχεδιασμού οικιακού πλαισίου είναι επίσης πολύ φτωχή.Τα περισσότερα από αυτά είναι αντιγραμμένα σασί.Είναι σχεδόν αδύνατο να σχεδιαστεί ένα πλαίσιο για ηλεκτρικά οχήματα.
Εάν δεν χρησιμοποιείται EVP, απαιτείται EHB (Ηλεκτρονικός υδραυλικός ενισχυτής φρένων).Το EHB μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους, ο ένας είναι με συσσωρευτή υψηλής πίεσης, που συνήθως ονομάζεται υγρός τύπος.Το άλλο είναι ότι ο κινητήρας σπρώχνει απευθείας το έμβολο του κύριου κυλίνδρου, που συνήθως ονομάζεται ξηρός τύπος.Τα υβριδικά νέας ενέργειας οχήματα είναι βασικά τα πρώτα και ο τυπικός εκπρόσωπος του δεύτερου είναι το Bosch iBooster.
Ας δούμε πρώτα το EHB με συσσωρευτή υψηλής τάσης, που είναι στην πραγματικότητα μια βελτιωμένη έκδοση του ESP.Το ESP μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ένα είδος EHB, το ESP μπορεί να φρενάρει ενεργά.
Η αριστερή εικόνα είναι το σχηματικό διάγραμμα ενός τροχού του ESP:
α--βαλβίδα ελέγχου N225
b--δυναμική βαλβίδα ελέγχου υψηλής πίεσης N227
c--βαλβίδα εισαγωγής λαδιού
d--βαλβίδα εξόδου λαδιού
e--κύλινδρος φρένων
f--αντλία επιστροφής
g--ενεργός σερβομηχανισμός
h--συσσωρευτής χαμηλής πίεσης
Στο στάδιο της ώθησης, ο κινητήρας και ο συσσωρευτής δημιουργούν μια προπίεση έτσι ώστε η αντλία επιστροφής να αναρροφά το υγρό φρένων.Το N225 είναι κλειστό, το N227 ανοίγει και η βαλβίδα εισαγωγής λαδιού παραμένει ανοιχτή μέχρι να φρενάρει ο τροχός στην απαιτούμενη δύναμη πέδησης.
Η σύνθεση του EHB είναι βασικά η ίδια με εκείνη του ESP, με τη διαφορά ότι ο συσσωρευτής χαμηλής πίεσης αντικαθίσταται από έναν συσσωρευτή υψηλής πίεσης.Ο συσσωρευτής υψηλής πίεσης μπορεί να δημιουργήσει πίεση μία φορά και να τον χρησιμοποιήσει πολλές φορές, ενώ ο συσσωρευτής χαμηλής πίεσης του ESP μπορεί να δημιουργήσει πίεση μία φορά και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο μία φορά.Κάθε φορά που χρησιμοποιείται, το πιο βασικό εξάρτημα του ESP και το πιο ακριβές εξάρτημα της αντλίας εμβόλου πρέπει να αντέχουν σε υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση και η συνεχής και συχνή χρήση θα μειώσει τη διάρκεια ζωής του.Στη συνέχεια, υπάρχει η περιορισμένη πίεση του συσσωρευτή χαμηλής πίεσης.Γενικά, η μέγιστη δύναμη πέδησης είναι περίπου 0,5 g.Η τυπική δύναμη πέδησης είναι πάνω από 0,8 g και τα 0,5 g δεν είναι αρκετά.Στην αρχή του σχεδιασμού, το σύστημα πέδησης ελεγχόμενο από ESP χρησιμοποιήθηκε μόνο σε λίγες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, όχι περισσότερες από 10 φορές το χρόνο.Επομένως, το ESP δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συμβατικό σύστημα πέδησης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο περιστασιακά σε βοηθητικές ή έκτακτες καταστάσεις.
Η παραπάνω εικόνα δείχνει τον συσσωρευτή υψηλής πίεσης του Toyota EBC, ο οποίος μοιάζει κάπως με ένα ελατήριο αερίου.Η διαδικασία κατασκευής συσσωρευτών υψηλής πίεσης είναι ένα δύσκολο σημείο.Η Bosch αρχικά χρησιμοποίησε μπάλες αποθήκευσης ενέργειας.Η πρακτική έχει αποδείξει ότι οι συσσωρευτές υψηλής πίεσης με βάση το άζωτο είναι οι πλέον κατάλληλοι.
Η Toyota ήταν η πρώτη που εφάρμοσε το σύστημα EHB σε ένα αυτοκίνητο μαζικής παραγωγής, το οποίο ήταν το Prius πρώτης γενιάς (παράμετροι | εικόνα) που κυκλοφόρησε στα τέλη του 1997, και η Toyota το ονόμασε EBC.Όσον αφορά την ανάκτηση ενέργειας πέδησης, το EHB είναι πολύ βελτιωμένο σε σύγκριση με το παραδοσιακό EVP, επειδή είναι αποσυνδεδεμένο από το πεντάλ και μπορεί να είναι σύστημα σειράς.Ο κινητήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί πρώτα για ανάκτηση ενέργειας και στο τελικό στάδιο προστίθεται το φρενάρισμα.
Στα τέλη του 2000, η Bosch παρήγαγε επίσης το δικό της EHB, το οποίο χρησιμοποιήθηκε στη Mercedes-Benz SL500.Η Mercedes-Benz το ονόμασε SBC.Το σύστημα EHB της Mercedes-Benz χρησιμοποιήθηκε αρχικά σε οχήματα καυσίμων, ακριβώς ως βοηθητικό σύστημα.Το σύστημα ήταν πολύ περίπλοκο και είχε πάρα πολλούς σωλήνες και η Mercedes-Benz υπενθύμισε την E-Class (παράμετροι | εικόνες), την κατηγορία SL (παράμετροι | εικόνες) και τις κατηγορίες CLS (παράμετροι | Φωτογραφία) sedan, το κόστος συντήρησης είναι πολύ υψηλό και χρειάζονται περισσότερα από 20.000 γιουάν για την αντικατάσταση ενός SBC.Η Mercedes-Benz σταμάτησε να χρησιμοποιεί το SBC μετά το 2008. Η Bosch συνέχισε να βελτιστοποιεί αυτό το σύστημα και στράφηκε σε συσσωρευτές υψηλής πίεσης αζώτου.Το 2008, κυκλοφόρησε το HAS-HEV, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε υβριδικά οχήματα στην Ευρώπη και BYD στην Κίνα.
Στη συνέχεια, η TRW κυκλοφόρησε επίσης το σύστημα EHB, το οποίο η TRW ονόμασε SCB.Τα περισσότερα από τα υβριδικά της Ford σήμερα είναι SCB.
Το σύστημα EHB είναι πολύ περίπλοκο, ο συσσωρευτής υψηλής τάσης φοβάται τους κραδασμούς, η αξιοπιστία δεν είναι υψηλή, ο όγκος είναι επίσης μεγάλος, το κόστος είναι επίσης υψηλό, η διάρκεια ζωής αμφισβητείται επίσης και το κόστος συντήρησης είναι τεράστιο.Το 2010, η Hitachi κυκλοφόρησε το πρώτο ξηρό EHB στον κόσμο, το E-ACT, το οποίο είναι επίσης το πιο προηγμένο EHB αυτή τη στιγμή.ασθένειες.Ο κύκλος Ε&Α του E-ACT διαρκεί έως και 7 χρόνια, μετά από σχεδόν 5 χρόνια δοκιμών αξιοπιστίας.Μόλις το 2013 η Bosch παρουσίασε το iBooster πρώτης γενιάς και το iBooster δεύτερης γενιάς το 2016. Το iBooster δεύτερης γενιάς έφτασε στην ποιότητα του E-ACT της Hitachi και οι Ιάπωνες ήταν μπροστά από τη γερμανική γενιά στον τομέα του EHB.
Η παραπάνω εικόνα δείχνει τη δομή του E-ACT
Το ξηρό EHB οδηγεί απευθείας τη ράβδο ώθησης από τον κινητήρα και στη συνέχεια σπρώχνει το έμβολο του κύριου κυλίνδρου.Η περιστροφική δύναμη του κινητήρα μετατρέπεται σε δύναμη γραμμικής κίνησης μέσω της βίδας του κυλίνδρου (E-ACT).Ταυτόχρονα, η σφαιρική βίδα είναι επίσης μειωτήρας, ο οποίος μειώνει την ταχύτητα του κινητήρα σε Αυξημένη ροπή ωθεί το έμβολο του κύριου κυλίνδρου.Η αρχή είναι πολύ απλή.Ο λόγος για τον οποίο οι προηγούμενοι άνθρωποι δεν χρησιμοποίησαν αυτή τη μέθοδο είναι επειδή το σύστημα πέδησης του αυτοκινήτου έχει εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις αξιοπιστίας και πρέπει να επιφυλάσσεται επαρκής πλεονασμός απόδοσης.Η δυσκολία έγκειται στον κινητήρα, ο οποίος απαιτεί μικρό μέγεθος κινητήρα, υψηλή ταχύτητα (πάνω από 10.000 στροφές ανά λεπτό), μεγάλη ροπή και καλή απαγωγή θερμότητας.Ο μειωτήρας είναι επίσης δύσκολος και απαιτεί υψηλή ακρίβεια κατεργασίας.Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να γίνει βελτιστοποίηση του συστήματος με το υδραυλικό σύστημα του κύριου κυλίνδρου.Επομένως, το ξηρό EHB εμφανίστηκε σχετικά αργά.
Η παραπάνω εικόνα δείχνει την εσωτερική δομή του iBooster πρώτης γενιάς.
Το γρανάζι ατέρμονα χρησιμοποιείται για επιβράδυνση δύο σταδίων για την αύξηση της ροπής γραμμικής κίνησης.Η Tesla χρησιμοποιεί το iBooster πρώτης γενιάς παντού, καθώς και όλα τα νέα ενεργειακά οχήματα της Volkswagen και η Porsche 918 χρησιμοποιεί το iBooster πρώτης γενιάς, το Cadillac CT6 της GM και το Bolt EV της Chevrolet χρησιμοποιούν επίσης το iBooster πρώτης γενιάς.Αυτός ο σχεδιασμός λέγεται ότι μετατρέπει το 95% της αναγεννητικής ενέργειας πέδησης σε ηλεκτρική ενέργεια, βελτιώνοντας σημαντικά την εμβέλεια πλεύσης των οχημάτων νέας ενέργειας.Ο χρόνος απόκρισης είναι επίσης 75% μικρότερος από το σύστημα υγρού EHB με συσσωρευτή υψηλής πίεσης.
Η δεξιά εικόνα παραπάνω είναι το Μέρος # EHB-HBS001 Ηλεκτρικό υδραυλικό ενισχυτικό φρένων που είναι το ίδιο με την αριστερή εικόνα παραπάνω.Το αριστερό συγκρότημα είναι το iBooster δεύτερης γενιάς, το οποίο χρησιμοποιεί ατέρμονα γρανάζι δεύτερου σταδίου σε σφαιρική βίδα πρώτου σταδίου για επιβράδυνση, μειώνοντας σημαντικά την ένταση και βελτιώνοντας την ακρίβεια ελέγχου.Διαθέτουν προϊόντα τεσσάρων σειρών και το μέγεθος του ενισχυτή κυμαίνεται από 4,5 kN έως 8 kN και το 8kN μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα μικρό επιβατικό αυτοκίνητο 9 θέσεων.
Το IBC θα κυκλοφορήσει στην πλατφόρμα GM K2XX το 2018, που είναι η σειρά pickup της GM.Σημειώστε ότι πρόκειται για όχημα καυσίμων.Φυσικά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ηλεκτρικά οχήματα.
Ο σχεδιασμός και ο έλεγχος του υδραυλικού συστήματος είναι πολύπλοκοι, απαιτούν μακροπρόθεσμη συσσώρευση εμπειρίας και εξαιρετικές ικανότητες μηχανικής κατεργασίας, και πάντα υπήρχε ένα κενό σε αυτόν τον τομέα στην Κίνα.Με τα χρόνια, η κατασκευή της δικής της βιομηχανικής βάσης έχει παραμεληθεί και η αρχή του δανεισμού έχει υιοθετηθεί πλήρως.Επειδή το σύστημα πέδησης έχει απαιτήσεις εξαιρετικά υψηλής αξιοπιστίας, οι αναδυόμενες εταιρείες δεν μπορούν καθόλου να αναγνωριστούν από τους OEM.Επομένως, ο σχεδιασμός και η κατασκευή του υδραυλικού τμήματος του υδραυλικού συστήματος πέδησης του αυτοκινήτου μονοπωλούνται πλήρως από κοινοπραξίες ή ξένες εταιρείες και για να σχεδιαστεί και να παραχθεί το σύστημα EHB, είναι απαραίτητο να γίνει η σύνδεση και ο συνολικός σχεδιασμός με το υδραυλικό τμήμα, το οποίο οδηγεί σε ολόκληρο το σύστημα EHB.Πλήρες μονοπώλιο ξένων εταιρειών.
Εκτός από το EHB, υπάρχει ένα προηγμένο σύστημα πέδησης, το EMB, το οποίο είναι σχεδόν τέλειο στη θεωρία.Εγκαταλείπει όλα τα υδραυλικά συστήματα και έχει χαμηλό κόστος.Ο χρόνος απόκρισης του ηλεκτρονικού συστήματος είναι μόνο 90 χιλιοστά του δευτερολέπτου, που είναι πολύ πιο γρήγορος από το iBooster.Υπάρχουν όμως πολλές ελλείψεις.Μειονέκτημα 1. Δεν υπάρχει εφεδρικό σύστημα, το οποίο απαιτεί εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία.Ειδικότερα, το σύστημα ισχύος πρέπει να είναι απολύτως σταθερό, ακολουθούμενο από την ανοχή σφαλμάτων του συστήματος επικοινωνίας του διαύλου.Η σειριακή επικοινωνία κάθε κόμβου στο σύστημα πρέπει να έχει ανοχή σφαλμάτων.Ταυτόχρονα, το σύστημα χρειάζεται τουλάχιστον δύο CPU για να εξασφαλίσει αξιοπιστία.Μειονέκτημα 2. Ανεπαρκής δύναμη πέδησης.Το σύστημα EMB πρέπει να βρίσκεται στο hub.Το μέγεθος της πλήμνης καθορίζει το μέγεθος του κινητήρα, ο οποίος με τη σειρά του καθορίζει ότι η ισχύς του κινητήρα δεν μπορεί να είναι πολύ μεγάλη, ενώ τα συνηθισμένα αυτοκίνητα απαιτούν ισχύ πέδησης 1-2 KW, κάτι που είναι επί του παρόντος αδύνατο για κινητήρες μικρού μεγέθους.Για να φτάσετε στα ύψη, η τάση εισόδου πρέπει να αυξηθεί πολύ, και ακόμα και τότε είναι πολύ δύσκολο.Μειονέκτημα 3. Η θερμοκρασία περιβάλλοντος εργασίας είναι υψηλή, η θερμοκρασία κοντά στα τακάκια των φρένων είναι τόσο υψηλή όσο εκατοντάδες μοίρες και το μέγεθος του κινητήρα καθορίζει ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο ένας κινητήρας μόνιμου μαγνήτη και ο μόνιμος μαγνήτης θα απομαγνητιστεί σε υψηλές θερμοκρασίες .Ταυτόχρονα, ορισμένα εξαρτήματα ημιαγωγών του EMB πρέπει να λειτουργούν κοντά στα τακάκια των φρένων.Κανένα στοιχείο ημιαγωγού δεν μπορεί να αντέξει τόσο υψηλή θερμοκρασία και ο περιορισμός του όγκου καθιστά αδύνατη την προσθήκη συστήματος ψύξης.Μειονέκτημα 4. Είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί ένα αντίστοιχο σύστημα για το σασί, και είναι δύσκολο να διαμορφωθεί η σχεδίαση, με αποτέλεσμα εξαιρετικά υψηλό κόστος ανάπτυξης.
Το πρόβλημα της ανεπαρκούς δύναμης πέδησης του EMB μπορεί να μην λυθεί, επειδή όσο ισχυρότερος είναι ο μαγνητισμός του μόνιμου μαγνήτη, τόσο χαμηλότερο είναι το σημείο θερμοκρασίας Curie και το EMB δεν μπορεί να ξεπεράσει το φυσικό όριο.Ωστόσο, εάν μειωθούν οι απαιτήσεις για τη δύναμη πέδησης, το EMB μπορεί να είναι ακόμα πρακτικό.Το τρέχον ηλεκτρονικό σύστημα στάθμευσης EPB είναι πέδηση EMB.Στη συνέχεια, υπάρχει το EMB εγκατεστημένο στον πίσω τροχό που δεν απαιτεί υψηλή δύναμη πέδησης, όπως το Audi R8 E-TRON.
Ο μπροστινός τροχός του Audi R8 E-TRON εξακολουθεί να είναι παραδοσιακός υδραυλικός σχεδιασμός και ο πίσω τροχός είναι EMB.
Η παραπάνω εικόνα δείχνει το σύστημα EMB του R8 E-TRON.
Μπορούμε να δούμε ότι η διάμετρος του κινητήρα μπορεί να είναι περίπου όσο το μικρό δάχτυλο.Όλοι οι κατασκευαστές συστημάτων πέδησης όπως οι NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex και Wabco εργάζονται σκληρά για το EMB.Δεν θα μείνουν φυσικά και οι Bosch, Continental και ZF TRW.Αλλά το EMB μπορεί να μην μπορέσει ποτέ να αντικαταστήσει το υδραυλικό σύστημα πέδησης.
Ώρα δημοσίευσης: 16 Μαΐου 2022