Uvod u kočione sisteme sa jednom i dve kutije

Uvod u kočione sisteme sa jednom i dve kutije

Nedavno je još jedan Teslin sudar pri velikoj brzini izazvao pometnju. Da li je kočenje električnih vozila dovoljno bezbedno? To je ponovo pokrenulo pažnju i diskusiju javnosti. Danas ću objasniti kočioni sistem električnih vozila sa dva aspekta: razliku između kočionih sistema električnih vozila i tradicionalnih vozila i tehničke primene kočionih sistema električnih vozila, kako bih čitaocima pružio tehničku referencu za racionalno sagledavanje problema. vezano za kočioni sistem.

01 Uvod u kočione sisteme putničkog automobila

Bilo da se radi o vozilu na tradicionalno gorivo ili vozilu na novu energiju, osnovni kočioni sistem se sastoji od sljedećih komponenti:

Put prijenosa sile kočenja je tri stupnja: mehanička sila na pedalu → tlak kočione tekućine → mehanička sila čeljusti:

1)Sila od stopala vozača se prvo pojačava omjerom poluge papučice kočnice, a zatim se pojačava sekundarnim pojačanjem pojačala. Zatim se prenosi potisnom šipkom na ulaz glavnog cilindra.

2)Ulazna potisna šipka glavnog cilindra gura klip kako bi pretvorila mehaničku silu u hidraulički pritisak kočione tekućine. Hidraulički pritisak kočione tečnosti se zatim prenosi na kočionu čeljust kroz cevovod i gura klip čeljusti.

3) Klip kočione čeljusti gura tarne ploče kako bi se uskladio s rotirajućim kočionim diskom za stvaranje trenja, koje djeluje na kotače kao kočni moment.

Ne postoje razlike u principima i primjeni između električnih vozila i vozila na gorivo kada su u pitanju pedale kočnice i kočnice. Glavne razlike između različitih tipova vozila koncentrisane su u modulu "booster + glavni cilindar + ESP". Razlog zašto su "booster + glavni cilindar + ESP" spojeni ovdje je taj što se nivoi integracije ova tri modula razlikuju u različitim tehničkim rješenjima.

02 Struktura kočionog sistema vozila na gorivo

Struktura kočionog sistema vozila na tradicionalno gorivo prikazana je na donjoj slici.

"Booster + glavni cilindar" je sklop, a ESP je poseban modul. "Booster" ovdje je zapravo vakuumski pojačivač. Princip je da je unutrašnjost bustera dijafragmom podijeljena na dvije šupljine: atmosfersku šupljinu i vakuumsku šupljinu. Kada ne koče, i velika komora i vakuumska komora su spojene na izvor vakuuma kako bi se formirao vakuumski negativni pritisak. Nakon što se nagazi papučica kočnice, vakuumska komora nastavlja održavati vakuum. Velika atmosferska komora povezana je sa vanjskim svijetom i počinje usisava zrak. Tada razlika tlaka između dvije komore djeluje na dijafragmu i formira silu potpomognutu vakuumom, koja na kraju djeluje na ulaznu potisnu šipku glavnog cilindra. Iznos sile potpomognute vakuumom je u fiksnoj proporciji sa ulaznom snagom pedale. Izvor vakuuma dolazi iz motora. Postoje dva načina obezbeđivanja vakuuma iz motora: jedan je vakuum koji nastaje tokom procesa usisavanja vazduha u usisnu granu motora, a drugi je vakuum pumpa koju pokreće radilica motora. Specifična struktura glavnog cilindra sa vakuumskim pojačivačem montaža je prikazana na donjoj slici.

Za gore spomenuti sistem pomoći usisavanja, tipični načini kvara su sljedeći:

1) Pedala kočnice: Puknuća papučice kočnice je vrlo rijedak i nizak stepen kvara. Propisi takođe definišu ovaj dio kao dio koji nije sklon kvaru. Glavni kvar povezan s pedalom je kvar prekidača kočionog svjetla (BLS). Kvar BLS-a nema utjecaja na osnovno hidraulično kočenje, ali će utjecati na elektronske funkcije kočenja kao što su ABS/TCS/VDC, EMS i logičke prosudbe vezane za prekidač kočionog svjetla. Naravno, to će takođe uticati na osvetljenje zadnjeg kočionog svetla;

2)Vakumski pojačivač: Najozbiljniji rezultat kvara vakuumskog pojačivača je nedostatak vakuumskog pojačanja, kao što je curenje pojačala, curenje vakuumske cijevi, itd. Intuitivni osjećaj vozača je da su kočnice teške. Zbog nedostatka vakuum asistencije, vozač treba da uloži nekoliko puta više sile nego inače da bi postigao usporavanje vozila u normalnim okolnostima.

3)Glavni cilindar: Kvar glavnog cilindra je koncentrisan u dva oblika: curenje i zaglavljivanje. Prvi će uzrokovati da hod pedale postane duži i mekši, ali vozilo ne može uspostaviti normalno usporavanje; ovo drugo će direktno uzrokovati da se pedala kočnice ne može pritisnuti.

4)ESP modul: kvarovi na prekidaču kočionog svjetla, pogonskom sklopu, senzoru brzine kotača, napajanju, CAN mreži i tako dalje, što će uticati na funkcije vezane za ESP (ABS/TCS/VDC/HHC/AVH/HDC, itd.). Ali zbog ABS/TCS/ Funkcija VDC će intervenirati samo u ekstremnim uvjetima vozila, tako da kvar ESP funkcije neće utjecati na osnovno kočenje. Odnosno, lagano/umjereno kočenje na dobroj površini puta ima malo efekta, ali ABS pokvari pri jakom kočenju i točkovi su skloni blokiranju. Najopasniji uslovi na putu u ovom slučaju su poledica, snijeg ili makadam sa niskim koeficijentom prianjanja. Prednji i zadnji točkovi mogu lako proklizati i izgubiti kontrolu prilikom kočenja ili vožnje.

5)Kočnice: Ima mnogo kvarova na kočnicama, posebno onih vezanih za kočenje NVH, ali kvarovi koji zaista ozbiljno utiču na sigurnost vožnje su uglavnom curenje kočione tekućine u čeljusti i propadanje tarnih pločica. Curenje kočione čeljusti slično je curenju iz glavnog cilindra. Smanjenje performansi frikcione pločice je uglavnom uzrokovano termičkom degradacijom. Nakon degradacije, efikasnost kočenja opada i usporavanje vozila je daleko niže od očekivanja vozača. Vozač oseća da se auto ne može kočiti.

6)Ostalo: kvar cjevovoda (curenje), kvar senzora brzine kotača, kvar EPB, itd.

03 Struktura kočionog sistema električnog vozila

Budući da vakuumski pojačivač zahtijeva da motor obezbjeđuje vakuum, vozila nove energije ne mogu koristiti ovaj sistem koji se oslanja na motor da bi postigao vakuum kada se vozi isključivo na električni pogon.

3.1 Rješenje elektronske vakuum pumpe

Logika rješenja elektronske vakuum pumpe je: budući da ne postoji motor koji bi obezbijedio izvor vakuuma, tada se obezbjeđuju dijelovi koji se mogu samostalno evakuirati. Princip je vrlo jednostavan, odnosno motor pokreće oštricu da se okreće i usisava. Postoje i tipovi klipa, ali se ne koriste široko. Stoga, rješenje elektronske vakuum pumpe direktno osigurava vakuum za motor na hardverskom nivou. Elektronske vakuum pumpe se dijele na nezavisne pumpe (jedini izvor vakuuma i viših hardverskih zahtjeva) i pomoćne pumpe.

Očigledna prednost ovog rješenja je što je količina modifikacija mala, te je vrlo pogodna za dijeljenje kočionih sistema vozila na gorivo i vozila na novu energiju na istoj platformi. Očigledni su i nedostaci ovog rješenja:

1) Problemi sa rasporedom uzrokovani bukom i vibracijama elektronskih vakuum pumpi;

2) Glavno tržište elektronskih vakuum pumpi je gotovo monopolizirano, cijene su visoke, a kvalitet proizvoda drugih proizvođača je nestabilan;

3) Konvencionalni ESP ima nisku sposobnost aktivnog podizanja pritiska i ne može pružiti snažnu podršku za oporavak energije i inteligentnu vožnju;

4)Kvar ili nerazumna strategija elektronske vakuum pumpe dovodi do kvara ili smanjenja vakuumske pomoći. Sve u svemu, rješenje elektronske vakuumske pumpe je zapravo jeftino rješenje. Sudeći po trendu tehnološkog razvoja, to je prelazno rješenje.

3.2 Elektronsko rješenje za pojačavanje (dvije kutije)

Sa promocijom novih energetskih vozila i razvojem tehnologije inteligentne vožnje, interakcija između kočionog sistema i vanjskog svijeta postaje sve važnija. Paleta novih energetskih vozila za krstarenje postavlja veće zahtjeve za povrat energije. Oporavak pri povratu energije povezan je sa stabilnošću niskog priključka vozila. Oporavak pri kočenju zahtijeva kočioni sistem koji dominira hidrauličnim kočenjem i kočenjem povratnim motorom. Razvoj inteligentne vožnje takođe je postavio veće zahteve za sposobnost izgradnje pritiska i odziv kočionog sistema. U isto vrijeme, redundantni dizajn autonomne vožnje također zahtijeva da kočioni sistem mora imati rezervnu funkciju. Stoga je Bosch lansirao rješenje elektronskog pojačivača koji se ne oslanja na vakum, a koji se obično naziva iBooster elektronski pojačivač. Struktura elektronskog pojačivača je veoma različita od one vakuumskog pojačivača, ali je u suštini i dalje dizajnirana da simulira prazan pojačivač. Razlika od vakuumskog pojačivača je u tome što pojačanje osigurava ugrađeni motor. Sljedeća slika može u potpunosti ilustrirati metodu potpomaganja električnog pojačala: motor se rotira kako bi potaknuo zupčanik da se okreće. Nakon smanjenja brzine i povećanja obrtnog momenta, rotaciono kretanje se konačno pretvara u linearno kretanje kroz pužni zupčanik, i konačno, zajedno sa silom koja se prenosi sa pedale, pokreće potisnu šipku ulaznog glavnog cilindra. Izgradite hidraulički pritisak. Dio glavnog cilindra je isti kao kod tradicionalnog vakuumskog pojačivača, a sjedište ventila koje određuje omjer pojačanja bustera je u osnovi iste strukture i principa kao i tradicionalni vakuumski pojačivač. Budući da su booster i ESP dva nezavisna modula u ovom rješenju, industrija ga naziva rješenjem s dvije kutije.

Što se tiče procjene iBooster asistencije: ECU će interno pohraniti jedan ili više setova krivulja osjećaja pedale kalibriranih tokom procesa razvoja vozila (kao što je hod pedale naspram usporavanja, hod pedale naspram asistencije kočnice, itd.). Kada vozač pritisne papučicu kočnice, unutrašnji senzor hoda iBoostera zaključuje o vozačevoj namjeri kočenja na osnovu pomaka papučice kočnice, dalje izračunava iznos ciljane pomoći, a zatim na sveobuhvatan način razmatra količinu povrata energije/radni status ABS-a, itd. krajnji poticaj u izvedbi iBooster motora. Zahvaljujući iBoosterovoj moćnoj mogućnosti pomoćne snage, elektronski kontrolisanoj polu-razdvojenoj metodi upravljanja i prirodnom dvostrukom rezervnom sistemu Two-Box (iBooster i ESP), ovo rešenje kočionog sistema ima velike prednosti u povratu energije i inteligentnoj vožnji. To je i razlog zašto se iBooster može brzo promovirati na tržištu. Do sada je veliki broj modela kao što su sve serije Tesla, skoro sva Volkswagen vozila nove energije, sve serije Honda Accord (uključujući vozila na gorivo), sva Geely Lynk & Co vozila nove energije, Mercedes-Benz S-Klasa, Weilai, Xpeng je koristio iBooster rješenje.

Naravno, ovaj tip sistema ima i određene nedostatke:

1)Osjećaj papučice kočnice bit će lošiji od onog kod tradicionalnog vakuumskog pojačivača. Teoretski, princip koordinacije omjera pojačanja između elektronskog pojačivača i tradicionalnog vakuumskog pojačivača je isti (oba imaju gumenu povratnu strukturu diska), ali u stvari pojačanje elektronskog pojačivača Veličina je niz procesa izračunavanja i izvršenja. Tokom procesa izvršenja, prikupljanje signala senzora, proračun kontrolera i izvođenje motora će proizvesti određene greške i kašnjenja. Osim toga, koordinacija između povrata energije i hidrauličkog kočenja će također dodatno povećati poteškoće u kontroli, ovaj "simulacijski" proces nije tako "glatki" kao čisto fizički dinamički balans sila na tradicionalnim vakuumskim pojačivačima.

2) Što su stvari složenije, veća je vjerovatnoća neuspjeha. IBooster je snažno povezan sa eksternim ESP-om, inteligentnom vožnjom i sistemima napajanja. Povezani sistemski kvarovi i kvarovi CAN mreže mogu uticati na funkciju napajanja iBoostera.

3.3 rješenje sa jednom kutijom

jedna kutija je uglavnom definirana za dvije kutije. Kada je Bosch razvio rješenje iBooster+ESP s dvije kutije, kompanija s kontinenta je također razvijala još jedno integriranije rješenje kao odgovor na potrebe OEM-a: integraciju ESP-a i elektronskog pojačivača, postajući modul, koji je uobičajeno poznat kao one-box .

One-box integrira pomoć pri kočenju i ESP funkcije. Ista stvar kao kod dvokutije je da pomoć pri kočenju osigurava motor. Glavna razlika je u tome što je sila koju dvokutija prenosi na potisnu šipku glavnog cilindra zbir ulazne sile vozača i pomoći motora, a proporcionalni odnos između njih je rezultat mehaničke ravnoteže, dok je Sila kočenja koju obezbeđuje jedno-kutija dolazi od motora, bez nametanja sile kočenja koju obezbeđuje vozač. Sila koju pruža vozač kroz papučicu kočnice se na kraju pretvara u hidraulički pritisak i propušta u ugrađeni simulator osećaja pedale u jednoj kutiji. Simulator osjećaja papučice je zapravo mehanizam klipne opruge koji se koristi za simulaciju osjećaja papučice kočnice i pruža vozaču povratnu informaciju o sili i hodu.

Proces pomoći u jednoj kutiji može se jednostavno opisati kao:

1) Pomak koji generiše pedala dobija senzor i zatim se unosi u ECU;

2)ECU izračunava vozačevu potrebu za kočenjem i zatim pokreće motor da uspostavi hidraulički pritisak;

3) Hidraulički pritisak ulazi u cilindre četiri točka kroz ulazni ventil ABS-a i na kraju stvara silu kočenja.

Stoga, u normalnim okolnostima, sila na pedalu i sila kočenja koju u konačnici daje jedno-kutija su mehanički odvojene.

Najočiglednija prednost ove integracije je mali broj dijelova i mala zapreminska težina. Potpuno odvojeni dizajn omogućava da se teoretski prilagodi odnos usporavanja koji odgovara bilo kojoj željenoj sili ili hodu pedale kroz softver, odnosno osjećaj pedale je u velikoj mjeri određen softverom. Nedostatak je što je povratna sprega o sili na pedalu izolirana od točka, a vozač ne može osjetiti status točka kroz pedalu. Na primjer, kada ABS radi, vozač ne može osjetiti vibraciju pedale. Pozivajući se na iskustvo s problemom osjećaja pedale kod dvije kutije, osjećaj pedale kod potpuno odvojenog one-boxa je vrijedan pažnje. Osim toga, za L3 i više inteligentnu vožnju, jedna kutija mora uključiti ESP modul kao redundantnu rezervnu kopiju. Ovdje je jedna kutija beskorisna u naprednoj inteligentnoj vožnji. Što se tiče kvara, nakon kvara elektronskog pojačivača, dvokutija takođe može aktivno da stvara pritisak za kočenje pomoću ESP-a, ali jedno-kutija nema rezervni sistem u delu za pojačavanje kočnica (osim ako nije priključen ESP niskih performansi ).

04 One-Box karakteristike sistema

One-Box hidraulični kočioni sistem sa žicom integriše tradicionalne funkcije kočenja kao što su TCS (sistem kontrole proklizavanja), ESC, ABS i EPB. Osim toga, može se integrirati upravljački softver treće strane, kao što je nadzor tlaka u gumama, EBD (elektronska raspodjela sile kočenja), AEB (automatski sistem pomoći pri kočenju), AVH (sistem za automatsko parkiranje) i druge funkcije za postizanje razvoja integrirane kontrole žicom kontroliranih domena šasije. Glavne funkcije su:

1)Osnovna kontrola kočnice (BBC)

Automatski identifikuje vozačev zahtjev za kočenjem otkrivanjem ulaza senzora hoda papučice kočnice, uspostavlja odgovarajuću hidrauličku silu kočenja prema pomaku pedale i kontrolira hidraulički pritisak kočnice kako bi se postiglo kočenje po žici.

2) Sistem protiv blokiranja kočnica (ABS)

Tokom procesa kočenja u nuždi, pritisak kočenja na četiri točka se kontroliše, a hidraulički pritisak u cilindru točka se kontroliše u skladu sa brzinom točkova kako bi se sprečilo blokiranje točkova, poboljšala snaga kočenja i osigurala stabilnost vozila.

3)Sistem kontrole proklizavanja (TCS)

Tokom jake vožnje, kao što je pokretanje ili ubrzavanje, obrtni moment motora se podešava kako bi izvršio pritisak kočenja na proklizajuće točkove kako bi se sprečilo prekomerno proklizavanje pogonskih točkova.

4)Elektronska kontrola stabilnosti (ESC)

Kada se vozilo okrene, kontrolišite preupravljanje ili nedovoljno upravljanje vozilom.

5)Sistem povrata energije kočnica (CRBS)

Tokom procesa kočenja, status baterije obrtnog momenta motora i status pedale kočnice se detektuju u realnom vremenu, a koordiniran oporavak energije kočenja se postiže podešavanjem pritiska kočenja i obrtnog momenta motora kako bi se poboljšao domet krstarenja vozila.

6)Podržava AEB zahtjev za kočenjem

Prima komande ADAS modula za implementaciju funkcija kao što su prethodno punjenje i upozorenje o usporavanju kočnice; brzo povećava pritisak kako bi poboljšao AEB automatsko kočenje u nuždi i skratio razmak tokom AEB kočenja u nuždi. 300+ms sačuvana brzim odgovorom može značajno smanjiti vjerovatnoću lažnog aktiviranja AEB;

7)Podržava ACC zahtjev za vertikalnu kontrolu

U skladu sa komandama ACC modula, upravljajte pogonskim sklopom ili kočionim sistemom kako biste postigli ubrzanje i usporavanje;

8)Podržava APA/RPA zahtjev za vertikalnu kontrolu

Prema komandama APA/RPA modula, pogonski ili kočioni sistem se kontroliše kako bi se postiglo ubrzanje i usporavanje. Odgovarajući na uputstva o putanji vozila, vozilo se precizno kontroliše u uzdužnom pravcu kočenja i vožnje, a vozač se može automatski parkirati u automobil.

9)CST(Comfort-Stop) Udoban parking

10)BSW

Otkrivanjem informacija sa senzora za kišu, određeni pritisak se uspostavlja na cilindar točka i vodeni film na kočionom disku se briše kako bi se poboljšale performanse kočenja u kišnim danima;

11)D-EPB

EPB s dvostrukom kontrolom rješava problem viška parkiranja električnih vozila;

12) Redundantna rezervna kočnica EPB-A

EPB aktuator stražnjeg/prednjeg kotača djeluje kao pomoćna radna kočnica.

13)Za sve terene i puzanje

Razne terenske površine za poboljšanje prohodnosti i sigurnosti

14)HFC

Pruža dodatni pritisak u cilindru kotača vozaču kada vozač do kraja pritisne papučicu kočnice i vozilo ne postigne maksimalno usporavanje.

05 Poređenje jednokutije i dvije kutije

Za sistem sa jednom ili dve kutije, kineski domaći dobavljači kao što su Wanxiang, Asia Pacific, Bethel, Grubo, Nason i Tongyu imaju odgovarajuće proizvode. Glavni strani dobavljači sistema sa jednom ili dve kutije su Bosch, Continental, ZF Friedrichhshafen, Nissin, Hitachi (uključujući CBI), Mobis, Advics, itd. Koncepti tehnologije proizvoda ovih dobavljača su slični, a glavne razlike leže u masovnoj proizvodnji i zrelosti proizvoda.