La última vez que hablamos de las bombas de vacío eléctricas (EVP, en resumen).Como podemos ver, hay muchas ventajas de los EVP.Los EVP también tienen muchas desventajas, incluido el ruido.En el área de meseta, debido a la baja presión de aire, el EVP no puede proporcionar el mismo alto grado de vacío que en el área plana, y la asistencia del amplificador de vacío es deficiente y la fuerza del pedal será mayor.Hay dos deficiencias fatales.Uno es la vida útil.Algunos EVP baratos tienen una vida útil de menos de 1000 horas.El otro es el desperdicio de energía.Todos sabemos que cuando un vehículo eléctrico se desliza o frena, la fuerza de fricción puede hacer que el motor gire para generar corriente.Estas corrientes pueden cargar la batería y almacenar esta energía.Esta es la recuperación de energía de frenado.No subestimes esta energía.En el ciclo NEDC de un automóvil compacto, si la energía de frenado se puede recuperar por completo, se puede ahorrar alrededor del 17 %.En condiciones urbanas típicas, la relación entre la energía consumida por el frenado del vehículo y la energía de conducción total puede alcanzar el 50 %.Se puede ver que si se puede mejorar la tasa de recuperación de energía de frenado, se puede ampliar mucho el rango de crucero y se puede mejorar la economía del vehículo.El EVP está conectado en paralelo con el sistema de frenado, lo que significa que la fuerza de frenado regenerativa del motor se superpone directamente a la fuerza de frenado por fricción original, y la fuerza de frenado por fricción original no se ajusta.La tasa de recuperación de energía es baja, solo alrededor del 5% del Bosch iBooster mencionado más adelante.Además, la comodidad de frenado es deficiente y el acoplamiento y la conmutación del frenado regenerativo del motor y el frenado por fricción producirán golpes.
La imagen de arriba muestra el esquema SCB
Aun así, EVP todavía se usa ampliamente, porque las ventas de vehículos eléctricos son bajas y la capacidad de diseño de chasis doméstico también es muy pobre.La mayoría de ellos son chasis copiados.Es casi imposible diseñar un chasis para vehículos eléctricos.
Si no se usa EVP, se requiere EHB (refuerzo de freno hidráulico electrónico).EHB se puede dividir en dos tipos, uno es con un acumulador de alta presión, generalmente llamado tipo húmedo.La otra es que el motor empuja directamente el pistón del cilindro maestro, generalmente llamado tipo seco.Los vehículos híbridos de nueva energía son básicamente los primeros, y el representante típico de los segundos es el Bosch iBooster.
Veamos primero el EHB con un acumulador de alto voltaje, que en realidad es una versión mejorada del ESP.ESP también puede considerarse como una especie de EHB, ESP puede frenar activamente.
La imagen de la izquierda es el diagrama esquemático de una rueda de ESP:
a--válvula de control N225
b--válvula de alta presión de control dinámico N227
c-válvula de entrada de aceite
d--válvula de salida de aceite
e-cilindro de freno
f - bomba de retorno
g - servo activo
h--acumulador de baja presión
En la etapa de refuerzo, el motor y el acumulador generan una prepresión para que la bomba de retorno aspire el líquido de frenos.N225 está cerrado, N227 está abierto y la válvula de entrada de aceite permanece abierta hasta que la rueda se frena con la fuerza de frenado requerida.
La composición de EHB es básicamente la misma que la de ESP, excepto que el acumulador de baja presión se reemplaza por un acumulador de alta presión.El acumulador de alta presión puede generar presión una vez y usarla varias veces, mientras que el acumulador de baja presión de ESP puede generar presión una vez y solo puede usarse una vez.Cada vez que se usa, el componente más central del ESP y el componente más preciso de la bomba de émbolo tienen que soportar altas temperaturas y altas presiones, y el uso continuo y frecuente reducirá su vida útil.Luego está la presión limitada del acumulador de baja presión.En general, la fuerza de frenado máxima es de aproximadamente 0,5 g.La fuerza de frenado estándar está por encima de 0,8 gy 0,5 g está lejos de ser suficiente.Al comienzo del diseño, el sistema de frenado controlado por ESP solo se usaba en algunas situaciones de emergencia, no más de 10 veces al año.Por lo tanto, el ESP no se puede usar como un sistema de frenado convencional y solo se puede usar ocasionalmente en situaciones auxiliares o de emergencia.
La imagen de arriba muestra el acumulador de alta presión de Toyota EBC, que es algo similar a un resorte de gas.El proceso de fabricación de acumuladores de alta presión es un punto difícil.Bosch utilizó inicialmente bolas de almacenamiento de energía.La práctica ha demostrado que los acumuladores de alta presión a base de nitrógeno son los más adecuados.
Toyota fue el primero en aplicar el sistema EHB a un automóvil producido en masa, que fue el Prius de primera generación (parámetros | imagen) lanzado a fines de 1997, y Toyota lo llamó EBC.En cuanto a la recuperación de la energía de frenado, EHB mejora mucho respecto al EVP tradicional, ya que está desacoplado del pedal y puede ser un sistema en serie.El motor se puede usar primero para la recuperación de energía y se agrega el frenado en la etapa final.
A finales de 2000, Bosch también produjo su propio EHB, que se utilizó en el Mercedes-Benz SL500.Mercedes-Benz lo llamó SBC.El sistema EHB de Mercedes-Benz se usó originalmente en vehículos de combustible, solo como un sistema auxiliar.El sistema era demasiado complicado y tenía demasiadas tuberías, y Mercedes-Benz recordó el sedán Clase E (parámetros | imágenes), clase SL (parámetros | imágenes) y clase CLS (parámetros | Foto), el costo de mantenimiento es muy alto, y se necesitan más de 20,000 yuanes para reemplazar un SBC.Mercedes-Benz dejó de usar el SBC después de 2008. Bosch continuó optimizando este sistema y cambió a acumuladores de alta presión de nitrógeno.En 2008, lanzó HAS-HEV, que se usa ampliamente en vehículos híbridos en Europa y BYD en China.
Posteriormente, TRW también lanzó el sistema EHB, que TRW denominó SCB.La mayoría de los híbridos de Ford en la actualidad son SCB.
El sistema EHB es demasiado complicado, el acumulador de alto voltaje teme la vibración, la confiabilidad no es alta, el volumen también es grande, el costo también es alto, la vida útil también se cuestiona y el costo de mantenimiento es enorme.En 2010, Hitachi lanzó el primer EHB seco del mundo, a saber, E-ACT, que también es el EHB más avanzado en la actualidad.malesEl ciclo de I+D de E-ACT dura hasta 7 años, después de casi 5 años de pruebas de fiabilidad.No fue hasta 2013 que Bosch lanzó el iBooster de primera generación y el iBooster de segunda generación en 2016. El iBooster de segunda generación alcanzó la calidad del E-ACT de Hitachi, y los japoneses se adelantaron a la generación alemana en el campo de EHB.
La imagen de arriba muestra la estructura de E-ACT
El EHB seco impulsa directamente la varilla de empuje por el motor y luego empuja el pistón del cilindro maestro.La fuerza de rotación del motor se convierte en una fuerza de movimiento lineal a través del tornillo de rodillos (E-ACT).Al mismo tiempo, el husillo de bolas también es un reductor, lo que reduce la velocidad del motor para aumentar el par empuja el pistón del cilindro maestro.El principio es muy simple.La razón por la que las personas anteriores no usaron este método es porque el sistema de frenado del automóvil tiene requisitos de confiabilidad extremadamente altos y se debe reservar suficiente redundancia de rendimiento.La dificultad radica en el motor, que requiere un tamaño pequeño del motor, una alta velocidad (más de 10.000 revoluciones por minuto), un gran par y una buena disipación de calor.El reductor también es difícil y requiere una alta precisión de mecanizado.Al mismo tiempo, es necesario optimizar el sistema con el sistema hidráulico del cilindro maestro.Por lo tanto, el EHB seco apareció relativamente tarde.
La imagen de arriba muestra la estructura interna del iBooster de primera generación.
El engranaje helicoidal se utiliza para la desaceleración de dos etapas para aumentar el par de movimiento lineal.Tesla usa el iBooster de primera generación en todos los ámbitos, así como todos los vehículos de nueva energía de Volkswagen y el Porsche 918 usan el iBooster de primera generación, el Cadillac CT6 de GM y el Bolt EV de Chevrolet también usan el iBooster de primera generación.Se dice que este diseño convierte el 95% de la energía de frenado regenerativo en electricidad, mejorando en gran medida la autonomía de los vehículos de nueva energía.El tiempo de respuesta también es un 75% más corto que el sistema EHB húmedo con acumulador de alta presión.
La imagen de arriba a la derecha es nuestra Parte # EHB-HBS001 Refuerzo de freno hidráulico eléctrico que es igual a la imagen de arriba a la izquierda.El conjunto de la izquierda es el iBooster de segunda generación, que utiliza un engranaje helicoidal de segunda etapa a un tornillo de bola de primera etapa para la desaceleración, lo que reduce en gran medida el volumen y mejora la precisión del control.Tienen cuatro series de productos y el tamaño del refuerzo varía de 4,5 kN a 8 kN, y 8 kN se pueden usar en un automóvil de pasajeros pequeño de 9 asientos.
IBC se lanzará en la plataforma GM K2XX en 2018, que es la serie de camionetas GM.Tenga en cuenta que este es un vehículo de combustible.Por supuesto, también se pueden utilizar vehículos eléctricos.
El diseño y el control del sistema hidráulico son complejos y requieren una acumulación de experiencia a largo plazo y excelentes capacidades de mecanizado, y siempre ha habido espacios en blanco en este campo en China.A lo largo de los años, se ha descuidado la construcción de su propia base industrial y se ha adoptado por completo el principio del préstamo;Debido a que el sistema de frenado tiene requisitos de confiabilidad extremadamente altos, los OEM no pueden reconocer a las empresas emergentes en absoluto.Por lo tanto, el diseño y la fabricación de la parte hidráulica del sistema de frenos hidráulicos del automóvil están completamente monopolizados por empresas conjuntas o empresas extranjeras, y para diseñar y producir el sistema EHB, es necesario realizar el diseño general y de acoplamiento con la parte hidráulica, que conduce a todo el sistema EHB.Monopolio total de las empresas extranjeras.
Además de EHB, hay un sistema de frenado avanzado, EMB, que es casi perfecto en teoría.Abandona todos los sistemas hidráulicos y tiene un bajo costo.El tiempo de respuesta del sistema electrónico es de tan solo 90 milisegundos, mucho más rápido que iBooster.Pero hay muchas deficiencias.Desventaja 1. No hay un sistema de respaldo, lo que requiere una confiabilidad extremadamente alta.En particular, el sistema de energía debe ser absolutamente estable, seguido de la tolerancia a fallas del sistema de comunicación del bus.La comunicación serial de cada nodo del sistema debe tener tolerancia a fallas.Al mismo tiempo, el sistema necesita al menos dos CPU para garantizar la confiabilidad.Desventaja 2. Fuerza de frenado insuficiente.El sistema EMB debe estar en el concentrador.El tamaño del cubo determina el tamaño del motor, lo que a su vez determina que la potencia del motor no puede ser demasiado grande, mientras que los automóviles comunes requieren 1-2 KW de potencia de frenado, lo que actualmente es imposible para los motores de tamaño pequeño.Para alcanzar las alturas, el voltaje de entrada debe aumentarse mucho, e incluso así es muy difícil.Desventaja 3. La temperatura ambiente de trabajo es alta, la temperatura cerca de las pastillas de freno es tan alta como cientos de grados, y el tamaño del motor determina que solo se puede usar un motor de imán permanente, y el imán permanente se desmagnetizará a altas temperaturas .Al mismo tiempo, algunos componentes semiconductores de EMB deben funcionar cerca de las pastillas de freno.Ningún componente semiconductor puede soportar una temperatura tan alta y la limitación de volumen hace que sea imposible agregar un sistema de enfriamiento.Desventaja 4. Es necesario desarrollar un sistema correspondiente para el chasis y es difícil modularizar el diseño, lo que resulta en costos de desarrollo extremadamente altos.
Es posible que el problema de la fuerza de frenado insuficiente de EMB no se resuelva, porque cuanto más fuerte es el magnetismo del imán permanente, menor es el punto de temperatura de Curie y EMB no puede romper el límite físico.Sin embargo, si se reducen los requisitos de fuerza de frenado, EMB aún puede ser práctico.El actual sistema electrónico de aparcamiento EPB es EMB de frenado.Luego está el EMB instalado en la rueda trasera que no requiere una gran fuerza de frenado, como el Audi R8 E-TRON.
La rueda delantera del Audi R8 E-TRON sigue siendo un diseño hidráulico tradicional y la rueda trasera es un EMB.
La imagen de arriba muestra el sistema EMB del R8 E-TRON.
Podemos ver que el diámetro del motor puede ser del tamaño del dedo meñique.Todos los fabricantes de sistemas de frenos como NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex y Wabco están trabajando duro en EMB.Por supuesto, Bosch, Continental y ZF TRW tampoco estarán ociosos.Pero es posible que EMB nunca pueda reemplazar el sistema de frenado hidráulico.
Hora de publicación: 16-may-2022