Předměty:
- Úvod
- Pohon po drátu
- Kombinace elektrického a hydraulického brzdění
- Míchání brzd
Předmluva:
Vozidla s elektrifikovaným pohonem (hybridní, plně EV, palivový článek) mají možnost elektrického brzdění. Když lehce uvolníte plynový pedál nebo brzdíte, elektromotor funguje jako generátor. Kinetická energie vozidla se přeměňuje na elektrickou energii pro akumulátor hybridního pohonu. The rozsah se zvyšuje, když brzdíte hodně potichu a brzdový systém má možnost použít velké množství regenerativního brzdění. Více si o tom můžete přečíst na stránce: Střídač.
V roce 2023 je elektrické brzdění stále v kombinaci s konvenčním hydraulickým brzdovým okruhem. V případě elektrické závady nebo u starších vozidel při nouzovém zastavení se (částečně) aktivuje hydraulický brzdový okruh. Toto slouží jako záloha. Následující části ukazují, jak výrobci kombinují elektrické a hydraulické brzdění, aby zajistili dobrý komfort a zaručili bezpečnost v případě poruchy elektrického systému.
Jízda po drátě:
Účelem brzdového systému „drive by wire“ je hydraulické brzdění s elektrickou podporou. Mezi brzdovým pedálem a brzdovými pístky v brzdových třmenech není žádné přímé hydraulické spojení. Brzdový pedál vyvíjí brzdný tlak na takzvaný simulátor brzdné síly. Měří se brzdný tlak. Elektromotor vytváří požadovaný tlak v hydraulickém brzdovém okruhu. Pohon drátovým brzdovým systémem nabízí ve srovnání s konvenčním brzdovým systémem následující výhody:
- Podtlakový posilovač brzd se již nepoužívá, protože elektromotor zajišťuje potřebný tlak kapaliny;
- Únik kapaliny lze detekovat a uzavřít u každé brzdy. Z tohoto důvodu již není zapotřebí hlavní brzdový válec pro dva samostatné brzdové okruhy;
- Řidič při přechodu z rekuperačního brzdění na elektromotorech na brzdění přitlačením brzdové destičky ke kotouči nezaznamená přechod mezi elektrickým a hydraulickým brzděním;
- Vibrace ze systému ABS již nejsou v brzdovém pedálu cítit;
- (Simulovaný) protitlak v brzdovém pedálu lze upravit podle nastavení (komfort / sport).
Hydraulické schéma níže ukazuje systém používaný BMW (DSCi). Operace je následující:
Když řidič sešlápne brzdový pedál, síla působí na hlavní brzdový válec (7). Tento hlavní brzdový válec má dva výstupy: k simulátoru síly brzdového pedálu (8) a k vypouštěcímu ventilu. Simulační tlak je přenášen do simulátoru síly brzdového pedálu prostřednictvím modré čáry. V tomto komponentu se vytváří protitlak, který řidič rozpozná jako protitlak v brzdových válcích. Neexistuje žádné fyzické spojení mezi hlavním brzdovým válcem a brzdovými válci kol. Simulační tlak je měřen tlakovým snímačem (5). V závislosti na simulačním tlaku řídí ECU elektromotor (10). Tím se vytvoří pracovní tlak v brzdovém tlakovém válci (9). Tlakový senzor na straně pracovního tlaku dodává zpět vytvořený tlak do ECU. Červené spoje v diagramu ukazují, jak se pracovní tlak dostává přes ventily do brzdových válců kol (1). Ventily pro udržování tlaku (3) jsou v klidu otevřené, takže brzdový tlak může být vytvářen přímo z brzdového tlakového válce. Redukční ventily (2) jsou v klidu uzavřeny.
Legenda:
- Brzdění
- Redukční ventily
- Tlakové ventily
- Odpojte ventily
- Tlakoměry pro pracovní okruh brzdového tlaku a obvod simulátoru
- Nádržka na brzdovou kapalinu
- Hlavní válec
- Simulátor síly brzdového pedálu
- Tlakový brzdový válec
- Elektrický motor
- Diagnostický ventil
- Žluté přípojky: zásobní a vratná nádržka brzdové kapaliny;
- Modrá připojení: simulační tlak;
- Červené přípojky: pracovní tlak (brzdný tlak).
V případě, že dojde k netěsnosti v blízkosti brzdového tlakového válce nebo dojde k elektrické poruše, která brání elektromotoru ve vytvoření dostatečného pracovního tlaku, uvolňovací ventily (4) se aktivují, aby byla zaručena bezpečnost. Spojení mezi hlavním brzdovým válcem a brzdovými válci kol je otevřeno a spojení s brzdovým tlakovým válcem je uzavřeno. Protože chybí posilovač brzd, musíte k brzdění sešlápnout brzdový pedál silněji.
Kombinace elektrického a hydraulického brzdění:
Plně elektrická a hybridní vozidla mají vždy kombinaci elektrického a hydraulického brzdového systému. Brzdový systém „brake by wire“ z předchozího odstavce se zatím často nepoužívá. V tomto systému neexistuje přímé spojení mezi brzdovým pedálem a brzdovými válci kol. Silný elektromotor zajišťuje veškerou brzdnou sílu i při nouzovém zastavení. V takovém případě není posilovač brzd nutný.
U většiny elektrických a hybridních vozidel je kombinace elektrického a hydraulického brzdění dosaženo následovně: při měkkém (měřeném) brzdění dochází k regenerativnímu (elektrickému) brzdění, protože elektromotory fungují jako dynamo. Při prudkém brzdění a/nebo při poruchách se hydraulický systém okamžitě zapne. Ke zvýšení brzdného tlaku je zde použit posilovač brzd. Při brzdění tedy dochází k interakci mezi elektromotorem a mechanickými brzdami. Tento systém se někdy také nazývá „drive by wire“, i když tento koncept se lépe hodí k systému z předchozího odstavce.
Níže uvedené schéma je založeno na Toyotě Prius 3. Brzdový pedál (1) vytváří brzdný tlak v hlavním brzdovém válci (3). Při měkkém brzdění jsou brzděny pouze elektromotory. Simulátor brzdného tlaku (4) poskytuje protitlak při sešlápnutí brzdového pedálu. Ventil simulátoru brzdného tlaku se otevře v normálním provozním stavu. Při prudkém brzdění se otevírají uzavírací ventily (5) a zavře se ventil pro simulátor. Brzdové třmeny předních kol jsou zásobovány brzdným tlakem. Otevírání a zavírání hydraulických ventilů (6) umožňuje, aby se brzdný tlak dostal také na zadní kola. Snímače brzdného tlaku (zleva doprava: p lv až mp rv) měří tlak a přenášejí jej do ECU. Hydraulické ventily (5, 6 a 7) jsou regulovány na základě požadovaného brzdného tlaku pomocí signálu PWM.
Systém je navržen tak, že v případě výpadku proudu se brzdný tlak na zadní kola zcela uvolní a tlak na přední kola řídí řidič brzdovým pedálem.
Legenda:
- Brzdový pedál
- Nádržka na brzdovou kapalinu
- Tandemový hlavní válec
- Simulátor brzdného tlaku
- Uzavírací ventily
- Hydraulické ventily (zleva doprava zavřené)
- Hydraulické ventily, přední zavřené, zadní otevřené
- Tlakový akumulátor
- Hydročerpadlo poháněné elektromotorem
- Omezovací ventil tlaku
- Žluté přípojky: zásobní a vratná nádržka brzdové kapaliny;
- Modré přípojky: brzdný tlak z hydročerpadla;
- Červené přípojky: brzdný tlak z hlavního brzdového válce (s otevřenými ventily).
Hydraulické brzdění Toyota Prius 3 se provádí prostřednictvím předních kol. Zadní kola nejsou spojena s hlavním brzdovým válcem. To je případ moderních vozidel, včetně Kia Niro: všechny čtyři brzdové válce jsou aktivovány hlavním brzdovým válcem prostřednictvím dvou okruhů.
Při brzdění vozidel s podobným brzdovým systémem dochází za určitých okolností k přepnutí z elektrického na hydraulické brzdění. Aby brzdné zpomalení a cit v brzdovém pedálu proběhly hladce, používá se v tomto brzdovém systému „brzdové prolnutí“. To je popsáno v další části.
Směs brzd:
Při uvolnění plynového pedálu nebo odměřeného brzdění brzdí mnoho elektromobilů výhradně elektromotory. Kinetická energie se přeměňuje na elektrickou, čímž se zvyšuje dojezd vozidla. Hydraulický brzdový systém se téměř nepoužívá. Když je požadováno velké brzdné zpomalení, elektrická brzda a hydraulická provozní brzda spolupracují. Spolupráci obou brzdových systémů nazýváme „brzdové mísení“. U předchozích generací hybridních a plně elektrických vozidel to neprobíhalo hladce a pokles rychlosti vozidla se měnil při použití hydraulické brzdy. Se současnými technologiemi již řidič nevnímá přechod mezi dvěma brzdovými systémy. Vezměte prosím na vědomí: toto není technologie používaná u pohonu po drátě.
Graf ukazuje přechod dvou brzdových systémů, kdy brzdné zpomalení zůstává konstantní. Síla na pedál řidiče (a) zůstává stejná po dobu 10 sekund. Při zahájení brzdění spolupracují hydraulická provozní brzda a rekuperační brzdění na elektromotorech. Během prvních šesti sekund vidíme, že zpomalení v důsledku rekuperačního brzdění se zvyšuje. Elektromotor funguje jako generátor a vygenerovanou energií zásobuje HV baterii. Brzdná síla hydraulické provozní brzdy se stále snižuje, až přestane fungovat. Přibližně po 7,5 sekundách se vozidlo přiblíží k zastavení a elektrická brzdná síla zmizí. Hydraulická brzdná síla se opět zvýší. Po 8,5 sekundách se vozidlo zastaví. Řidič ještě chvíli sešlápne brzdový pedál.
a: síla pedálu řidiče
b: zpomalení v důsledku rekuperačního brzdění (pomocí elektromotoru)
c: zpomalení v důsledku hydraulické provozní brzdy
d: zpoždění požadované řidičem
e: snížení rychlosti
d = c + b
Související stránky:
