Johdatus One-box ja Two-box Braking Systems

Johdatus One-box ja Two-box Braking Systems

Äskettäin toinen Teslan nopea törmäystapahtuma on herättänyt kohua. Onko sähköautojen jarrutus riittävän turvallista? Se on herättänyt uudelleen yleisön huomion ja keskustelun. Selitän tänään sähköajoneuvojen jarrujärjestelmää kahdesta näkökulmasta: sähköajoneuvojen ja perinteisten ajoneuvojen jarrujärjestelmien erosta ja sähköajoneuvojen jarrujärjestelmien teknisestä soveltamisesta, jotta lukijoille tarjotaan teknisiä ohjeita ongelmien järkevään tarkasteluun. liittyvät jarrujärjestelmään.

01 Johdatus henkilöautojen jarrujärjestelmiin

Olipa kyseessä perinteistä polttoainetta käyttävä ajoneuvo tai uusi energiaajoneuvo, perusjarrujärjestelmä koostuu seuraavista osista:

Jarruvoiman välitysreitti on kolme vaihetta: polkimen mekaaninen voima → jarrunesteen paine → jarrusatula mekaaninen voima:

1)Kuljettajan jaloista tulevaa voimaa vahvistaa ensin jarrupolkimen vipusuhde ja sitten tehostimen toissijainen vahvistus. Sitten se ohjataan pääsylinteriin työntötankoon.

2)Pääsylinterin työntötanko työntää mäntää muuntaakseen mekaanisen voiman jarrunesteen hydraulipaineeksi. Jarrunesteen hydraulipaine välittyy sitten jarrusatulaan putkilinjaa pitkin ja työnnä jarrusatulan mäntää.

3) Jarrusatulan mäntä työntää kitkalevyjä mukautumaan pyörivään jarrulevyyn tuottamaan kitkaa, joka toimii pyörissä jarrutusmomenttina.

Jarrupolkimien ja jarrujen periaatteissa ja sovelluksissa ei ole eroja sähkö- ja polttoaineajoneuvojen välillä. Tärkeimmät erot erityyppisten ajoneuvojen välillä ovat keskittyneet "tehostin + pääsylinteri + ESP" -moduuliin. Syy, miksi "tehostin + pääsylinteri + ESP" kootaan tähän, johtuu siitä, että näiden kolmen moduulin integrointitasot ovat erilaiset eri teknisissä ratkaisuissa.

02 Polttoainekäyttöisen ajoneuvon jarrujärjestelmän rakenne

Perinteisen polttoaineen ajoneuvon jarrujärjestelmän rakenne on esitetty alla olevassa kuvassa.

"Booster + pääsylinteri" on kokoonpano, ja ESP on erillinen moduuli. "Booster" tässä on itse asiassa tyhjiötehostin. Periaate on, että tehostimen sisäpuoli on jaettu kalvolla kahteen onteloon: ilmakehän onteloon ja tyhjiöonteloon. Kun ei jarruta, sekä suuri kammio että tyhjiökammio on yhdistetty alipainelähteeseen tyhjiön alipaineen muodostamiseksi. Kun jarrupoljin on painanut, tyhjiökammio jatkaa tyhjiön ylläpitämistä. Suuri ilmakammio on yhteydessä ulkomaailmaan ja alkaa imeä ilmaa. Sitten kahden kammion välinen paine-ero vaikuttaa kalvoon ja muodostaa tyhjiöavusteisen voiman, joka lopulta vaikuttaa pääsylinterin syöttötankoon. Tyhjiöavusteisen voiman määrä on kiinteässä suhteessa polkimen syöttövoimaan. Tyhjiölähde tulee moottorista. On kaksi tapaa tuottaa tyhjiötä moottorista: toinen on alipaine, joka muodostuu moottorin imusarjan ilmanottoprosessissa, ja toinen on moottorin kampiakselin käyttämä tyhjiöpumppu. Pääsylinterin erityinen rakenne tyhjiötehostimella kokoonpano näkyy alla olevassa kuvassa.

Yllä mainitulle alipainejärjestelmälle tyypilliset vikatilat ovat seuraavat:

1) Jarrupoljin: Jarrupolkimen murtuminen on erittäin harvinainen ja matalan tason vikatila. Säännöt määrittelevät tämän osan myös osaksi, joka ei ole altis epäonnistumiselle. Suurin polkimeen liittyvä vika on jarruvalokytkimen (BLS) vika. BLS-vika ei vaikuta perushydrauliseen jarrutukseen, mutta se vaikuttaa elektronisiin jarrutustoimintoihin, kuten ABS/TCS/VDC, EMS ja jarruvalokytkimeen liittyviin loogisiin arviointeihin. Tietysti myös jarrujen takavalon syttyminen vaikuttaa;

2)Tyhjiötehostin: Vakuumitehostimen vioittumisen vakavin seuraus on tyhjiötehostuksen puuttuminen, kuten tehostimen vuoto, tyhjiöputken vuoto jne. Kuljettajan intuitiivinen tunne on, että jarrut ovat kovat. Tyhjiöavustimen puuttumisen vuoksi kuljettajan on käytettävä useita kertoja tavallista enemmän voimaa saavuttaakseen ajoneuvon hidastumisen normaaleissa olosuhteissa.

3)Pääsylinteri: Pääsylinterin vika on keskittynyt kahteen muotoon: vuoto ja jumiutuminen. Edellinen saa polkimen iskun pitenemään ja pehmeämmäksi, mutta ajoneuvo ei pysty saavuttamaan normaalia hidastuvuutta; jälkimmäinen aiheuttaa suoraan sen, että jarrupoljinta ei voida painaa.

4)ESP-moduuli: Viat jarruvalokytkimessä, voimansiirrossa, pyörän nopeusanturissa, virtalähteessä, CAN-verkossa ja niin edelleen, mikä vaikuttaa ESP:hen liittyviin toimintoihin (ABS/TCS/VDC/HHC/AVH/HDC jne.). ABS/TCS:n takia/ VDC-toiminto puuttuu vain äärimmäisissä ajoneuvoolosuhteissa, joten ESP-toiminnon vika ei vaikuta perusjarrutukseen. Toisin sanoen kevyellä/kohtalaisella jarrutuksella hyvällä tienpinnalla ei ole juurikaan vaikutusta, mutta ABS pettää voimakkaassa jarrutuksessa ja pyörät ovat taipuvaisia ​​lukkiutumaan. Vaarallisimmat tieolosuhteet ovat tässä tapauksessa jää-, lumi- tai soratiet, joilla on alhainen pitokerroin. Etu- ja takapyörät voivat helposti luisua ja menettää hallinnan jarrutettaessa tai ajon aikana.

5)Jarrut: Jarruvikoja on monia, erityisesti NVH-jarrutukseen liittyviä, mutta ajoturvallisuuteen todella vakavasti vaikuttavia vikoja ovat pääasiassa jarrunesteen vuotaminen jarrusatulasta ja kitkapalojen huononeminen. Jarrusatulan jarrunestevuoto on samanlainen kuin edellä mainittu pääsylinterin vuoto. Kitkatyynyn suorituskyvyn heikkeneminen johtuu enimmäkseen lämmön heikkenemisestä. Heikkenemisen jälkeen jarrutusteho heikkenee ja ajoneuvon hidastuvuus on paljon alhaisempi kuin kuljettaja odottaa. Kuljettaja kokee, ettei autoa voi jarruttaa.

6)Muut: putkistovika (vuoto), pyörän nopeusanturin vika, EPB-vika jne.

03 Sähköajoneuvon jarrujärjestelmän rakenne

Koska tyhjiövahvistin vaatii moottorin tuottamaan tyhjiön, uudet energiaajoneuvot eivät voi käyttää tätä järjestelmää, joka luottaa siihen, että moottori saa alipaineen ajettaessa puhtaasti sähköllä.

3.1 Elektroninen tyhjiöpumppuratkaisu

Elektronisen tyhjiöpumppuratkaisun logiikka on: koska alipainelähteenä ei ole moottoria, niin osat, jotka voidaan tyhjentää itsenäisesti, tarjotaan. Periaate on hyvin yksinkertainen, eli moottori käyttää terää pyörimään ja imuroimaan. On myös mäntätyyppejä, mutta niitä ei käytetä laajalti. Siksi elektroninen tyhjiöpumppuratkaisu tarjoaa suoraan tyhjiön moottorille laitteistotasolla. Elektroniset tyhjiöpumput jaetaan itsenäisiin pumppuihin (ainoa tyhjiön lähde ja korkeammat laitteistovaatimukset) ja apupumppuihin.

Tämän ratkaisun ilmeinen etu on, että muutosten määrä on pieni ja se soveltuu hyvin polttoaineajoneuvojen ja uusien energiaajoneuvojen jarrujärjestelmien jakamiseen samalla alustalla. Tämän ratkaisun haitat ovat myös ilmeisiä:

1) Elektronisten tyhjiöpumppujen melun ja tärinän aiheuttamat järjestelyongelmat;

2) Valtavirran elektronisten tyhjiöpumppujen markkinat ovat lähes monopolisoidut, hinnat ovat korkeat ja muiden valmistajien tuotteiden laatu on epävakaa;

3) Perinteisellä ESP:llä on alhainen aktiivinen paineenrakennuskyky, eikä se voi tarjota vahvaa tukea energian talteenotolle ja älykkäälle ajolle;

4)Elektronisen tyhjiöpumpun vika tai kohtuuton strategia johtaa alipaineavun epäonnistumiseen tai heikkenemiseen. Kaiken kaikkiaan elektroninen tyhjiöpumppuratkaisu on itse asiassa edullinen ratkaisu. Teknologisen kehityksen suuntauksesta päätellen se on siirtymäkauden ratkaisu.

3.2 Elektroninen tehostinratkaisu (kaksilaatikko)

Uusien energiaajoneuvojen edistämisen ja älykkään ajoteknologian kehittymisen myötä jarrujärjestelmän ja ulkomaailman välinen vuorovaikutus on yhä tärkeämpää. Uusien energiaajoneuvojen risteilyvalikoima asettaa korkeammat vaatimukset energian talteenotolle. Rullauksen talteenotto energian talteenotossa liittyy ajoneuvon matalan kiinnityksen vakauteen. Jarrujen palautus vaatii jarrujärjestelmän hallitsemaan hydraulista jarrutusta ja moottorin palautusjarrutusta. Älykkään ajon kehitys on myös asettanut korkeampia vaatimuksia jarrujärjestelmän painetta nostavalle kyvylle ja vasteelle. Samalla autonomisen ajon redundantti muotoilu edellyttää myös sitä, että jarrujärjestelmässä on oltava varatoiminto. Siksi Bosch on tuonut markkinoille elektronisen tehostimen ratkaisun, joka ei ole riippuvainen tyhjiöstä, jota kutsutaan yleisesti iBooster electronic boosteriksi. Elektronisen tehostimen rakenne on hyvin erilainen kuin tyhjiötehostimen, mutta pohjimmiltaan se on silti suunniteltu simuloimaan tyhjää tehostetta. Ero alipaineboosteriin on se, että tehostuksen antaa sisäänrakennettu moottori. Seuraava kuva voi havainnollistaa täydellisesti elektronisen tehostimen tehoa avustavaa menetelmää: moottori pyörii saadakseen vaihteen pyörimään. Nopeuden pienentämisen ja vääntömomentin lisäämisen jälkeen pyörimisliike muuttuu lopulta lineaariliikkeeksi kierukkavaihteen kautta, ja lopuksi se yhdessä polkimesta välittyvän voiman kanssa käyttää pääsylinterin syöttötankoa. Rakenna hydraulipainetta. Pääsylinteriosa on sama kuin perinteinen tyhjiötehostin, ja tehostimen tehostuksen määräävä venttiilin istukka on rakenteeltaan ja periaatteeltaan periaatteessa sama kuin perinteisellä tyhjiötehostimella. Koska tehostin ja ESP ovat kaksi itsenäistä moduulia tässä ratkaisussa, teollisuus kutsuu sitä kaksilaatikkoratkaisuksi.

Mitä tulee iBooster-avustimen arviointiin: ECU tallentaa sisäisesti yhden tai useamman polkimen tuntemuskäyräsarjan, jotka on kalibroitu ajoneuvon kehitysprosessin aikana (kuten polkimen isku vs. hidastus, polkimen isku vs. jarrutusavustin jne.). Kun kuljettaja painaa jarrupoljinta, iBoosterin sisäinen iskutunnistin päättelee kuljettajan jarrutusaikeen jarrupolkimen siirtymän perusteella, laskee edelleen tavoiteavustusmäärän ja ottaa sitten kattavasti huomioon energian talteenoton määrän/ABS-toimintatilan jne. Hanki iBooster-moottorin suorituskyvyn lopullinen tehostin. iBoosterin tehokkaan tehonavustusominaisuuden, elektronisesti ohjatun puoliksi irrotetun ohjausmenetelmän ja luonnollisen Two-Box-varmistuksen (iBooster ja ESP) ansiosta tällä jarrujärjestelmäratkaisulla on suuria etuja energian talteenotossa ja älykkäässä ajossa. Tämä on myös syy siihen, miksi iBoosteria voidaan markkinoida nopeasti markkinoilla. Tähän mennessä suuri määrä malleja, kuten kaikki Tesla-sarjat, lähes kaikki Volkswagenin uudet energiaajoneuvot, kaikki Honda Accord -sarjat (mukaan lukien polttoaineautot), kaikki Geely Lynk & Co:n uudet energiaajoneuvot, Mercedes-Benz S-sarja, Weilai, Xpeng on käyttänyt iBooster-ratkaisua.

Tietysti tämäntyyppisellä järjestelmällä on myös tiettyjä puutteita:

1)Jarrupolkimen tuntuma on huonompi kuin perinteisessä tyhjiötehostinjärjestelmässä. Teoreettisesti elektronisen tehostimen ja perinteisen tyhjiövahvistimen tehostuksen koordinointiperiaate on sama (molemmat ovat kumiset takaisinkytkentälevyrakenteet), mutta itse asiassa elektronisen tehostimen tehostin Koko on sarja laskenta- ja suoritusprosesseja. Suoritusprosessin aikana anturin signaalinkeruu, ohjaimen laskenta ja moottorin suoritus aiheuttavat tiettyjä virheitä ja viiveitä. Lisäksi energian talteenoton ja hydraulisen jarrutuksen välinen koordinointi lisää hallinnan vaikeutta entisestään, tämä "simulaatio" ei ole niin "tasainen" kuin perinteisten tyhjiövahvistimien puhtaasti fyysinen dynaaminen voimien tasapaino.

2) Mitä monimutkaisempia asiat ovat, sitä suurempi on epäonnistumisen todennäköisyys. IBooster liittyy vahvasti ulkoiseen ESP:hen, älykkääseen ajoon ja tehojärjestelmiin. Aiheeseen liittyvät järjestelmävirheet ja CAN-verkkohäiriöt voivat vaikuttaa iBoosterin tehoavusteiseen toimintaan.

3.3 yhden laatikon ratkaisu

one-box määritellään pääasiassa kahdelle laatikolle. Kun Bosch kehitti iBooster+ESP:n kahden laatikon ratkaisun, Manner-yhtiö kehitti myös toista integroidumpaa ratkaisua vastauksena OEM:n tarpeisiin: integroimalla ESP:n ja elektronisen tehostimen, josta tuli moduuli, joka tunnetaan yleisesti nimellä one-box. .

One-box sisältää jarruavustimen ja ESP-toiminnot. Sama asia kuin kaksilaatikossa on se, että jarrutusavustin toimii moottorilla. Suurin ero on, että kahden laatikon pääsylinterin syöttötankoon välittämä voima on kuljettajan syöttövoiman ja moottorin apuvoiman summa, ja näiden kahden välinen suhteellinen suhde johtuu mekaanisesta tasapainosta, kun taas yhden laatikon tuottama jarrutusvoima tulee kaikki moottorista ilman, että kuljettajan jarrutusvoimaa päällekkäin. Kuljettajan jarrupolkimen kautta antama voima muunnetaan lopulta hydraulipaineeksi ja vuotaa one-boxin sisäänrakennettuun polkimen tuntemussimulaattoriin. Polkimen tuntumasimulaattori on itse asiassa männän jousimekanismi, jota käytetään simuloimaan jarrupolkimen tuntumaa ja antamaan kuljettajalle voiman ja iskujen palautetta.

Yhden laatikon avustusprosessi voidaan kuvata yksinkertaisesti seuraavasti:

1) Polkimen synnyttämä siirtymä saadaan anturilla ja syötetään sitten ECU:hun;

2)ECU laskee kuljettajan jarrutustarpeen ja käyttää sitten moottoria hydraulipaineen määrittämiseksi;

3) Hydraulipaine tulee neljään pyöräsylinteriin ABS-imuventtiilin kautta ja tuottaa lopulta jarrutusvoiman.

Siksi normaalioloissa poljinvoima ja jarrutusvoima, jonka lopulta tuottaa one-box, irrotetaan mekaanisesti.

Tämän integroinnin ilmeisin etu on pieni osien määrä ja pieni tilavuuspaino. Täysin irrotettu rakenne mahdollistaa teoreettisen hidastussuhteen säätämisen mitä tahansa haluttua poljinvoimaa tai iskua vastaavasti ohjelmiston avulla, eli polkimen tuntuma määräytyy suurelta osin ohjelmiston avulla. Haittapuolena on, että polkimen voiman takaisinkytkentä on eristetty pyörästä, eikä kuljettaja voi havaita pyörän tilaa polkimen kautta. Esimerkiksi kun ABS toimii, kuljettaja ei voi havaita polkimen tärinää. Kahden laatikon polkimen tuntemusongelmasta saatuun kokemukseen viitaten, täysin irrotetun yksilaatikon polkimen tuntuma on huomion arvoinen. Lisäksi L3:n ja sitä korkeamman älykkään ajon aikana one-boxin on kytkettävä ESP-moduuli redundantiksi varmuuskopioksi. Tässä yksi laatikko on hyödytön edistyneessä älykkäässä ajamisessa. Mitä tulee vikaan, elektronisen tehostimen vioittumisen jälkeen kaksilaatikko voi myös aktiivisesti lisätä painetta jarrutusta varten ESP:llä, mutta yksilaatikossa ei ole varajärjestelmää jarrutehostimen osassa (ellei heikkotehoista ESP:tä ole kytketty ).

04 One-Box-järjestelmän ominaisuudet

One-Box-johtoohjattu hydraulinen jarrujärjestelmä yhdistää perinteiset jarrutustoiminnot, kuten TCS (traction control system), ESC, ABS ja EPB. Lisäksi voidaan integroida kolmannen osapuolen ohjausohjelmistoja, kuten rengaspaineiden valvonta, EBD (Elektroninen jarruvoiman jakautuminen), AEB (Automatic Brake Assist System), AVH (Automatic Parking System) ja muut toiminnot integroidun ohjauksen kehittämiseksi. johdolla ohjatuista alustaalueista. Päätoiminnot ovat:

1)Base Brake Control (BBC)

Se tunnistaa automaattisesti kuljettajan jarrutustarpeen havaitsemalla jarrupolkimen iskuanturin tulon, määrittää vastaavan hydraulisen jarrutusvoiman polkimen siirtymän mukaan ja ohjaa jarrun hydraulipainetta jarrutuksen aikaansaamiseksi.

2) Lukkiutumaton jarrujärjestelmä (ABS)

Hätäjarrutusprosessin aikana neljän pyörän jarrupainetta ohjataan ja pyöräsylinterin hydraulipainetta ohjataan pyörän nopeuden mukaan pyörän lukkiutumisen estämiseksi, jarrutusvoiman parantamiseksi ja ajoneuvon ajovakauden varmistamiseksi.

3)Luistonestojärjestelmä (TCS)

Voimakkaassa ajossa, kuten käynnistettäessä tai kiihdytettäessä, moottorin vääntömomenttia säädetään kohdistamaan jarrutuspainetta luistaviin pyöriin estämään vetopyörien liiallinen luistaminen.

4)Elektroninen ajonvakautusjärjestelmä (ESC)

Kun ajoneuvo kääntyy, hallitse ajoneuvon yli- tai aliohjautuvuutta.

5)Jarruenergian palautusjärjestelmä (CRBS)

Jarrutusprosessin aikana moottorin vääntömomentin akun tila ja jarrupolkimen tila havaitaan reaaliajassa, ja koordinoitu jarrutusenergian talteenotto saavutetaan säätämällä jarrutuspainetta ja moottorin palautusmomenttia ajoneuvon ajomatkan parantamiseksi.

6)Tue AEB-jarrutuspyyntöä

Vastaanottaa ADAS-moduulin komennot toteuttaakseen toimintoja, kuten esitäyttö ja varoitusjarrun hidastus; lisää nopeasti painetta parantaakseen automaattista AEB-hätäjarrutusta ja lyhentääkseen matkaa AEB-hätäjarrutuksen aikana. Nopealla vastauksella tallennetut 300+ms voivat merkittävästi vähentää AEB:n väärän liipaisun todennäköisyyttä.

7)Tukee ACC-pystyohjauspyyntöä

Ohjaa voimansiirtoa tai jarrujärjestelmää ACC-moduulin käskyjen mukaisesti kiihtyvyyden ja hidastuvuuden saavuttamiseksi;

8)Tukee APA/RPA vertikaalista ohjauspyyntöä

APA/RPA-moduulin komentojen mukaan voimansiirtoa tai jarrujärjestelmää ohjataan kiihtyvyyden ja hidastuvuuden saavuttamiseksi. Ajoneuvon liikerataohjeisiin reagoimalla ajoneuvoa ohjataan tarkasti jarrutuksen ja ajon pituussuunnassa ja kuljettaja voi automaattisesti pysäköidä autoon.

9)CST (Comfort-Stop) Mukava pysäköinti

10) BSW

Tunnistamalla sadetunnistimen tiedot pyörän sylinteriin muodostuu tietty paine ja jarrulevyn vesikalvo pyyhitään jarrutustehon parantamiseksi sadepäivinä;

11)D-EPB

Kaksoisohjattu EPB ratkaisee sähköajoneuvojen pysäköinnin redundanssiongelman;

12) Redundantti varajarru EPB-A

Takapyörän/etupyörän EPB-toimilaite toimii varakäyttöjarruna.

13)Maasto ja ryömintä

Erilaisia ​​off-road-pintoja parantamaan ajettavuutta ja turvallisuutta

14)HFC

Antaa kuljettajalle lisäpainetta pyörän sylinterissä, kun kuljettaja painaa jarrupolkimen kokonaan pohjaan eikä ajoneuvo saavuta maksimihidastusta.

05 Yhden ja kahden laatikon vertailu

Yhden laatikon tai kahden laatikon järjestelmää varten kiinalaisilla kotimaisilla toimittajilla, kuten Wanxiang, Asia Pacific, Bethel, Grubo, Nason ja Tongyu, on kaikilla vastaavia tuotteita. Tärkeimpiä ulkomaisia ​​yksi- tai kaksilaatikkojärjestelmien toimittajia ovat Bosch, Continental, ZF Friedrichhshafen, Nissin, Hitachi (mukaan lukien CBI), Mobis, Advics jne. Näiden toimittajien tuoteteknologiakonseptit ovat samankaltaiset, ja suurimmat erot ovat massatuotannon mittakaavassa ja tuotteen kypsyysasteella.