Minule jsme diskutovali o elektrických vakuových pumpách (zkráceně EVP).Jak vidíme, EVP má mnoho výhod.EVP mají také mnoho nevýhod, včetně hluku.V oblasti plošiny kvůli nízkému tlaku vzduchu nemůže EVP poskytovat stejně vysoký stupeň podtlaku jako v rovině a pomoc podtlakového posilovače je špatná a síla na pedál se zvětší.Nejfatálnější nedostatky jsou dva.Jedním z nich je životnost.Některé levné EVP mají životnost méně než 1000 hodin.Druhým je plýtvání energií.Všichni víme, že když elektrické vozidlo jede setrvačností nebo brzdí, třecí síla může pohánět motor, aby se otáčel a generoval proud.Tyto proudy mohou nabíjet baterii a ukládat tuto energii.Jedná se o rekuperaci brzdné energie.Nepodceňujte tuto energii.V cyklu NEDC kompaktního vozu, pokud lze brzdnou energii plně rekuperovat, může ušetřit asi 17 %.V typických městských podmínkách může poměr energie spotřebované brzděním vozidla k celkové energii jízdy dosáhnout 50 %.Je vidět, že pokud lze zlepšit rychlost rekuperace brzdné energie, lze výrazně prodloužit cestovní dojezd a zlepšit hospodárnost vozidla.EVP je zapojen paralelně s brzdovým systémem, což znamená, že regenerativní brzdná síla motoru je přímo superponována na původní třecí brzdnou sílu a původní třecí brzdná síla není upravována.Míra rekuperace energie je nízká, pouze asi 5 % z Bosch iBooster zmíněných později.Kromě toho je brzdný komfort špatný a spojení a přepínání motorového regenerativního brzdění a třecího brzdění způsobí rázy.
Výše uvedený obrázek ukazuje schéma SCB
I tak je EVP stále hojně využíváno, protože prodeje elektromobilů jsou nízké a také konstrukční schopnosti domácího podvozku jsou velmi špatné.Většina z nich jsou zkopírované podvozky.Navrhnout podvozek pro elektromobily je téměř nemožné.
Pokud se nepoužívá EVP, je vyžadován EHB (Electronic Hydraulic Brake Booster).EHB lze rozdělit na dva typy, jeden je s vysokotlakým akumulátorem, obvykle nazývaný mokrý typ.Druhým je, že motor přímo tlačí píst hlavního válce, obvykle nazývaný suchý typ.Hybridní nová energetická vozidla jsou v podstatě první a typickým představitelem druhé generace je Bosch iBooster.
Podívejme se nejprve na EHB s vysokonapěťovým akumulátorem, což je vlastně vylepšená verze ESP.ESP lze také považovat za druh EHB, ESP může aktivně brzdit.
Levý obrázek je schematický diagram kola ESP:
a-regulační ventil N225
b-dynamický řídicí vysokotlaký ventil N227
c--přívodní ventil oleje
d--výtokový ventil oleje
e-brzdový válec
f-zpětné čerpadlo
g-aktivní servo
h--nízkotlaký akumulátor
Ve fázi posilování motor a akumulátor vytvářejí předtlak, takže zpětné čerpadlo nasává brzdovou kapalinu.N225 se uzavře, N227 se otevře a ventil přívodu oleje zůstane otevřený, dokud není kolo zabrzděno na požadovanou brzdnou sílu.
Složení EHB je v zásadě stejné jako u ESP, až na to, že nízkotlaký akumulátor je nahrazen vysokotlakým akumulátorem.Vysokotlaký akumulátor může vytvořit tlak jednou a použít jej vícekrát, zatímco nízkotlaký akumulátor ESP může vytvořit tlak jednou a může být použit pouze jednou.Při každém použití musí nejzákladnější součást ESP a nejpřesnější součást plunžrového čerpadla odolat vysoké teplotě a vysokému tlaku a nepřetržité a časté používání zkracuje její životnost.Pak je tu omezený tlak nízkotlakého akumulátoru.Obecně platí, že maximální brzdná síla je asi 0,5 g.Standardní brzdná síla je nad 0,8g a 0,5g zdaleka nestačí.Na začátku návrhu byl brzdový systém řízený ESP používán pouze v několika nouzových situacích, ne více než 10krát ročně.Proto nelze ESP použít jako konvenční brzdový systém a lze jej použít pouze příležitostně v pomocných nebo nouzových situacích.
Na obrázku nahoře je vysokotlaký akumulátor Toyota EBC, který je trochu podobný plynové pružině.Výrobní proces vysokotlakých akumulátorů je obtížný bod.Bosch zpočátku používal koule pro skladování energie.Praxe ukázala, že nejvhodnější jsou vysokotlaké akumulátory na bázi dusíku.
Toyota jako první aplikovala systém EHB na sériově vyráběný vůz, kterým byl Prius první generace (parametry | obrázek) uvedený na trh na konci roku 1997 a Toyota jej pojmenovala EBC.Pokud jde o rekuperaci brzdné energie, EHB je ve srovnání s tradičním EVP výrazně vylepšen, protože je odpojen od pedálu a může být sériovým systémem.Motor lze nejprve použít pro rekuperaci energie a v konečné fázi se přidá brzdění.
Koncem roku 2000 vyrobil Bosch také vlastní EHB, který byl použit na Mercedes-Benz SL500.Mercedes-Benz jej pojmenoval SBC.Systém EHB společnosti Mercedes-Benz byl původně používán ve vozidlech s pohonnými hmotami, jen jako pomocný systém.Systém byl příliš komplikovaný a měl příliš mnoho potrubí a Mercedes-Benz stáhl sedan třídy E (parametry | obrázky), třídy SL (parametry | obrázky) a třídy CLS (parametry | fotografie), náklady na údržbu jsou velmi vysoké. vysoká a výměna SBC vyžaduje více než 20 000 juanů.Mercedes-Benz přestal SBC používat po roce 2008. Bosch pokračoval v optimalizaci tohoto systému a přešel na dusíkové vysokotlaké akumulátory.V roce 2008 uvedla na trh HAS-HEV, který je široce používán v hybridních vozidlech v Evropě a BYD v Číně.
Následně TRW spustila i systém EHB, který TRW pojmenoval SCB.Většina dnešních hybridů Fordu jsou SCB.
Systém EHB je příliš komplikovaný, vysokonapěťový akumulátor se bojí vibrací, spolehlivost není vysoká, objem je také velký, náklady jsou také vysoké, životnost je také zpochybňována a náklady na údržbu jsou obrovské.V roce 2010 uvedla společnost Hitachi na trh první suchý EHB na světě, konkrétně E-ACT, který je v současnosti také nejpokročilejším EHB.neduhy.Cyklus výzkumu a vývoje E-ACT je dlouhý až 7 let, po téměř 5 letech testování spolehlivosti.Až v roce 2013 uvedl Bosch na trh iBooster první generace, v roce 2016 pak iBooster druhé generace. Druhá generace iBooster dosáhla kvalit E-ACT od Hitachi a Japonci předstihli německou generaci v oblasti EHB.
Výše uvedený obrázek ukazuje strukturu E-ACT
Suchý EHB přímo pohání tlačnou tyč motorem a poté tlačí píst hlavního válce.Rotační síla motoru se převádí na lineární pohybovou sílu pomocí válečkového šroubu (E-ACT).Kulový šroub je zároveň také reduktorem, který snižuje otáčky motoru na Zvýšený kroutící moment tlačí píst hlavního válce.Princip je velmi jednoduchý.Důvod, proč předchozí lidé tuto metodu nepoužívali, je ten, že brzdový systém automobilu má extrémně vysoké požadavky na spolehlivost a je třeba si vyhradit dostatečnou výkonovou redundanci.Potíž spočívá v motoru, který vyžaduje malou velikost motoru, vysokou rychlost (přes 10 000 otáček za minutu), velký točivý moment a dobrý odvod tepla.Reduktor je také obtížný a vyžaduje vysokou přesnost obrábění.Zároveň je nutné provést optimalizaci systému s hydraulickým systémem hlavního válce.Suchá EHB se proto objevila poměrně pozdě.
Obrázek výše ukazuje vnitřní strukturu iBooster první generace.
Šnekové kolo se používá pro dvoustupňové zpomalení pro zvýšení momentu lineárního pohybu.Tesla celoplošně používá iBooster první generace, stejně jako všechna nová energetická vozidla Volkswagen a Porsche 918 používají iBooster první generace, Cadillac CT6 od GM a Bolt EV od Chevroletu také používají iBooster první generace.Tato konstrukce údajně přeměňuje 95 % energie regenerativního brzdění na elektřinu, což výrazně zlepšuje dojezd nových energetických vozidel.Doba odezvy je také o 75 % kratší než u mokrého systému EHB s vysokotlakým akumulátorem.
Pravý obrázek nahoře je naše číslo dílu EHB-HBS001 elektrický hydraulický posilovač brzd, který je stejný jako levý obrázek výše.Levá sestava je iBooster druhé generace, která ke zpomalení využívá šnekový převod druhého stupně a kuličkový šroub prvního stupně, což výrazně snižuje objem a zlepšuje přesnost ovládání.Mají čtyři sériové produkty a velikost posilovače se pohybuje od 4,5 kN do 8 kN a 8 kN lze použít na 9místný malý osobní automobil.
IBC bude spuštěna na platformě GM K2XX v roce 2018, což je řada pickupů GM.Všimněte si, že se jedná o vozidlo na palivo.Používat lze samozřejmě i elektromobily.
Konstrukce a ovládání hydraulického systému jsou složité, vyžadují dlouhodobou akumulaci zkušeností a vynikající obráběcí schopnosti a v Číně vždy existovala mezera v tomto oboru.V průběhu let byla opomíjena výstavba vlastní průmyslové základny a zcela převzat princip půjčování;protože brzdový systém má extrémně vysoké požadavky na spolehlivost, začínající společnosti nemohou být OEM vůbec rozpoznány.Proto je návrh a výroba hydraulické části hydraulického brzdového systému automobilu zcela monopolizována společnými podniky nebo zahraničními společnostmi a pro navržení a výrobu systému EHB je nutné provést dokování a celkový návrh s hydraulická část, která vede k celému systému EHB.Úplný monopol zahraničních společností.
Kromě EHB existuje pokročilý brzdový systém EMB, který je teoreticky téměř dokonalý.Opouští všechny hydraulické systémy a má nízkou cenu.Doba odezvy elektronického systému je pouhých 90 milisekund, což je mnohem rychleji než iBooster.Nedostatků je ale mnoho.Nevýhoda 1. Neexistuje žádný záložní systém, který vyžaduje extrémně vysokou spolehlivost.Zejména musí být napájecí systém absolutně stabilní, následovaný odolností proti poruchám sběrnicového komunikačního systému.Sériová komunikace každého uzlu v systému musí mít odolnost proti chybám.Systém zároveň potřebuje k zajištění spolehlivosti alespoň dva CPU.Nevýhoda 2. Nedostatečná brzdná síla.Systém EMB musí být v náboji.Velikost náboje určuje velikost motoru, což zase určuje, že výkon motoru nemůže být příliš velký, zatímco běžná auta vyžadují brzdný výkon 1-2KW, což je v současné době u malých motorů nemožné.Pro dosažení výšek je nutné značně zvýšit vstupní napětí a i tak je to velmi obtížné.Nevýhoda 3. Teplota pracovního prostředí je vysoká, teplota v blízkosti brzdových destiček je až stovky stupňů a velikost motoru určuje, že lze použít pouze motor s permanentními magnety a permanentní magnet se při vysokých teplotách demagnetizuje .Zároveň některé polovodičové součástky EMB potřebují pracovat v blízkosti brzdových destiček.Žádné polovodičové součástky nevydrží tak vysokou teplotu a omezení objemu znemožňuje přidání chladicího systému.Nevýhoda 4. Je nutné vyvinout odpovídající systém pro podvozek a je obtížné modularizovat konstrukci, což má za následek extrémně vysoké náklady na vývoj.
Problém nedostatečné brzdné síly EMB nemusí být vyřešen, protože čím silnější je magnetismus permanentního magnetu, tím nižší je Curieův teplotní bod a EMB nemůže prolomit fyzikální limit.Pokud se však požadavky na brzdnou sílu sníží, může být EMB stále praktické.Současný elektronický parkovací systém EPB je brzdění EMB.Pak je tu EMB nainstalovaný na zadním kole, který nevyžaduje velkou brzdnou sílu, jako je Audi R8 E-TRON.
Přední kolo Audi R8 E-TRON je stále tradiční hydraulické konstrukce a zadní kolo je EMB.
Obrázek nahoře ukazuje EMB systém R8 E-TRON.
Vidíme, že průměr motoru může být asi tak velký jako malíček.Všichni výrobci brzdových systémů jako NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex a Wabco usilovně pracují na EMB.Zahálet samozřejmě nezahálí ani Bosch, Continental a ZF TRW.Ale EMB možná nikdy nebude schopen nahradit hydraulický brzdový systém.
Čas odeslání: 16. května 2022