Μαθήματα:
- Εισαγωγή
- Οδηγήστε με καλώδιο
- Συνδυασμός ηλεκτρικής και υδραυλικής πέδησης
- Ανάμειξη φρένων
Εισαγωγή:
Τα οχήματα με ηλεκτροκίνηση (υβριδική, πλήρως EV, κυψέλες καυσίμου) έχουν τη δυνατότητα ηλεκτρικού φρεναρίσματος. Όταν αφήνετε το πεντάλ του γκαζιού ή φρενάρετε ελαφρά, ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια. Η κινητική ενέργεια του οχήματος μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια για την μπαταρία HV. ο εύρος αυξάνεται όταν φρενάρετε πολύ αθόρυβα και δίνεται η ευκαιρία στο σύστημα πέδησης να εφαρμόσει πολύ αναγεννητικό φρενάρισμα. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό στη σελίδα: Αντιστροφέας.
Το 2023, η ηλεκτρική πέδηση εξακολουθεί να είναι σε συνδυασμό με το συμβατικό υδραυλικό κύκλωμα πέδησης. Σε περίπτωση ηλεκτρικής βλάβης ή σε παλαιότερα οχήματα κατά τη διάρκεια έκτακτης στάσης, το υδραυλικό κύκλωμα πέδησης ενεργοποιείται (μερικώς). Αυτό χρησιμεύει ως αντίγραφο ασφαλείας. Οι ακόλουθες ενότητες δείχνουν πώς οι κατασκευαστές συνδυάζουν το ηλεκτρικό και το υδραυλικό φρενάρισμα για να εξασφαλίσουν καλή άνεση και να εγγυηθούν την ασφάλεια σε περίπτωση βλάβης του ηλεκτρικού συστήματος.
Οδηγήστε με καλώδιο:
Ο σκοπός του συστήματος πέδησης «drive by wire» είναι να φρενάρει υδραυλικά με ηλεκτρική υποβοήθηση. Δεν υπάρχει άμεση υδραυλική σύνδεση μεταξύ του πεντάλ του φρένου και των εμβόλων των φρένων στις δαγκάνες των φρένων. Το πεντάλ του φρένου ασκεί πίεση πέδησης σε έναν λεγόμενο προσομοιωτή δύναμης πέδησης. Μετράται η πίεση του φρένου. Ένας ηλεκτροκινητήρας δημιουργεί την επιθυμητή πίεση στο κύκλωμα υδραυλικού φρένου. Το σύστημα πέδησης drive by wire προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με το συμβατικό σύστημα πέδησης:
- Δεν χρησιμοποιείται πλέον ενισχυτής πέδησης κενού, καθώς ο ηλεκτροκινητήρας παρέχει την απαιτούμενη πίεση υγρού.
- Η διαρροή υγρού μπορεί να ανιχνευθεί και να κλείσει ανά φρένο. Για το λόγο αυτό, δεν απαιτείται πλέον κύριος κύλινδρος πέδησης για δύο ξεχωριστά κυκλώματα πέδησης.
- Ο οδηγός δεν παρατηρεί μια μετάβαση μεταξύ ηλεκτρικού και υδραυλικού φρεναρίσματος όταν αλλάζει από το φρενάρισμα με ανάκτηση των ηλεκτροκινητήρων στο φρενάρισμα πιέζοντας το τακάκι του φρένου στον δίσκο.
- Οι κραδασμοί από το σύστημα ABS δεν γίνονται πλέον αισθητοί στο πεντάλ του φρένου.
- Η (προσομοιωμένη) αντίθλιψη στο πεντάλ του φρένου μπορεί να προσαρμοστεί στις ρυθμίσεις (άνεση / άθλημα).
Το υδραυλικό διάγραμμα παρακάτω δείχνει το σύστημα που χρησιμοποιεί η BMW (DSCi). Η λειτουργία έχει ως εξής:
Όταν ο οδηγός πατήσει το πεντάλ του φρένου, ασκείται δύναμη στον κύριο κύλινδρο του φρένου (7). Αυτός ο κύριος κύλινδρος φρένου έχει δύο εξόδους: στον προσομοιωτή δύναμης πεντάλ φρένου (8) και σε μια βαλβίδα απελευθέρωσης. Η πίεση προσομοίωσης μεταδίδεται στον προσομοιωτή δύναμης πεντάλ φρένου μέσω της μπλε γραμμής. Σε αυτό το εξάρτημα δημιουργείται μια αντίθλιψη, η οποία αναγνωρίζεται από τον οδηγό ως αντίθλιψη στους κυλίνδρους των φρένων. Δεν υπάρχει φυσική σύνδεση από τον κύριο κύλινδρο φρένου με τους κυλίνδρους φρένων τροχού. Η πίεση προσομοίωσης μετριέται από έναν αισθητήρα πίεσης (5). Ανάλογα με την πίεση προσομοίωσης, η ECU ελέγχει τον ηλεκτροκινητήρα (10). Αυτό ασκεί πίεση λειτουργίας στον κύλινδρο πίεσης πέδησης (9). Ένας αισθητήρας πίεσης στην πλευρά της πίεσης εργασίας ανατροφοδοτεί τη συσσωρευμένη πίεση στην ECU. Οι κόκκινες συνδέσεις στο διάγραμμα δείχνουν πώς η πίεση εργασίας φτάνει στους κυλίνδρους των φρένων των τροχών (1) μέσω των βαλβίδων. Οι βαλβίδες συντήρησης πίεσης (3) είναι ανοιχτές όταν βρίσκονται σε ηρεμία, έτσι ώστε η πίεση του φρένου να μπορεί να αυξηθεί απευθείας από τον κύλινδρο πίεσης φρένων. Οι βαλβίδες μείωσης πίεσης (2) είναι κλειστές όταν βρίσκονται σε ηρεμία.
Υπόμνημα:
- Φρένα
- Βαλβίδες μείωσης πίεσης
- Βαλβίδες συγκράτησης πίεσης
- Αποσυνδέστε τις βαλβίδες
- Μετρητές πίεσης για κύκλωμα λειτουργίας πίεσης φρένων και κύκλωμα προσομοιωτή
- Δοχείο υγρού φρένων
- Κύριος κύλινδρος
- Προσομοιωτής δύναμης πεντάλ φρένου
- Κύλινδρος πίεσης φρένων
- Ηλεκτρικό μοτέρ
- Διαγνωστική βαλβίδα
- Κίτρινες συνδέσεις: δοχείο τροφοδοσίας και επιστροφής υγρού φρένων.
- Μπλε συνδέσεις: πίεση προσομοίωσης.
- Κόκκινες συνδέσεις: πίεση λειτουργίας (πίεση φρένων).
Σε περίπτωση που υπάρχει διαρροή κοντά στον κύλινδρο πίεσης του φρένου ή υπάρχει ηλεκτρική βλάβη που εμποδίζει τον ηλεκτροκινητήρα να δημιουργήσει επαρκή πίεση λειτουργίας, οι βαλβίδες απελευθέρωσης (4) ενεργοποιούνται για εγγύηση ασφάλειας. Η σύνδεση μεταξύ του κύριου κυλίνδρου φρένου και των κυλίνδρων φρένου τροχού ανοίγει και η σύνδεση με τον κύλινδρο πίεσης φρένου είναι κλειστή. Επειδή λείπει ο ενισχυτής φρένων, πρέπει να πατήσετε πιο δυνατά το πεντάλ του φρένου για να φρενάρετε.
Συνδυασμός ηλεκτρικής και υδραυλικής πέδησης:
Τα πλήρως ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα έχουν πάντα συνδυασμό ηλεκτρικού και υδραυλικού συστήματος πέδησης. Το σύστημα πέδησης «brake by wire» της προηγούμενης παραγράφου δεν χρησιμοποιείται ακόμη συχνά. Σε αυτό το σύστημα δεν υπάρχει άμεση σύνδεση μεταξύ του πεντάλ του φρένου και των κυλίνδρων του φρένου του τροχού. Ένας ισχυρός ηλεκτροκινητήρας παρέχει όλη την ισχύ πέδησης, ακόμα και σε περίπτωση έκτακτης διακοπής. Σε αυτή την περίπτωση, δεν απαιτείται ενισχυτής φρένων.
Στα περισσότερα ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα, ο συνδυασμός ηλεκτρικής και υδραυλικής πέδησης επιτυγχάνεται ως εξής: με ήπια (μετρημένη) πέδηση, πραγματοποιείται αναγεννητική (ηλεκτρική) πέδηση επειδή οι ηλεκτροκινητήρες λειτουργούν ως δυναμό. Κατά το δυνατό φρενάρισμα ή/και σε περίπτωση δυσλειτουργίας, το υδραυλικό σύστημα ενεργοποιείται αμέσως. Ένας ενισχυτής πέδησης χρησιμοποιείται εδώ για να αυξήσει την πίεση πέδησης. Υπάρχει επομένως μια αλληλεπίδραση μεταξύ του ηλεκτροκινητήρα και των μηχανικών φρένων κατά το φρενάρισμα. Αυτό το σύστημα μερικές φορές ονομάζεται επίσης "οδήγηση με καλώδιο", αν και αυτή η έννοια ταιριάζει καλύτερα στο σύστημα από την προηγούμενη παράγραφο.
Το παρακάτω διάγραμμα βασίζεται στο Toyota Prius 3. Το πεντάλ του φρένου (1) αυξάνει την πίεση πέδησης στον κύριο κύλινδρο φρένου (3). Όταν φρενάρετε απαλά, φρενάρουν μόνο οι ηλεκτροκινητήρες. Ο προσομοιωτής πίεσης φρένων (4) παρέχει αντίθλιψη όταν πατάτε το πεντάλ του φρένου. Η βαλβίδα προσομοιωτή πίεσης φρένων ανοίγει σε κανονική κατάσταση λειτουργίας. Κατά το απότομο φρενάρισμα, οι βαλβίδες ασφάλισης (5) ανοίγουν και η βαλβίδα για τον προσομοιωτή είναι κλειστή. Οι δαγκάνες φρένων των μπροστινών τροχών τροφοδοτούνται με πίεση πέδησης. Το άνοιγμα και το κλείσιμο των υδραυλικών βαλβίδων (6) επιτρέπει στην πίεση του φρένου να φτάσει και στους πίσω τροχούς. Οι αισθητήρες πίεσης φρένων (από αριστερά προς τα δεξιά: p lv έως mp rv) μετρούν την πίεση και τη μεταδίδουν στην ECU. Οι υδραυλικές βαλβίδες (5, 6 και 7) ρυθμίζονται με βάση την επιθυμητή πίεση πέδησης μέσω σήματος PWM.
Το σύστημα είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε σε περίπτωση διακοπής ρεύματος, η πίεση των φρένων στους πίσω τροχούς να απελευθερώνεται πλήρως και η πίεση στους μπροστινούς τροχούς να ελέγχεται από τον οδηγό με το πεντάλ του φρένου.
Υπόμνημα:
- Φρένο
- Δοχείο υγρού φρένων
- Διαδοχικός κύριος κύλινδρος
- Προσομοιωτής πίεσης φρένων
- Βαλβίδες ασφάλισης
- Υδραυλικές βαλβίδες (από αριστερά προς τα δεξιά κλειστές)
- Υδραυλικές βαλβίδες, μπροστά κλειστές, πίσω ανοιχτές
- Συσσωρευτής πίεσης
- Υδροαντλία που κινείται με ηλεκτροκινητήρα
- Βαλβίδα περιορισμού πίεσης
- Κίτρινες συνδέσεις: δοχείο τροφοδοσίας και επιστροφής υγρού φρένων.
- Μπλε συνδέσεις: πίεση πέδησης από υδραντλία.
- Κόκκινες συνδέσεις: πίεση πέδησης από τον κύριο κύλινδρο φρένου (με ανοιχτές βαλβίδες).
Το υδραυλικό φρενάρισμα του Toyota Prius 3 γίνεται μέσω των μπροστινών τροχών. Οι πίσω τροχοί δεν συνδέονται με τον κύριο κύλινδρο φρένου. Αυτό συμβαίνει με τα σύγχρονα οχήματα, συμπεριλαμβανομένου του Kia Niro: και οι τέσσερις κύλινδροι φρένων ενεργοποιούνται από τον κύριο κύλινδρο φρένων μέσω δύο κυκλωμάτων.
Όταν φρενάρετε οχήματα με παρόμοιο σύστημα πέδησης, πραγματοποιείται αλλαγή από την ηλεκτρική σε υδραυλική πέδηση υπό ορισμένες συνθήκες. Για να διασφαλιστεί ότι η επιβράδυνση πέδησης και η αίσθηση στο πεντάλ του φρένου λειτουργούν ομαλά, χρησιμοποιείται το "brake blending" σε αυτό το σύστημα πέδησης. Αυτό περιγράφεται στην επόμενη ενότητα.
Ανάμειξη φρένων:
Όταν αφήνετε το πεντάλ του γκαζιού ή το μετρημένο φρενάρισμα, πολλά ηλεκτρικά οχήματα φρενάρουν αποκλειστικά στους ηλεκτροκινητήρες. Η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια, αυξάνοντας την αυτονομία του οχήματος. Το υδραυλικό σύστημα πέδησης δεν χρησιμοποιείται σχεδόν καθόλου. Όταν απαιτείται υψηλή επιβράδυνση πέδησης, το ηλεκτρικό φρένο και το υδραυλικό φρένο λειτουργίας συνεργάζονται. Ονομάζουμε τη συνεργασία των δύο συστημάτων πέδησης “brake blending”. Σε προηγούμενες γενιές υβριδικών και πλήρως ηλεκτρικών οχημάτων, αυτό δεν κυλούσε ομαλά και η μείωση της ταχύτητας του οχήματος άλλαξε όταν πατήθηκε το υδραυλικό φρένο. Με τις τρέχουσες τεχνολογίες, ο οδηγός δεν παρατηρεί πλέον τη μετάβαση μεταξύ των δύο συστημάτων πέδησης. Παρακαλώ σημειώστε: αυτή δεν είναι η τεχνολογία που χρησιμοποιείται με την κίνηση με καλώδιο.
Το γράφημα δείχνει τη μετάβαση των δύο συστημάτων πέδησης όπου η επιβράδυνση πέδησης παραμένει σταθερή. Η δύναμη του πεντάλ του οδηγού (a) παραμένει ίδια για 10 δευτερόλεπτα. Όταν ξεκινά το φρενάρισμα, το υδραυλικό φρένο λειτουργίας και το φρενάρισμα ανάκτησης στους ηλεκτροκινητήρες συνεργάζονται. Κατά τη διάρκεια των πρώτων έξι δευτερολέπτων βλέπουμε ότι η επιβράδυνση λόγω του αναγεννητικού φρεναρίσματος αυξάνεται. Ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια και τροφοδοτεί την μπαταρία HV με την παραγόμενη ενέργεια. Η δύναμη πέδησης του υδραυλικού φρένου λειτουργίας συνεχίζει να μειώνεται μέχρι να σταματήσει να λειτουργεί. Μετά από περίπου 7,5 δευτερόλεπτα πλησιάζουμε στο σταμάτημα του οχήματος και η ηλεκτρική ισχύς πέδησης εξαφανίζεται. Η υδραυλική δύναμη πέδησης αυξάνεται ξανά. Μετά από 8,5 δευτερόλεπτα το όχημα ακινητοποιείται. Ο οδηγός συνεχίζει να πατάει για λίγο το πεντάλ του φρένου.
α: δύναμη πεντάλ οδηγού
β: επιβράδυνση λόγω αναγεννητικής πέδησης (με χρήση ηλεκτροκινητήρα)
γ: επιβράδυνση λόγω υδραυλικού φρένου λειτουργίας
δ: καθυστέρηση που επιθυμεί ο οδηγός
ε: μείωση ταχύτητας
d = γ + β
Σχετικές σελίδες:
