Zadnjič smo razpravljali o električnih vakuumskih črpalkah (EVP na kratko).Kot lahko vidimo, ima EVP veliko prednosti.EVP imajo tudi številne pomanjkljivosti, vključno s hrupom.Na ravninskem območju zaradi nizkega zračnega tlaka EVP ne more zagotoviti enako visoke stopnje vakuuma kot na ravninskem območju, pomoč vakuumskega ojačevalnika je slaba in sila na pedalu bo postala večja.Obstajata dve najbolj usodni pomanjkljivosti.Ena je življenjska doba.Nekateri poceni EVP imajo življenjsko dobo manj kot 1000 ur.Drugo je potrata energije.Vsi vemo, da ko električno vozilo vozi po nizki hitrosti ali zavira, lahko sila trenja požene motor k vrtenju in ustvarja tok.Ti tokovi lahko napolnijo baterijo in shranijo to energijo.To je rekuperacija zavorne energije.Ne podcenjujte te energije.V ciklu NEDC kompaktnega avtomobila, če je mogoče zavorno energijo v celoti obnoviti, lahko prihranimo približno 17 %.V tipičnih mestnih razmerah lahko razmerje med energijo, ki jo porabi vozilo pri zaviranju, in skupno energijo vožnje doseže 50 %.Vidimo lahko, da če je mogoče izboljšati stopnjo rekuperacije zavorne energije, je mogoče močno podaljšati doseg križarjenja in izboljšati gospodarnost vozila.EVP je povezan vzporedno z zavornim sistemom, kar pomeni, da je regenerativna zavorna sila motorja neposredno prekrita s prvotno torno zavorno silo, prvotna torna zavorna sila pa ni prilagojena.Stopnja rekuperacije energije je nizka, le približno 5 % Boschevega iBoosterja, omenjenega kasneje.Poleg tega je udobje pri zaviranju slabo, povezovanje in preklapljanje regenerativnega zaviranja motorja in tornega zaviranja pa bo povzročilo udarce.
Zgornja slika prikazuje shemo SCB
Kljub temu se EVP še vedno pogosto uporablja, ker je prodaja električnih vozil nizka, pa tudi zmogljivost oblikovanja domače šasije je zelo slaba.Večina jih je kopiranih šasij.Skoraj nemogoče je oblikovati šasijo za električna vozila.
Če EVP ni uporabljen, je potreben EHB (elektronski hidravlični ojačevalnik zavor).EHB lahko razdelimo na dva tipa, eden je z visokotlačnim akumulatorjem, običajno imenovan mokri tip.Drugi je, da motor neposredno potiska bat glavnega valja, ki se običajno imenuje suhi tip.Hibridna vozila na novo energijo so v osnovi prva, tipičen predstavnik druge pa je Bosch iBooster.
Poglejmo si najprej EHB z visokonapetostnim akumulatorjem, ki je pravzaprav izboljšana različica ESP.ESP lahko obravnavamo tudi kot neke vrste EHB, ESP lahko aktivno zavira.
Leva slika je shematski diagram kolesa ESP:
a-regulacijski ventil N225
b-dinamični krmilni visokotlačni ventil N227
c-dovodni ventil za olje
d-izstopni ventil za olje
e-zavorni cilinder
f-povratna črpalka
g-aktivni servo
h-nizkotlačni akumulator
V fazi pospeševanja motor in akumulator ustvarita predtlak, tako da povratna črpalka sesa zavorno tekočino.N225 je zaprt, N227 odprt, ventil za dovod olja pa ostane odprt, dokler se kolo ne zavira do zahtevane zavorne moči.
Sestava EHB je v osnovi enaka kot pri ESP, le da je nizkotlačni akumulator nadomeščen z visokotlačnim akumulatorjem.Visokotlačni akumulator lahko ustvari tlak enkrat in ga uporabi večkrat, medtem ko lahko nizkotlačni akumulator ESP ustvari tlak enkrat in se lahko uporabi samo enkrat.Ob vsaki uporabi morata najpomembnejša komponenta ESP in najbolj natančna komponenta batne črpalke prenesti visoko temperaturo in visok pritisk, neprekinjena in pogosta uporaba pa bo skrajšala njeno življenjsko dobo.Potem je tu še omejen tlak nizkotlačnega akumulatorja.Na splošno je največja zavorna sila približno 0,5 g.Standardna zavorna sila je nad 0,8 g, 0,5 g pa še zdaleč ni dovolj.Na začetku zasnove je bil zavorni sistem pod nadzorom ESP uporabljen le v nekaj izrednih situacijah, največ 10-krat na leto.Zato ESP ni mogoče uporabiti kot običajen zavorni sistem in ga je mogoče uporabiti le občasno v pomožnih ali nujnih situacijah.
Na zgornji sliki je prikazan visokotlačni akumulator Toyote EBC, ki je nekoliko podoben plinski vzmeti.Postopek izdelave visokotlačnih akumulatorjev je težka točka.Bosch je sprva uporabljal krogle za shranjevanje energije.Praksa je pokazala, da so najprimernejši visokotlačni akumulatorji na osnovi dušika.
Toyota je bila prva, ki je sistem EHB uporabila pri serijsko izdelanem avtomobilu, to je bila prva generacija Priusa (parametri | slika), ki je bila predstavljena konec leta 1997, Toyota pa ga je poimenovala EBC.Kar zadeva rekuperacijo zavorne energije, je EHB močno izboljšan v primerjavi s tradicionalnim EVP, ker je ločen od pedala in je lahko serijski sistem.Motor se lahko najprej uporablja za rekuperacijo energije, v končni fazi pa se doda zaviranje.
Konec leta 2000 je Bosch izdelal tudi lastno EHB, ki je bila uporabljena na Mercedes-Benz SL500.Mercedes-Benz ga je poimenoval SBC.Mercedes-Benzov sistem EHB je bil prvotno uporabljen v vozilih na gorivo le kot pomožni sistem.Sistem je bil preveč zapleten in je imel preveč cevi, zato je Mercedes-Benz odpoklical limuzino razreda E (parametri | slike), razreda SL (parametri | slike) in CLS (parametri | fotografija), stroški vzdrževanja pa so zelo visoko, za zamenjavo SBC pa je potrebnih več kot 20.000 juanov.Mercedes-Benz je prenehal uporabljati SBC po letu 2008. Bosch je nadaljeval z optimizacijo tega sistema in prešel na dušikove visokotlačne akumulatorje.Leta 2008 je lansiral HAS-HEV, ki se pogosto uporablja v hibridnih vozilih v Evropi in BYD na Kitajskem.
Kasneje je TRW lansiral tudi sistem EHB, ki ga je TRW poimenoval SCB.Večina današnjih Fordovih hibridov je SCB.
Sistem EHB je preveč zapleten, visokonapetostni akumulator se boji vibracij, zanesljivost ni visoka, prostornina je prav tako velika, stroški so prav tako visoki, življenjska doba je tudi vprašljiva, stroški vzdrževanja pa so ogromni.Leta 2010 je Hitachi lansiral prvi suhi EHB na svetu, in sicer E-ACT, ki je tudi najnaprednejši EHB trenutno.bolezni.Cikel raziskav in razvoja E-ACT je dolg kar 7 let, po skoraj 5 letih testiranja zanesljivosti.Šele leta 2013 je Bosch lansiral prvo generacijo iBoosterja, drugo generacijo iBoosterja pa leta 2016. Druga generacija iBoosterja je dosegla kakovost Hitachijevega E-ACT, Japonci pa so bili pred nemško generacijo na področju EHB.
Zgornja slika prikazuje strukturo E-ACT
Suhi EHB neposredno poganja potisno palico z motorjem in nato potiska bat glavnega valja.Rotacijska sila motorja se preko valjčnega vijaka (E-ACT) pretvori v silo linearnega gibanja.Hkrati je kroglični vijak tudi reduktor, ki zmanjša hitrost motorja na Povečan navor potisne bat glavnega valja.Princip je zelo preprost.Razlog, zakaj prejšnji ljudje niso uporabili te metode, je, ker ima avtomobilski zavorni sistem izjemno visoke zahteve glede zanesljivosti in je treba rezervirati zadostno redundanco delovanja.Težava je v motorju, ki zahteva majhno velikost motorja, visoko hitrost (več kot 10.000 vrtljajev na minuto), velik navor in dobro odvajanje toplote.Reduktor je tudi težaven in zahteva visoko natančnost obdelave.Hkrati je potrebno izvesti optimizacijo sistema s hidravličnim sistemom glavnega cilindra.Zato se je suha EHB pojavila relativno pozno.
Zgornja slika prikazuje notranjo strukturo iBoosterja prve generacije.
Polžasto gonilo se uporablja za dvostopenjsko zaviranje za povečanje navora linearnega gibanja.Tesla uporablja prvo generacijo iBoosterja na vseh področjih, tako kot vsa Volkswagnova nova energetska vozila in Porsche 918 uporabljajo prvo generacijo iBoosterja, GM-ov Cadillac CT6 in Chevroletov Bolt EV prav tako uporabljata prvo generacijo iBoosterja.Ta zasnova naj bi pretvorila 95 % energije regenerativnega zaviranja v električno energijo, kar močno izboljša doseg novih vozil na energijo.Odzivni čas je tudi 75 % krajši od mokrega sistema EHB z visokotlačnim akumulatorjem.
Zgornja desna slika je naš del št. EHB-HBS001 električni hidravlični ojačevalnik zavor, ki je enak zgornji levi sliki.Levi sklop je druga generacija iBoosterja, ki uporablja drugostopenjsko polžasto gonilo za prvostopenjsko kroglično vreteno za zaviranje, kar močno zmanjša glasnost in izboljša natančnost krmiljenja.Imajo štiri serije izdelkov in velikost ojačevalnika se giblje od 4,5kN do 8kN, 8kN pa se lahko uporablja na majhnem osebnem avtomobilu z 9 sedeži.
IBC bo leta 2018 predstavljen na platformi GM K2XX, ki je serija pickupov GM.Upoštevajte, da je to vozilo na gorivo.Seveda se lahko uporabljajo tudi električna vozila.
Zasnova in krmiljenje hidravličnega sistema sta zapletena, zahtevata dolgotrajno nabiranje izkušenj in odlične obdelovalne zmogljivosti, na Kitajskem pa je bilo na tem področju vedno prazno.Z leti je bila zanemarjena gradnja lastne industrijske baze in popolnoma prevzeto načelo zadolževanja;ker ima zavorni sistem izjemno visoke zahteve glede zanesljivosti, proizvajalci originalne opreme sploh ne morejo prepoznati nastajajočih podjetij.Zato sta načrtovanje in izdelava hidravličnega dela hidravličnega zavornega sistema avtomobila popolnoma monopolizirana s strani skupnih podjetij ali tujih podjetij, zato je za načrtovanje in proizvodnjo sistema EHB potrebno izvesti priklop in celotno zasnovo z hidravlični del, ki vodi do celotnega sistema EHB.Popoln monopol tujih podjetij.
Poleg EHB je tu še napredni zavorni sistem EMB, ki je teoretično skoraj popoln.Opušča vse hidravlične sisteme in ima nizke stroške.Odzivni čas elektronskega sistema je le 90 milisekund, kar je veliko hitreje od iBoosterja.Vendar je veliko pomanjkljivosti.Slabost 1. Ni rezervnega sistema, kar zahteva izjemno visoko zanesljivost.Predvsem mora biti elektroenergetski sistem popolnoma stabilen, čemur sledi toleranca napak komunikacijskega sistema vodila.Serijska komunikacija vsakega vozlišča v sistemu mora imeti toleranco napak.Hkrati sistem potrebuje vsaj dva procesorja za zagotavljanje zanesljivosti.Slabost 2. Nezadostna zavorna sila.Sistem EMB mora biti v zvezdišču.Velikost pesta določa velikost motorja, kar posledično določa, da moč motorja ne sme biti prevelika, medtem ko navadni avtomobili zahtevajo 1-2KW zavorne moči, kar je trenutno nemogoče za majhne motorje.Za doseganje višin je treba močno povečati vhodno napetost, pa še to je zelo težko.Pomanjkljivost 3. Temperatura delovnega okolja je visoka, temperatura v bližini zavornih ploščic je visoka do več sto stopinj, velikost motorja pa določa, da se lahko uporablja samo motor s trajnim magnetom, trajni magnet pa se bo pri visokih temperaturah razmagnetil .Hkrati morajo nekatere polprevodniške komponente EMB delovati v bližini zavornih ploščic.Nobena polprevodniška komponenta ne prenese tako visoke temperature, omejitev prostornine pa onemogoča dodajanje hladilnega sistema.Slabost 4. Za šasijo je treba razviti ustrezen sistem, zasnovo pa je težko modularizirati, kar ima za posledico izjemno visoke stroške razvoja.
Problem nezadostne zavorne sile EMB morda ne bo rešen, ker močnejši kot je magnetizem trajnega magneta, nižja je točka Curiejeve temperature in EMB ne more prebiti fizične meje.Če pa so zahteve glede zavorne sile zmanjšane, je lahko EMB še vedno praktičen.Trenutni elektronski parkirni sistem EPB je zaviranje EMB.Potem je tu še EMB, nameščen na zadnjem kolesu, ki ne zahteva visoke zavorne sile, kot na primer Audi R8 E-TRON.
Sprednje kolo Audija R8 E-TRON je še vedno tradicionalne hidravlične zasnove, zadnje kolo pa EMB.
Zgornja slika prikazuje sistem EMB R8 E-TRON.
Vidimo lahko, da je premer motorja približno velik kot mezinec.Vsi proizvajalci zavornih sistemov, kot so NTN, Shuguang Industry, Brembo, NSK, Wanxiang, Wanan, Haldex in Wabco, trdo delajo na EMB.Seveda ne bodo mirovali niti Bosch, Continental in ZF TRW.Toda EMB morda nikoli ne bo mogel nadomestiti hidravličnega zavornega sistema.
Čas objave: 16. maj 2022