Da última vez, discutimos bombas de vácuo elétricas (EVPs em resumo).Como podemos ver, existem muitas vantagens dos EVPs.EVPs também têm muitas desvantagens, incluindo ruído.Na área do platô, devido à baixa pressão do ar, o EVP não pode fornecer o mesmo alto grau de vácuo que na área plana, e a assistência do amplificador de vácuo é ruim e a força do pedal se tornará maior.Existem duas deficiências mais fatais.Uma delas é a vida útil.Alguns EVPs baratos têm uma vida útil de menos de 1.000 horas.O outro é o desperdício de energia.Todos nós sabemos que quando um veículo elétrico está parando ou freando, a força de fricção pode levar o motor a girar para gerar corrente.Essas correntes podem carregar a bateria e armazenar essa energia.Isso é recuperação de energia de frenagem.Não subestime essa energia.No ciclo NEDC de um carro compacto, se a energia de frenagem puder ser totalmente recuperada, pode-se economizar cerca de 17%.Em condições urbanas típicas, a relação entre a energia consumida pela frenagem do veículo e a energia motriz total pode chegar a 50%.Pode-se ver que, se a taxa de recuperação de energia de frenagem puder ser melhorada, a autonomia de cruzeiro pode ser bastante estendida e a economia do veículo pode ser melhorada.O EVP é conectado em paralelo com o sistema de frenagem, o que significa que a força de frenagem regenerativa do motor é diretamente sobreposta à força de frenagem por fricção original, e a força de frenagem por fricção original não é ajustada.A taxa de recuperação de energia é baixa, apenas cerca de 5% do Bosch iBooster mencionado posteriormente.Além disso, o conforto de frenagem é ruim e o acoplamento e a comutação da frenagem regenerativa do motor e da frenagem por fricção produzirão choques.
A imagem acima mostra o esquema SCB
Mesmo assim, o EVP ainda é amplamente utilizado, porque as vendas de veículos elétricos são baixas e a capacidade de design do chassi doméstico também é muito baixa.A maioria deles são chassis copiados.É quase impossível projetar um chassi para veículos elétricos.
Se o EVP não for usado, o EHB (Electronic Hydraulic Brake Booster) é necessário.O EHB pode ser dividido em dois tipos, um é com acumulador de alta pressão, geralmente chamado de tipo úmido.A outra é que o motor empurra diretamente o pistão do cilindro mestre, geralmente chamado de tipo seco.Os veículos híbridos de nova energia são basicamente os primeiros, e o representante típico dos últimos é o Bosch iBooster.
Vejamos primeiro o EHB com um acumulador de alta tensão, que na verdade é uma versão aprimorada do ESP.O ESP também pode ser considerado uma espécie de EHB, o ESP pode frear ativamente.
A imagem da esquerda é o diagrama esquemático de uma roda do ESP:
a -- válvula de controle N225
b--válvula de alta pressão de controle dinâmico N227
c--válvula de entrada de óleo
d--válvula de saída de óleo
cilindro de freio eletrônico
f - bomba de retorno
g--servo ativo
h - acumulador de baixa pressão
Na fase de reforço, o motor e o acumulador criam uma pré-pressão para que a bomba de retorno sugue o fluido de freio.N225 é fechado, N227 é aberto e a válvula de entrada de óleo permanece aberta até que a roda seja freada com a força de frenagem necessária.
A composição do EHB é basicamente a mesma do ESP, exceto que o acumulador de baixa pressão é substituído por um acumulador de alta pressão.O acumulador de alta pressão pode criar pressão uma vez e usá-lo várias vezes, enquanto o acumulador de baixa pressão do ESP pode aumentar a pressão uma vez e só pode ser usado uma vez.Cada vez que é usado, o componente mais central do ESP e o componente mais preciso da bomba de êmbolo precisam suportar alta temperatura e alta pressão, e o uso contínuo e frequente reduzirá sua vida útil.Depois, há a pressão limitada do acumulador de baixa pressão.Geralmente, a força máxima de frenagem é de cerca de 0,5 g.A força de frenagem padrão está acima de 0,8g e 0,5g está longe de ser suficiente.No início do projeto, o sistema de frenagem controlado pelo ESP era usado apenas em algumas situações de emergência, não mais do que 10 vezes por ano.Portanto, o ESP não pode ser usado como sistema de frenagem convencional, podendo ser usado apenas ocasionalmente em situações auxiliares ou de emergência.
A figura acima mostra o acumulador de alta pressão do Toyota EBC, que é um pouco semelhante a uma mola a gás.O processo de fabricação de acumuladores de alta pressão é um ponto difícil.A Bosch inicialmente usou bolas de armazenamento de energia.A prática provou que os acumuladores de alta pressão à base de nitrogênio são os mais adequados.
A Toyota foi a primeira a aplicar o sistema EHB a um carro produzido em massa, que foi o Prius de primeira geração (parâmetros | imagem) lançado no final de 1997, e a Toyota o chamou de EBC.Em termos de recuperação de energia de frenagem, o EHB é muito melhor em comparação com o EVP tradicional, porque é desacoplado do pedal e pode ser um sistema de série.O motor pode ser usado primeiro para recuperação de energia e a frenagem é adicionada no estágio final.
No final de 2000, a Bosch também produziu seu próprio EHB, que foi usado no Mercedes-Benz SL500.A Mercedes-Benz o nomeou SBC.O sistema EHB da Mercedes-Benz foi originalmente usado em veículos a combustível, apenas como um sistema auxiliar.O sistema era muito complicado e tinha muitos tubos, e a Mercedes-Benz lembrou o sedã E-Class (parâmetros | fotos), classe SL (parâmetros | fotos) e classes CLS (parâmetros | Foto), o custo de manutenção é muito alto e são necessários mais de 20.000 yuans para substituir um SBC.A Mercedes-Benz parou de usar o SBC depois de 2008. A Bosch continuou a otimizar esse sistema e mudou para acumuladores de alta pressão de nitrogênio.Em 2008, lançou o HAS-HEV, amplamente utilizado em veículos híbridos na Europa e BYD na China.
Posteriormente, a TRW também lançou o sistema EHB, que a TRW chamou de SCB.A maioria dos híbridos da Ford hoje são SCBs.
O sistema EHB é muito complicado, o acumulador de alta tensão tem medo de vibração, a confiabilidade não é alta, o volume também é grande, o custo também é alto, a vida útil também é questionada e o custo de manutenção é enorme.Em 2010, a Hitachi lançou o primeiro EHB seco do mundo, o E-ACT, que também é o EHB mais avançado atualmente.males.O ciclo de P&D do E-ACT é de até 7 anos, após quase 5 anos de testes de confiabilidade.Não foi até 2013 que a Bosch lançou o iBooster de primeira geração e o iBooster de segunda geração em 2016. O iBooster de segunda geração alcançou a qualidade do E-ACT da Hitachi e os japoneses estavam à frente da geração alemã no campo de EHB.
A imagem acima mostra a estrutura do E-ACT
O EHB seco aciona diretamente a haste de acionamento pelo motor e então empurra o pistão do cilindro mestre.A força rotacional do motor é convertida em uma força de movimento linear através do parafuso de rolo (E-ACT).Ao mesmo tempo, o fuso de esferas também é um redutor, o que reduz a velocidade do motor para Aumentar o torque empurra o pistão do cilindro mestre.O princípio é muito simples.A razão pela qual as pessoas anteriores não usaram esse método é porque o sistema de frenagem do automóvel tem requisitos de confiabilidade extremamente altos e redundância de desempenho suficiente deve ser reservada.A dificuldade está no motor, que requer um tamanho pequeno do motor, alta velocidade (mais de 10.000 rotações por minuto), grande torque e boa dissipação de calor.O redutor também é difícil e requer alta precisão de usinagem.Ao mesmo tempo, é necessário fazer a otimização do sistema com o sistema hidráulico do cilindro mestre.Portanto, o EHB seco apareceu relativamente tarde.
A figura acima mostra a estrutura interna do iBooster de primeira geração.
A engrenagem helicoidal é usada para desaceleração em dois estágios para aumentar o torque do movimento linear.Tesla usa o iBooster de primeira geração em toda a linha, assim como todos os novos veículos de energia da Volkswagen e Porsche 918 usam o iBooster de primeira geração, o Cadillac CT6 da GM e o Bolt EV da Chevrolet também usam o iBooster de primeira geração.Diz-se que este projeto converte 95% da energia de frenagem regenerativa em eletricidade, melhorando consideravelmente a autonomia dos novos veículos movidos a energia.O tempo de resposta também é 75% menor do que o sistema EHB úmido com acumulador de alta pressão.
A imagem à direita acima é a nossa peça # EHB-HBS001 Eletric Hydraulic Brake Booster, que é igual à imagem à esquerda acima.O conjunto esquerdo é o iBooster de segunda geração, que usa uma engrenagem helicoidal de segundo estágio para um fuso de esferas de primeiro estágio para desaceleração, reduzindo bastante o volume e melhorando a precisão do controle.Eles têm produtos de quatro séries e o tamanho do booster varia de 4,5kN a 8kN, e 8kN pode ser usado em um pequeno carro de passageiros de 9 lugares.
O IBC será lançado na plataforma GM K2XX em 2018, que é a série de picapes da GM.Observe que este é um veículo a combustível.Claro, os veículos elétricos também podem ser usados.
O projeto e o controle do sistema hidráulico são complexos, exigindo acúmulo de experiência a longo prazo e excelentes capacidades de usinagem, e sempre houve um espaço em branco neste campo na China.Ao longo dos anos, a construção de sua própria base industrial foi negligenciada e o princípio do empréstimo foi adotado completamente;como o sistema de frenagem tem requisitos de confiabilidade extremamente altos, as empresas emergentes não podem ser reconhecidas pelos OEMs.Portanto, o projeto e a fabricação da parte hidráulica do sistema de freio hidráulico do automóvel são totalmente monopolizados por joint ventures ou empresas estrangeiras e, para projetar e produzir o sistema EHB, é necessário fazer o encaixe e o projeto geral com a parte hidráulica, que leva a todo o sistema EHB.Monopólio total de empresas estrangeiras.
Além do EHB, existe um avançado sistema de freios, o EMB, que é quase perfeito em teoria.Abandona todos os sistemas hidráulicos e tem baixo custo.O tempo de resposta do sistema eletrônico é de apenas 90 milissegundos, muito mais rápido que o iBooster.Mas há muitas deficiências.Desvantagem 1. Não há sistema de backup, o que requer confiabilidade extremamente alta.Em particular, o sistema de energia deve ser absolutamente estável, seguido pela tolerância a falhas do sistema de comunicação de barramento.A comunicação serial de cada nó do sistema deve ter tolerância a falhas.Ao mesmo tempo, o sistema precisa de pelo menos duas CPUs para garantir a confiabilidade.Desvantagem 2. Força de frenagem insuficiente.O sistema EMB deve estar no hub.O tamanho do cubo determina o tamanho do motor, que por sua vez determina que a potência do motor não pode ser muito grande, enquanto carros comuns requerem 1-2KW de potência de frenagem, o que atualmente é impossível para motores de pequeno porte.Para atingir as alturas, a tensão de entrada deve ser muito aumentada e, mesmo assim, é muito difícil.Desvantagem 3. A temperatura do ambiente de trabalho é alta, a temperatura perto das pastilhas de freio chega a centenas de graus e o tamanho do motor determina que apenas um motor de ímã permanente pode ser usado, e o ímã permanente desmagnetizará em altas temperaturas .Ao mesmo tempo, alguns componentes semicondutores do EMB precisam funcionar perto das pastilhas de freio.Nenhum componente semicondutor pode suportar uma temperatura tão alta, e a limitação de volume impossibilita a adição de um sistema de resfriamento.Desvantagem 4. É necessário desenvolver um sistema correspondente para o chassi e é difícil modularizar o projeto, resultando em custos de desenvolvimento extremamente altos.
O problema da força de frenagem insuficiente do EMB pode não ser resolvido, porque quanto mais forte o magnetismo do ímã permanente, menor o ponto de temperatura Curie, e o EMB não consegue romper o limite físico.No entanto, se os requisitos de força de frenagem forem reduzidos, o EMB ainda pode ser prático.O atual sistema eletrônico de estacionamento EPB é a frenagem EMB.Depois, há o EMB instalado na roda traseira que não requer alta força de frenagem, como o Audi R8 E-TRON.
A roda dianteira do Audi R8 E-TRON ainda é um projeto hidráulico tradicional e a roda traseira é um EMB.
A imagem acima mostra o sistema EMB do R8 E-TRON.
Podemos ver que o diâmetro do motor pode ser do tamanho do dedo mindinho.Todos os fabricantes de sistemas de freio, como NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex e Wabco estão trabalhando duro no EMB.Claro, Bosch, Continental e ZF TRW também não ficarão ociosos.Mas o EMB pode nunca ser capaz de substituir o sistema de freio hidráulico.
Horário de postagem: 16 de maio de 2022