Viime kerralla olemme keskustelleet sähköisistä tyhjiöpumpuista (lyhyesti EVP).Kuten näemme, EVP:llä on monia etuja.EVP:llä on myös monia haittoja, mukaan lukien melu.Tasangolla matalan ilmanpaineen vuoksi EVP ei pysty tarjoamaan yhtä suurta tyhjiöastetta kuin tasangolla ja alipainevahvistimen apu on huono ja poljinvoima kasvaa.Siinä on kaksi kohtalokkainta puutetta.Yksi on elinikä.Joidenkin halpojen EVP:iden käyttöikä on alle 1 000 tuntia.Toinen on energian tuhlausta.Tiedämme kaikki, että kun sähköajoneuvo rullaa tai jarruttaa, kitkavoima voi saada moottorin pyörimään virran tuottamiseksi.Nämä virrat voivat ladata akun ja varastoida tämän energian.Tämä on jarrutusenergian talteenottoa.Älä aliarvioi tätä energiaa.Kompaktiauton NEDC-syklissä, jos jarrutusenergia voidaan ottaa täysin talteen, se voi säästää noin 17 %.Tyypillisissä kaupunkiolosuhteissa ajoneuvon jarrutuksen kuluttaman energian suhde ajoenergiaan voi olla jopa 50 %.Voidaan nähdä, että jos jarrutusenergian talteenottoastetta voidaan parantaa, voidaan matkamatkaa huomattavasti pidentää ja ajoneuvon taloudellisuutta parantaa.EVP on kytketty rinnan jarrujärjestelmän kanssa, mikä tarkoittaa, että moottorin regeneratiivinen jarrutusvoima kohdistuu suoraan alkuperäiseen kitkajarrutusvoimaan, eikä alkuperäistä kitkajarrutusvoimaa säädetä.Energian talteenottoaste on alhainen, vain noin 5 % myöhemmin mainitusta Bosch iBoosterista.Lisäksi jarrutusmukavuus on huono ja moottorin hyötyjarrutuksen ja kitkajarrutuksen kytkeminen ja kytkeminen aiheuttaa iskuja.
Yllä oleva kuva näyttää SCB-kaavion
Siitä huolimatta EVP on edelleen laajalti käytössä, koska sähköajoneuvojen myynti on vähäistä ja myös kotimainen alustasuunnittelukyky on erittäin huono.Suurin osa niistä on kopioituja runkoja.Sähköajoneuvojen alustan suunnittelu on lähes mahdotonta.
Jos EVP:tä ei käytetä, tarvitaan EHB (Electronic Hydraulic Brake Booster).EHB voidaan jakaa kahteen tyyppiin, joista toisessa on korkeapaineakku, jota yleensä kutsutaan märkätyypiksi.Toinen on, että moottori työntää suoraan pääsylinterin mäntää, jota yleensä kutsutaan kuivatyypiksi.Hybridi-uudet energiaajoneuvot ovat pohjimmiltaan edellinen, ja jälkimmäisen tyypillinen edustaja on Bosch iBooster.
Katsotaanpa ensin EHB:tä korkeajänniteakulla, joka on itse asiassa paranneltu versio ESP:stä.ESP:tä voidaan pitää myös eräänlaisena EHB:nä, ESP voi jarruttaa aktiivisesti.
Vasemmassa kuvassa on ESP:n pyörän kaavio:
a--säätöventtiili N225
b--dynaaminen korkeapaineventtiili N227
c -- öljyn tuloventtiili
d--öljyn poistoventtiili
e--jarrusylinteri
f--paluupumppu
g - aktiivinen servo
h - matalapaineakku
Tehostusvaiheessa moottori ja akku muodostavat esipaineen, jolloin paluupumppu imee jarrunestettä.N225 sulkeutuu, N227 avataan ja öljyn tuloventtiili pysyy auki, kunnes pyörää jarrutetaan vaadittuun jarrutusvoimakkuuteen.
EHB:n koostumus on periaatteessa sama kuin ESP:n, paitsi että matalapaineakku korvataan korkeapaineakulla.Korkeapaineakku voi kasvattaa painetta kerran ja käyttää sitä useita kertoja, kun taas ESP:n matalapaineakku voi kasvattaa painetta kerran ja sitä voidaan käyttää vain kerran.Joka kerta kun sitä käytetään, ESP:n ydinkomponentin ja mäntäpumpun tarkimman komponentin on kestettävä korkeaa lämpötilaa ja korkeaa painetta, ja jatkuva ja toistuva käyttö lyhentää sen käyttöikää.Sitten on matalapaineakun rajoitettu paine.Yleensä suurin jarrutusvoima on noin 0,5 g.Vakiojarrutusvoima on yli 0,8 g, ja 0,5 g ei riitä.ESP-ohjattua jarrujärjestelmää käytettiin suunnittelun alussa vain muutamissa hätätilanteissa, enintään 10 kertaa vuodessa.Siksi ESP:tä ei voida käyttää perinteisenä jarrujärjestelmänä, ja sitä voidaan käyttää vain satunnaisesti apu- tai hätätilanteissa.
Yllä olevassa kuvassa on Toyota EBC:n korkeapaineakku, joka muistuttaa jonkin verran kaasujousta.Korkeapaineakkujen valmistusprosessi on vaikea kohta.Bosch käytti alun perin energiaa varastoivia palloja.Käytäntö on osoittanut, että typpipohjaiset korkeapaineakut ovat sopivimpia.
Toyota otti ensimmäisenä käyttöön EHB-järjestelmän massatuotantoon, joka oli vuoden 1997 lopulla lanseerattu ensimmäisen sukupolven Prius (parametrit | kuva), ja Toyota antoi sille nimen EBC.Jarruenergian talteenoton kannalta EHB on huomattavasti parempi kuin perinteisessä EVP:ssä, koska se on irrotettu polkimesta ja voi olla sarjajärjestelmä.Moottoria voidaan käyttää ensin energian talteenottoon, ja loppuvaiheessa lisätään jarrutus.
Vuoden 2000 lopussa Bosch valmisti myös oman EHB:n, jota käytettiin Mercedes-Benz SL500:ssa.Mercedes-Benz antoi sille nimen SBC.Mercedes-Benzin EHB-järjestelmää käytettiin alun perin polttoaineajoneuvoissa vain apujärjestelmänä.Järjestelmä oli liian monimutkainen ja siinä oli liikaa putkia, ja Mercedes-Benz kutsui takaisin E-luokan (parametrit | kuvat), SL-luokan (parametrit | kuvat) ja CLS-luokan (parametrit | Kuva) sedanin, ylläpitokustannukset ovat erittäin korkeat. korkea, ja SBC:n korvaamiseen kuluu yli 20 000 yuania.Mercedes-Benz lopetti SBC:n käytön vuoden 2008 jälkeen. Bosch jatkoi tämän järjestelmän optimointia ja siirtyi typen korkeapaineakkuihin.Vuonna 2008 se toi markkinoille HAS-HEV:n, jota käytetään laajasti hybridiautoissa Euroopassa ja BYD:ssä Kiinassa.
Myöhemmin TRW lanseerasi myös EHB-järjestelmän, jonka TRW nimesi SCB:ksi.Suurin osa Fordin hybrideistä on nykyään SCB:itä.
EHB-järjestelmä on liian monimutkainen, korkeajänniteakku pelkää tärinää, luotettavuus ei ole korkea, tilavuus on myös suuri, myös kustannukset ovat korkeat, käyttöikä on myös kyseenalainen ja ylläpitokustannukset ovat valtavat.Vuonna 2010 Hitachi toi markkinoille maailman ensimmäisen kuivan EHB:n, nimittäin E-ACT:n, joka on myös tällä hetkellä edistynein EHB.vaivoja.E-ACT:n T&K-sykli on jopa 7 vuotta, lähes 5 vuoden luotettavuustestauksen jälkeen.Vasta vuonna 2013 Bosch lanseerasi ensimmäisen sukupolven iBoosterin ja toisen sukupolven iBoosterin vuonna 2016. Toisen sukupolven iBooster saavutti Hitachin E-ACT:n laadun, ja japanilaiset olivat Saksan sukupolven edellä EHB.
Yllä olevassa kuvassa näkyy E-ACT:n rakenne
Kuiva EHB käyttää suoraan moottorin työntötankoa ja työntää sitten pääsylinterin mäntää.Moottorin pyörimisvoima muunnetaan lineaariseksi liikevoimaksi rullaruuvin (E-ACT) kautta.Samalla kuularuuvi on myös vähennysventtiili, joka vähentää moottorin nopeutta Lisääntynyt vääntömomentti työntää pääsylinterin mäntää.Periaate on hyvin yksinkertainen.Syy siihen, miksi aiemmat ihmiset eivät käyttäneet tätä menetelmää, johtuu siitä, että auton jarrujärjestelmällä on erittäin korkeat luotettavuusvaatimukset ja riittävä suorituskyvyn redundanssi on varattava.Vaikeus piilee moottorissa, joka vaatii pientä moottorin kokoa, suurta nopeutta (yli 10 000 kierrosta minuutissa), suurta vääntömomenttia ja hyvää lämmönpoistoa.Supistus on myös vaikea ja vaatii suurta koneistustarkkuutta.Samalla on tarpeen tehdä järjestelmän optimointi pääsylinterin hydraulijärjestelmällä.Siksi kuiva EHB ilmestyi suhteellisen myöhään.
Yllä oleva kuva näyttää ensimmäisen sukupolven iBoosterin sisäisen rakenteen.
Kierukkavaihdetta käytetään kaksivaiheiseen hidastumiseen lineaarisen liikkeen vääntömomentin lisäämiseksi.Tesla käyttää ensimmäisen sukupolven iBoosteria kauttaaltaan, samoin kuin kaikki Volkswagenin uudet energiaajoneuvot ja Porsche 918 käyttävät ensimmäisen sukupolven iBoosteria, GM:n Cadillac CT6 ja Chevroletin Bolt EV myös ensimmäisen sukupolven iBoosteria.Tämän rakenteen sanotaan muuntavan 95 % regeneratiivisesta jarrutusenergiasta sähköksi, mikä parantaa huomattavasti uusien energiaajoneuvojen risteilysaumaa.Vasteaika on myös 75 % lyhyempi kuin märkä EHB-järjestelmä korkeapaineakulla.
Yllä oleva oikea kuva on osanumeromme EHB-HBS001 sähköinen hydraulinen jarrutehostin, joka on sama kuin yllä oleva vasen kuva.Vasen kokoonpano on toisen sukupolven iBooster, joka käyttää toisen vaiheen kierukkapyörää ensimmäisen vaiheen kuularuuviin hidastamiseen, mikä vähentää huomattavasti äänenvoimakkuutta ja parantaa ohjaustarkkuutta.Niillä on neljä sarjatuotetta ja tehostimen koko vaihtelee välillä 4,5kN - 8kN, ja 8kN:a voidaan käyttää 9-paikkaisessa pienessä henkilöautossa.
IBC lanseerataan GM K2XX -alustalle vuonna 2018, joka on GM pickup -sarja.Huomaa, että tämä on polttoainekäyttöinen ajoneuvo.Tietysti myös sähköautoja voidaan käyttää.
Hydraulijärjestelmän suunnittelu ja ohjaus ovat monimutkaisia ja vaativat pitkäaikaista kokemuksen kertymistä ja erinomaisia työstökykyjä, ja Kiinassa tällä alalla on aina ollut tyhjää.Oman teollisuuspohjan rakentaminen on vuosien saatossa laiminlyöty ja lainanoton periaate on omaksuttu kokonaan;Koska jarrujärjestelmällä on erittäin korkeat luotettavuusvaatimukset, OEM-valmistajat eivät tunnista nousevia yrityksiä ollenkaan.Siksi auton hydraulisen jarrujärjestelmän hydraulisen osan suunnittelu ja valmistus on täysin monopolisoitu yhteisyritysten tai ulkomaisten yritysten toimesta, ja EHB-järjestelmän suunnittelemiseksi ja valmistamiseksi on tarpeen tehdä telakointi ja kokonaissuunnittelu hydraulinen osa, joka johtaa koko EHB-järjestelmään.Ulkomaisten yritysten täydellinen monopoli.
EHB:n lisäksi on edistynyt jarrujärjestelmä EMB, joka on teoriassa lähes täydellinen.Se hylkää kaikki hydraulijärjestelmät ja sen kustannukset ovat alhaiset.Elektronisen järjestelmän vasteaika on vain 90 millisekuntia, mikä on paljon nopeampi kuin iBooster.Mutta puutteita on monia.Haitta 1. Varajärjestelmää ei ole, mikä vaatii erittäin suurta luotettavuutta.Erityisesti tehojärjestelmän tulee olla ehdottoman vakaa, ja sitä seuraa väyläviestintäjärjestelmän vikasietoisuus.Järjestelmän jokaisen solmun sarjaliikenteellä on oltava vikasietoisuus.Samanaikaisesti järjestelmä tarvitsee vähintään kaksi CPU:ta luotettavuuden varmistamiseksi.Haitta 2. Riittämätön jarrutusvoima.EMB-järjestelmän on oltava keskittimessä.Napan koko määrää moottorin koon, mikä puolestaan määrää sen, että moottorin teho ei voi olla liian suuri, kun taas tavalliset autot vaativat 1-2KW jarrutustehoa, mikä on tällä hetkellä mahdotonta pienikokoisille moottoreille.Korkeuksien saavuttamiseksi syöttöjännitettä on lisättävä huomattavasti, ja silloinkin se on erittäin vaikeaa.Haitta 3. Työympäristön lämpötila on korkea, lämpötila jarrupalojen lähellä on jopa satoja asteita ja moottorin koko määrittää, että vain kestomagneettimoottoria voidaan käyttää, ja kestomagneetti demagnetoituu korkeissa lämpötiloissa .Samaan aikaan joidenkin EMB:n puolijohdekomponenttien on toimittava jarrupalojen lähellä.Mikään puolijohdekomponentti ei kestä niin korkeaa lämpötilaa, ja tilavuusrajoitus tekee jäähdytysjärjestelmän lisäämisen mahdottomaksi.Haitta 4. Runkoon on kehitettävä vastaava järjestelmä, ja suunnittelua on vaikea moduloida, mikä johtaa erittäin korkeisiin kehityskustannuksiin.
EMB:n riittämättömän jarrutusvoiman ongelmaa ei ehkä ratkaista, koska mitä voimakkaampi kestomagneetin magnetismi on, sitä alhaisempi on Curie-lämpötilapiste, eikä EMB voi rikkoa fyysistä rajaa.Jos jarrutusvoiman vaatimuksia kuitenkin pienennetään, EMB voi silti olla käytännöllinen.Nykyinen elektroninen pysäköintijärjestelmä EPB on EMB-jarrutus.Sitten on takapyörään asennettu EMB, joka ei vaadi suurta jarrutusvoimaa, kuten Audi R8 E-TRON.
Audi R8 E-TRONin etupyörä on edelleen perinteinen hydrauliikkarakenne, ja takapyörä on EMB.
Yllä olevassa kuvassa näkyy R8 E-TRONin EMB-järjestelmä.
Voimme nähdä, että moottorin halkaisija voi olla noin pikkusormen kokoinen.Kaikki jarrujärjestelmien valmistajat, kuten NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex ja Wabco, työskentelevät lujasti EMB:n parissa.Tietenkään Bosch, Continental ja ZF TRW eivät myöskään ole tyhjäkäynnillä.Mutta EMB ei ehkä koskaan pysty korvaamaan hydraulista jarrujärjestelmää.
Postitusaika: 16.5.2022