书是连接上一次汽车的刹车系统有哪些,之前小星介绍了刹车电子稳定系统的细节。今天,就让我们来看看整个制动系统是如何演变成电液制动系统,以应对新能源汽车兴起的相应挑战。
首先,刹车也需要辅助。当驾驶员踩下制动踏板时,连接在踏板上的推杆将力传递给真空助力器。真空助力器是通过大气压与真空之间的压力差将扭矩放大,然后传递给液压制动总泵进行制动的装置。真空源是由发动机的负压产生的。纯电动汽车或插电式混合动力汽车由于没有发动机或发动机不工作,无法获得稳定的真空源。同时,新能源汽车本身也需要尽可能利用动力电机进行制动能量回收。如何协调这两种制动力的分配成为了一个巨大的挑战。
↑传统制动系统与电液制动系统EHB对比图(来自网络)
应对新能源汽车上述挑战的一种方法是使用电子真空泵。但是,电子真空泵需要连续运行,消耗更多的燃料。同时,一旦电子真空泵出现故障,整个制动系统将失去真空助力,影响可靠性。另一种更智能的方法是使用电子线控制动系统。
传统制动系统+电子真空泵+机电制动钳
在传统的制动系统中(上图上部),驾驶员踩下制动踏板,由真空助力器通过推板将扭矩放大到制动总泵。制动总泵驱动液压系统将制动力传递给ABS/ESP制动防抱死制动/电子稳定系统控制器。ABS/ESP 然后根据车辆状况将制动力分配给四个车轮。
↑奥迪Q5混动版传统制动系统+电子真空泵方案(来自奥迪)
奥迪Q5混动版采用的EHCB电液制动系统由电子真空泵、ESP制动电子稳定系统单元、制动踏板、前桥液压盘式制动器、电子手刹开关、传感器阵列、 CAN 通讯总线和一个机电制动钳。
机电式制动钳通过齿轮箱将无刷直流电机的输出从旋转扭矩转换为直线运动扭矩,如标题图片所示。后桥的制动力矩由电子控制。从而弥补电子真空泵可靠性的不足。
电液制动系统
↑本田雅阁插电式混合动力版采用的伺服电液制动系统(来自本田SAE论文)
那么基于电机的 EHB 系统制动助力器究竟是什么样的呢?
新的EHB系统将驾驶员踩下制动踏板的动作转化为行驶位置的电信号,制动助力器控制器控制电机将制动助力器所需的扭矩提供给制动总泵。制动总泵驱动液压系统将制动力传递给ABS/ESP制动防抱死制动/电子稳定系统控制器。然后 ABS/ESC 根据车辆状况将制动力分配给四个车轮。
随着2013年本田雅阁插电式混合动力车型的发布,引入了基于主从结构的伺服电液制动系统。
↑本田伺服电液制动系统组成图(来自本田SAE论文)
本田伺服电液制动系统由带制动行程传感器的制动踏板、踏板触觉模拟器、串联电机制动从动缸串联电机缸和电子控制单元组成。
制动踏板通过截止阀和行程模拟器的液压回路(黄色)连接到踏板行程传感器和制动主缸的主缸。电子控制单元通过减速齿轮和滚珠丝杠结构控制无刷直流电机,控制与制动从动缸从缸和VSA制动电子稳定系统相连的液压回路(红色)。根据压力传感器的反馈,判断主缸和从动缸之间的液压回路被切断和接通,从而将制动力矩分配给整个电液制动系统。
↑本田伺服电液制动系统制动压力控制图(来自本田SAE论文)
具体制动力矩的分配是通过伺服电液制动系统的制动压力控制来实现的。其逻辑关系是将目标制动压力需求发送到压力控制单元,由前馈控制前馈输出。然后,控制目标由反馈控制反馈模块结合压力传感器的输出信号压力传感器输出给出。然后交给电机角度控制单元电机角度控制结合电机位置传感器输出信号Resolver输出,给出电机控制电压信号,控制电机转动。
↑本田伺服电液制动系统制动分配测试结果(来自本田SAE论文)
该伺服电液制动系统可以在插电式混合动力汽车的发动机驱动、混合动力驱动和纯电动驱动模式之间灵活地进行传统制动的制动能量回收和制动力分配。
德国车型使用不同的电液制动系统概念。让我们以市场上两种主要的解决方案为例。
首先要说的是来自德国BOSCH的iBooster系统,如下图。
根据驾驶员的需要和车辆的工作状态,通过电控单元通过二级齿轮装置通过无刷直流电机提供制动辅助。
↑德国博世BOSCH的iBooster电液制动系统(来自博世)
那么博世iBooster在中国最早的成功案例之一就是比亚迪E6目前使用的制动系统。电子线控制动系统可以在电机能量回收制动和机械制动片摩擦制动之间灵活分配。而当纯电机能量回收制动时,为了给驾驶者一个合理的制动踏板力反馈,制动助力电机还可以给反方向一个阻力矩。让驾驶者感受到合理的阻尼感。同时,电子线控制动系统还可以提供可选择的制动响应模式。例如,在运动模式下,只要你踩下刹车,刹车就会有反应。在舒适模式下,刹车柔软而线性汽车的刹车系统有哪些,不像运动模式下那么紧。结合驾驶辅助系统,当检测到可能的碰撞时,可以加快制动响应或直接增加制动压力。这使车辆能够在更短的距离内停止。
↑德国博世BOSCH的iBooster电液制动系统工作原理(来自博世)
另一个重要的解决方案是大陆集团的 MK C1 系统,如下图所示。可以看出,MK C1的主要概念与博世iBooster基本相同。但 MK C1 更进一步,将原版 ESC 制动电子稳定系统 MK 100 中的 ESC 控制器、真空泵和真空助力器合二为一。大大简化了系统的复杂性。
↑大陆汽车传统制动系统与电液制动系统对比(来自大陆汽车)
综上所述,新能源汽车对制动系统提出了更多挑战。整个制动系统正在演变为电液制动系统。具体可以分为两个演进方向。一种是使用电子真空泵。第二种更智能的方法是使用电子线控制动系统。虽然方法不同,但目的是通过电子控制更灵活地控制车辆的制动力,从而满足新能源汽车的新要求。