היכרות עם מערכות בלימה בתיבה אחת ושתי תיבות

היכרות עם מערכות בלימה בתיבה אחת ושתי תיבות

לאחרונה, אירוע התנגשות מהיר נוסף של טסלה עורר סערה. האם הבלימה של כלי רכב חשמליים בטוחה מספיק? זה עורר מחדש את תשומת הלב והדיון הציבורי. היום אסביר את מערכת הבלימה של כלי רכב חשמליים משני היבטים: ההבדל בין מערכות הבלימה של כלי רכב חשמליים וכלי רכב מסורתיים והיישום הטכני של מערכות בלימה לרכב חשמלי, כדי לספק לקוראים התייחסות טכנית להסתכלות רציונלית על סוגיות. קשור למערכת הבלימה.

01 מבוא למערכות הבלימה לרכב נוסעים

בין אם מדובר ברכב דלק מסורתי או רכב אנרגיה חדש, מערכת הבלימה הבסיסית מורכבת מהרכיבים הבאים:

נתיב ההעברה של כוח הבלימה הוא שלושה שלבים: כוח מכני של דוושה ← לחץ נוזל בלמים ← כוח מכני של קליפר:

1)הכוח מרגל הנהג מוגבר תחילה על ידי יחס ידית דוושת הבלם, ולאחר מכן מוגבר על ידי ההגברה המשנית של המאיץ. לאחר מכן הוא מועבר לגליל הראשי קלט מוט הדחיפה.

2)מוט הדחיפה של צילינדר הראשי דוחף את הבוכנה כדי להמיר כוח מכני ללחץ הידראולי של נוזל בלמים. לאחר מכן הלחץ ההידראולי של נוזל הבלמים מועבר לקליפר הבלמים דרך הצינור ולדחוף את בוכנת הקליפר.

3) הבוכנה של קליפר הבלמים דוחפת את לוחות החיכוך כדי להתאים את דיסק הבלם המסתובב כדי לייצר חיכוך, הפועל על הגלגלים כמומנט הבלימה.

אין הבדלים בעקרונות ויישומים בין רכבים חשמליים לרכבי דלק בכל הנוגע לדוושות ובלמים. ההבדלים העיקריים בין סוגים שונים של רכבים מתרכזים במודול "בוסטר + צילינדר ראשי + ESP". הסיבה לכך ש"בוסטר + צילינדר ראשי + ESP" מורכבים כאן היא מכיוון שרמות האינטגרציה של שלושת המודולים הללו שונות בפתרונות טכניים שונים.

02 מבנה מערכת הבלימה של רכב הדלק

מבנה מערכת הבלימה של רכב דלק מסורתי מוצג באיור למטה.

"בוסטר + צילינדר ראשי" הוא מכלול, ו-ESP הוא מודול נפרד. ה"בוסטר" כאן הוא למעשה מאיץ ואקום. העיקרון הוא שחלקו הפנימי של הבוסטר מחולק לשני חללים על ידי דיאפרגמה: חלל האטמוספירה וחלל הוואקום. כאשר לא בולמים, גם החדר הגדול וגם תא הוואקום מחוברים למקור הוואקום כדי ליצור לחץ שלילי ואקום. לאחר דריכה על דוושת הבלם, תא הוואקום ממשיך לשמור על הוואקום. תא האטמוספרה הגדול מחובר לעולם החיצון ומתחיל להכניס אוויר. אז הפרש הלחץ בין שני החדרים פועל על הסרעפת ויוצר את הכוח הנעזר בוואקום, שפועל בסופו של דבר על מוט דחיפה הקלט של הגליל הראשי. כמות הכוח הנעזר בוואקום היא ביחס קבוע לכוח הכניסה של הדוושה. מקור הוואקום מגיע מהמנוע. ישנן שתי דרכים לספק ואקום מהמנוע: האחת היא הוואקום שנוצר במהלך תהליך כניסת האוויר של סעפת יניקת המנוע, והשנייה היא משאבת הוואקום המונעת על ידי גל ארכובה המנוע. המבנה הספציפי של צילינדר הראשי עם מאיץ ואקום ההרכבה מוצגת באיור למטה.

עבור מערכת הסיוע בוואקום המוזכרת לעיל, מצבי הכשל האופייניים הם כדלקמן:

1) דוושת בלם: שבר דוושת בלם הוא מצב כשל נדיר מאוד וברמה נמוכה. גם התקנות מגדירות חלק זה כחלק שאינו מועד לכישלון. הכשל העיקרי הקשור לדוושה הוא כשל במתג אור הבלם (BLS). לכשל ב-BLS אין השפעה על בלימה הידראולית בסיסית, אך הוא ישפיע על פונקציות בלימה אלקטרונית כגון ABS/TCS/VDC, EMS ושיקולים לוגיים הקשורים למתג אור הבלמים. כמובן שתפגע גם תאורת תאורה האחורית של הבלם;

2)מאיץ ואקום: התוצאה החמורה ביותר של כישלון בוסטר ואקום היא אי-הגברת ואקום, כגון דליפת מאיץ, דליפת צינור ואקום וכו'. התחושה האינטואיטיבית של הנהג היא שהבלמים קשים. בגלל היעדר סיוע בוואקום, הנהג צריך להפעיל כוח פי כמה מהרגיל כדי להשיג את האטת הרכב בנסיבות רגילות.

3)צילינדר ראשי: הכשל של הגליל הראשי מתרכז בשתי צורות: דליפה ונתקע. הראשון יגרום למהלך הדוושה להיות ארוך ורך יותר, אך הרכב אינו יכול לבסס האטה רגילה; האחרון יגרום ישירות לאי ללחוץ על דוושת הבלם.

4)מודול ESP: כשלים במתג תאורת הבלמים, מערכת ההנעה, חיישן מהירות הגלגל, אספקת החשמל, רשת CAN וכן הלאה, מה שישפיע על פונקציות הקשורות ל-ESP (ABS/TCS/VDC/HHC/AVH/HDC וכו'), אבל עקב ה-ABS/TCS/ פונקציית VDC תתערב רק בתנאי רכב קיצוניים, כך שכשל בפונקציית ה-ESP לא ישפיע על הבלימה הבסיסית. כלומר, לבלימה קלה/מתונה על משטח כביש טוב יש השפעה מועטה, אבל ABS נכשל בבלימה כבדה והגלגלים נוטים להינעל. תנאי הדרך המסוכנים ביותר במקרה זה הם כבישי קרח, שלג או חצץ עם מקדם הידבקות נמוך. הגלגלים הקדמיים והאחוריים יכולים להחליק בקלות ולאבד שליטה בעת בלימה או נסיעה.

5)בלמים: יש הרבה תקלות בלמים, בעיקר כאלו שקשורות לבלימת NVH, אבל הכשלים שבאמת משפיעים בצורה רצינית על בטיחות הנהיגה הם בעיקר דליפת נוזל בלמים בקליפרים והידרדרות של רפידות החיכוך. דליפת נוזל בלם קליפר דומה לדליפת צילינדר הראשי שהוזכרה לעיל. השפלה בביצועים של כרית החיכוך נגרמת בעיקר על ידי השפלה תרמית. לאחר השפלה, יעילות הבלימה פוחתת והאטת הרכב נמוכה בהרבה מהציפיות של הנהג. הנהג מרגיש שאי אפשר לבלום את המכונית.

6)אחרים: כשל בצנרת (דליפה), כשל בחיישן מהירות גלגל, כשל ב-EPB וכו'.

03 מבנה מערכת בלימה לרכב חשמלי

מכיוון שמגבר הוואקום דורש מהמנוע לספק ואקום, רכבי אנרגיה חדשים אינם יכולים להשתמש במערכת זו המסתמכת על המנוע כדי להשיג ואקום בעת נסיעה חשמלית בלבד.

3.1 פתרון משאבת ואקום אלקטרונית

ההיגיון של פתרון משאבת הוואקום האלקטרונית הוא: מכיוון שאין מנוע שיספק מקור ואקום, אז מסופקים חלקים הניתנים לפינוי עצמאי. העיקרון פשוט מאוד, כלומר המנוע מניע את הלהב להסתובב ולשאוב ואקום. ישנם גם סוגי בוכנה, אך הם אינם בשימוש נרחב. לכן, פתרון משאבת הוואקום האלקטרונית מספק ישירות ואקום למנוע ברמת החומרה. משאבות ואקום אלקטרוניות מחולקות למשאבות עצמאיות (המקור היחיד לדרישות ואקום וחומרה גבוהות יותר) ולמשאבות עזר.

היתרון הברור של פתרון זה הוא שכמות השינויים קטנה, והוא מתאים מאוד לשיתוף מערכות בלימה של רכבי דלק ורכבי אנרגיה חדשים על אותה פלטפורמה. החסרונות של פתרון זה ברורים גם הם:

1) בעיות סידור הנגרמות מרעש ורטט של משאבות ואקום אלקטרוניות;

2) שוק משאבות הוואקום האלקטרוניות המרכזי הוא כמעט בעל מונופול, המחירים גבוהים ואיכות המוצרים של יצרנים אחרים אינה יציבה;

3) ל-ESP הרגיל יש יכולת בניית לחץ אקטיבי נמוך ואינו יכול לספק תמיכה חזקה להתאוששות אנרגיה ונהיגה חכמה;

4)הכישלון או האסטרטגיה הבלתי סבירה של משאבת הוואקום האלקטרונית מובילים לכשל או להפחתה של סיוע בוואקום. בסך הכל, פתרון משאבת הוואקום האלקטרונית הוא למעשה פתרון בעלות נמוכה. אם לשפוט לפי מגמת ההתפתחות הטכנולוגית, מדובר בפתרון מעבר.

3.2 פתרון מאיץ אלקטרוני (שתי קופסאות)

עם קידום רכבי אנרגיה חדשים ופיתוח טכנולוגיית נהיגה חכמה, האינטראקציה בין מערכת הבלימה לעולם החיצון הופכת חשובה יותר ויותר. טווח השיוט של רכבי אנרגיה חדשים מציג דרישות גבוהות יותר להחזר אנרגיה. התאוששות הגלישה בהחזר אנרגיה קשורה ליציבות ההצמדה הנמוכה של הרכב. התאוששות בלימה דורשת מערכת בלימה כדי לשלוט בבלימה הידראולית ובבלימת התאוששות המנוע. הפיתוח של נהיגה חכמה הציגה גם דרישות גבוהות יותר ליכולת בניית הלחץ והתגובה של מערכת הבלימה. יחד עם זאת, העיצוב המיותר של נהיגה אוטונומית מחייב גם שלמערכת הבלימה תהיה פונקציית גיבוי. לכן, בוש השיקה פתרון של בוסטר אלקטרוני שאינו מסתמך על ואקום, אשר נהוג לכנות בוסטר אלקטרוני iBooster. מבנה הבוסטר האלקטרוני שונה מאוד מזה של בוסטר ואקום, אך במהותו הוא עדיין נועד לדמות בוסטר ריק. ההבדל ממאיץ ואקום הוא שהחיזוק מסופק על ידי מנוע מובנה. האיור הבא יכול להמחיש במלואו את השיטה המסייעת בכוח של המאיץ האלקטרוני: המנוע מסתובב כדי להניע את ההילוך לסיבוב. לאחר הפחתת המהירות והגדלת המומנט, התנועה הסיבובית מומרת לבסוף לתנועה ליניארית דרך גלגל התולעת, ולבסוף, יחד עם הכוח המועבר מהדוושה, היא מניעה את מוט הדחיפה של צילינדר הראשי. בניית לחץ הידראולי. החלק הראשי של צילינדר זהה לבוסטר הוואקום המסורתי, ומושב השסתום הקובע את יחס הדחף של הבוסטר הוא בעצם אותו מבנה ועיקרון כמו מאיץ הוואקום המסורתי. מכיוון שהבוסטר וה-ESP הם שני מודולים עצמאיים בפתרון הזה, התעשייה מכנה אותו פתרון שתי הקופסאות.

לגבי שיקול הדעת של iBooster assist: ה-ECU יאחסן באופן פנימי סט אחד או יותר של עקומות תחושת דוושה מכוילות במהלך תהליך פיתוח הרכב (כגון מהלך דוושה לעומת האטה, מהלך דוושה לעומת סיוע בלם וכו'). כאשר הנהג לוחץ על דוושת הבלם, חיישן השבץ הפנימי של ה-iBooster מסיק את כוונת הבלימה של הנהג בהתבסס על תזוזה של דוושת הבלם, מחשב נוסף את כמות הסיוע של המטרה, ולאחר מכן שוקל באופן מקיף את כמות החזרת האנרגיה/מצב העבודה של ABS וכו'. הדחיפה האולטימטיבית של ביצוע מנוע iBooster. הודות ליכולת העזר העוצמתית של iBooster, שיטת הבקרה המנותקת למחצה הנשלטת אלקטרונית והגיבוי הכפול הטבעי של Two-Box (iBooster ו-ESP), לפתרון מערכת הבלימה הזה יש יתרונות גדולים בהחזר אנרגיה ובנהיגה חכמה. זו גם הסיבה לכך שניתן לקדם את iBooster במהירות בשוק. עד כה, מספר רב של דגמים כגון כל סדרות טסלה, כמעט כל רכבי פולקסווגן אנרגיה חדשים, כל סדרות הונדה אקורד (כולל רכבי דלק), כל רכבי האנרגיה החדשים של Geely Lynk & Co, מרצדס בנץ S-Class, Weilai, Xpeng השתמשו בפתרון iBooster.

כמובן, לסוג זה של מערכת יש גם חסרונות מסוימים:

1)תחושת דוושת הבלמים תהיה גרועה מזו של מערכת מאיץ הוואקום המסורתית. תיאורטית, עקרון התיאום של יחס ה-Boost בין הבוסטר האלקטרוני למגבר הוואקום המסורתי זהה (לשניהם יש מבני דיסק משוב מגומי), אך למעשה ה-boost של הבוסטר האלקטרוני הגודל הוא סדרה של תהליכי חישוב וביצוע. במהלך תהליך הביצוע, איסוף האותות של החיישן, חישוב הבקר וביצוע המנוע ייצרו שגיאות ועיכובים מסוימים. בנוסף, התיאום בין שחזור אנרגיה ובלימה הידראולית גם יגדיל עוד יותר את קושי השליטה, תהליך ה"סימולציה" הזה אינו "חלק" כמו מאזן הכוחות הדינמי הפיזי בלבד על מאיצי ואקום מסורתיים.

2) ככל שהדברים מורכבים יותר, כך גדלה ההסתברות לכישלון. IBooster קשור מאוד למערכות ESP חיצוניות, נהיגה חכמה ומערכות כוח. תקלות מערכת קשורות ותקלות ברשת CAN עשויות להשפיע על הפונקציה הנעזרת בכוח של ה-iBooster.

3.3 פתרון קופסה אחת

תיבה אחת מוגדרת בעיקר עבור שתי קופסאות. כאשר בוש פיתחה את פתרון שתי הקופסאות של iBooster+ESP, חברת היבשת פיתחה גם פתרון נוסף משולב יותר בתגובה לצורכי ה-OEM: שילוב ESP ומגבר אלקטרוני, והפך למודול, המכונה בדרך כלל one-box .

ה-One-box משלבת פונקציות סיוע בבלימה ו-ESP. אותו דבר כמו שתי הקופסה הוא שעזרת הבלמים מסופקת על ידי המנוע. ההבדל העיקרי הוא שהכוח שמשדר הקופסה הדו-קופסת למוט הדחיפה של צילינדר הראשי הוא הסכום של כוח הקלט של הנהג ושל העזר המנועי, והיחס היחסי בין השניים הוא תוצאה של איזון מכני, בעוד כוח הבלימה המסופק על ידי הקופסה האחת מגיע כולו מהמנוע, מבלי להכפיל את כוח הבלימה שמספק הנהג. הכוח שמספק הנהג דרך דוושת הבלם הופך בסופו של דבר ללחץ הידראולי ונזלף לסימולטור תחושת הדוושה המובנה של ה-One-box. סימולטור תחושת הדוושה הוא למעשה מנגנון קפיצי בוכנה המשמש כדי לדמות את תחושת דוושת הבלמים ולספק לנהג משוב כוח ומכה.

ניתן לתאר בפשטות את תהליך הסיוע בקופסה אחת כך:

1) התזוזה שנוצרת על ידי הדוושה מתקבלת על ידי החיישן ולאחר מכן קלט ל-ECU;

2)ה-ECU מחשב את דרישת הבלימה של הנהג ולאחר מכן מניע את המנוע כדי ליצור לחץ הידראולי;

3) לחץ הידראולי נכנס לארבעת גלילי הגלגלים דרך שסתום הכניסה של ABS ובסופו של דבר יוצר כוח בלימה.

לכן, בנסיבות רגילות, כוח הדוושה וכוח הבלימה המסופקים בסופו של דבר על ידי הקופסה האחת מנותקים מכנית.

היתרון הברור ביותר של שילוב זה הוא מספר החלקים הקטן והמשקל הנפחי הנמוך. העיצוב המנותק לחלוטין מאפשר להתאים באופן תיאורטי את יחסי האטה בהתאם לכל כוח דוושה רצוי או מהלך דרך תוכנה, כלומר, תחושת הדוושה נקבעת במידה רבה על ידי תוכנה. החיסרון הוא שמשוב הכוח על הדוושה מבודד מהגלגל, והנהג לא יכול לחוש את מצב הגלגל דרך הדוושה. לדוגמה, כאשר ABS פועל, הנהג אינו יכול לחוש דרך הרטט של הדוושה. בהתייחס לחוויה של בעיית תחושת הדוושה של הדו-קופסה, תחושת הדוושה של הקופסה האחת המנותקת לחלוטין ראויה לתשומת לב. בנוסף, עבור נהיגה חכמה מסוג L3 ומעלה, תיבה אחת צריכה לחבר מודול ESP כגיבוי מיותר. זה המקום שבו תיבה אחת היא חסרת תועלת בנהיגה חכמה מתקדמת. באשר לכשל, לאחר כשל של המאיץ האלקטרוני, הדו-קופסה יכולה גם לבנות לחץ באופן אקטיבי לבלימה על ידי ESP, אך ל-One-box אין מערכת גיבוי בחלק מגבר הבלמים (אלא אם מחובר ESP בעל ביצועים נמוכים. ).

04 תכונות מערכת One-Box

מערכת הבלימה ההידראולית הנשלטת באמצעות חוט One-Box משלבת פונקציות בלימה מסורתיות כגון TCS (מערכת בקרת משיכה), ESC, ABS ו-EPB. בנוסף, ניתן לשלב תוכנת בקרה של צד שלישי, כגון ניטור לחץ אוויר בצמיגים, EBD (חלוקת כוח בלם אלקטרוני), AEB (מערכת סיוע אוטומטית לבלימה), AVH (מערכת חניה אוטומטית) ופונקציות נוספות להשגת פיתוח בקרה משולבת של תחומי מארז נשלטי חוט. הפונקציות העיקריות הן:

1)בקרת בלם בסיס (BBC)

הוא מזהה אוטומטית את דרישת הבלימה של הנהג על ידי זיהוי הקלט של חיישן פעולת דוושת הבלם, קובע את כוח הבלימה ההידראולי התואם בהתאם לתזוזת הדוושה, ושולט בלחץ ההידראולי של הבלמים כדי להשיג בלם אחר חוט.

2) מערכת בלימה נגד נעילה (ABS)

במהלך תהליך בלימת החירום, לחץ הבלימה של ארבעת הגלגלים נשלט, והלחץ ההידראולי של צילינדר הגלגל נשלט בהתאם למהירות הגלגל כדי למנוע נעילת גלגלים, לשפר את עוצמת הבלימה ולהבטיח יציבות נסיעה ברכב.

3)מערכת בקרת משיכה (TCS)

במהלך נהיגה חזקה, כגון התנעה או האצה, מומנט המנוע מותאם להפעלת לחץ בלימה על הגלגלים המחליקים כדי למנוע החלקה מוגזמת של הגלגלים המניעים.

4)בקרת יציבות אלקטרונית (ESC)

כאשר הרכב מסתובב, שלוט בהיגוי יתר או תת-היגוי של הרכב.

5)מערכת שחזור אנרגיית בלמים (CRBS)

במהלך תהליך הבלימה, מצב סוללת מומנט המנוע ומצב דוושת הבלמים מזוהים בזמן אמת, והחזרת אנרגיית בלימה מתואמת מושגת על ידי התאמת לחץ הבלימה ומומנט התאוששות המנוע כדי לשפר את טווח השיוט של הרכב.

6)תמיכה בבקשת בלימת AEB

מקבל פקודות מודול ADAS ליישום פונקציות כגון מילוי מראש והאטת בלם אזהרה; מגביר במהירות את הלחץ כדי לשפר את בלימת החירום האוטומטית של AEB ולקצר את המרחק במהלך בלימת חירום AEB. ה-300+ms שנשמרו באמצעות תגובה מהירה יכולות להפחית משמעותית את ההסתברות להפעלת שווא AEB;

7)תמיכה בבקשת בקרה אנכית של ACC

על פי הפקודות של מודול ACC, לשלוט על מערכת הכוח או הבלימה כדי להשיג האצה והאטה;

8)תמיכה בבקשת שליטה אנכית של APA/RPA

על פי הפקודות של מודול APA/RPA, מערכת הכוח או מערכת הבלימה נשלטת כדי להשיג האצה והאטה. על ידי מענה להוראות מסלול הרכב, הרכב נשלט בצורה מדויקת בכיוון האורך של בלימה ונהיגה, והנהג יכול לחנות אוטומטית במכונית.

9)CST(Comfort-Stop) חניה נוחה

10) BSW

על ידי זיהוי המידע מחיישן הגשם, נוצר לחץ מסוים על צילינדר הגלגל ומנגבים את סרט המים על דיסק הבלם כדי לשפר את ביצועי הבלימה בימים גשומים;

11)D-EPB

EPB בקרה כפולה פותר את בעיית יתירות החניה של כלי רכב חשמליים;

12) בלם גיבוי מיותר EPB-A

מפעיל הגלגל האחורי/הגלגל הקדמי EPB פועל כבלם שירות גיבוי.

13)כל השטח וזחילה

משטחי שטח שונים לשיפור העבירות והבטיחות

14)HFC

מספק לחץ נוסף של צילינדר גלגל לנהג כאשר הנהג לוחץ במלואו על דוושת הבלם והרכב אינו מגיע להאטה מרבית.

05 השוואה בין קופסה אחת לשתי קופסה

עבור מערכת הקופסה האחת או הדו-קופסה, לספקים מקומיים סיניים כגון Wanxiang, Asia Pacific, Bethel, Grubo, Nason ו-Tongyu יש לכולם מוצרים מתאימים. הספקים הזרים העיקריים של מערכות קופסה אחת או שתי קופסאות כוללות את Bosch, Continental, ZF Friedrichhshafen, Nissin, Hitachi (כולל CBI), Mobis, Advics וכו'. מושגי טכנולוגיית המוצר של ספקים אלה דומים, וההבדלים העיקריים הם בקנה מידה ייצור המוני ובשלות המוצר.