Tárgyak:
- bevezetés
- Vezess vezetéken
- Elektromos és hidraulikus fékezés kombinációja
- Fékkeverés
Bevezetés:
Az elektromos meghajtású (hibrid, teljesen EV, üzemanyagcellás) járműveknél lehetőség van elektromos fékezésre. Ha enyhén elengedi a gázpedált vagy fékez, az elektromos motor generátorként működik. A jármű mozgási energiája elektromos energiává alakul a HV akkumulátor számára. A hatótávolság növekszik, ha sokat fékez halkan, és a fékrendszer lehetőséget kap nagy regeneratív fékezésre. Erről bővebben a következő oldalon olvashat: Inverter.
2023-ban az elektromos fékezést továbbra is a hagyományos hidraulikus fékkörrel kombinálják. Elektromos hiba esetén, vagy régebbi járművekben vészleállítás közben a hidraulikus fékkör (részben) aktiválódik. Ez tartalékként szolgál. A következő szakaszok bemutatják, hogy a gyártók hogyan kombinálják az elektromos és a hidraulikus fékezést a jó kényelem és a biztonság garantálása érdekében az elektromos rendszer meghibásodása esetén.
Vezetés vezetéken:
A „drive by wire” fékrendszer célja a hidraulikus fékezés elektromos rásegítéssel. Nincs közvetlen hidraulikus kapcsolat a fékpedál és a féknyergek fékdugattyúi között. A fékpedál féknyomást fejt ki egy úgynevezett fékerő-szimulátorra. Mérik a féknyomást. Egy villanymotor állítja elő a kívánt nyomást a hidraulikus fékkörben. A drive by wire fékrendszer a következő előnyöket kínálja a hagyományos fékrendszerhez képest:
- Vákuumos fékrásegítőt már nem használnak, mivel a villanymotor biztosítja a szükséges folyadéknyomást;
- A folyadékszivárgás fékenként érzékelhető és lezárható. Emiatt már nincs szükség főfékhengerre két különálló fékkörhöz;
- A vezető nem észlel átmenetet az elektromos és a hidraulikus fékezés között, amikor az elektromos motorok regeneratív fékezéséről a fékbetét tárcsához nyomva történő fékezésére vált;
- Az ABS-rendszer rezgései már nem érezhetők a fékpedálban;
- A (szimulált) ellennyomás a fékpedálban a beállításokhoz (komfort / sport) állítható.
Az alábbi hidraulikus diagram a BMW (DSCi) által használt rendszert mutatja. A művelet a következő:
Amikor a vezető megnyomja a fékpedált, erő hat a főfékhengerre (7). Ennek a főfékhengernek két kimenete van: a fékpedálerőszimulátorhoz (8) és egy kioldószelephez. A szimulációs nyomást a kék vonalon keresztül továbbítják a fékpedálerő-szimulátorhoz. Ebben az alkatrészben ellennyomás jön létre, amelyet a vezető a fékhengerek ellennyomásaként ismer fel. Nincs fizikai kapcsolat a főfékhenger és a kerékfékhenger között. A szimulációs nyomást egy nyomásérzékelő (5) méri. A szimulációs nyomástól függően az ECU vezérli az elektromos motort (10). Ez üzemi nyomást fejt ki a féknyomóhengerben (9). Az üzemi nyomás oldalán található nyomásérzékelő visszavezeti a felhalmozott nyomást az ECU-hoz. A diagramon látható piros csatlakozások azt mutatják, hogy az üzemi nyomás hogyan éri el a szelepeken keresztül a kerékfékhengereket (1). A nyomástartó szelepek (3) nyugalmi állapotban nyitva vannak, így a féknyomás közvetlenül a féknyomóhengerből építhető fel. A nyomáscsökkentő szelepek (2) nyugalmi állapotban zárva vannak.
Felirat:
- fék
- Nyomáscsökkentő szelepek
- Nyomástartó szelepek
- Kösse le a szelepeket
- Nyomásmérők féknyomás munkakörhöz és szimulátor áramkörhöz
- Fékfolyadék tartály
- Főfékhenger
- Fékpedál erő szimulátor
- Féknyomás henger
- Elektromos motor
- Diagnosztikai szelep
- Sárga csatlakozások: betápláló és visszatérő fékfolyadék tartály;
- Kék csatlakozások: szimulációs nyomás;
- Piros csatlakozások: üzemi nyomás (féknyomás).
Abban az esetben, ha a féknyomóhenger közelében szivárgás lép fel, vagy olyan elektromos hiba lép fel, amely megakadályozza, hogy a villanymotor megfelelő üzemi nyomást tudjon felépíteni, a biztonság garantálása érdekében a kioldószelepek (4) feszültség alá kerülnek. A főfékhenger és a kerékfékhengerek közötti kapcsolat megnyílik, és a féknyomóhengerrel való kapcsolat zárva van. Mivel a fékrásegítő hiányzik, a fékezéshez erősebben kell nyomni a fékpedált.
Elektromos és hidraulikus fékezés kombinációja:
A teljesen elektromos és hibrid járművek mindig elektromos és hidraulikus fékrendszer kombinációjával rendelkeznek. Az előző bekezdésben leírt „fék dróttal” fékrendszert még nem gyakran használják. Ebben a rendszerben nincs közvetlen kapcsolat a fékpedál és a kerékfékhengerek között. Egy erős villanymotor biztosítja az összes fékerőt, még vészleállás esetén is. Ebben az esetben nincs szükség fékrásegítésre.
A legtöbb elektromos és hibrid járműben az elektromos és a hidraulikus fékezés kombinációja a következőképpen valósul meg: lágy (mért) fékezésnél regeneratív (elektromos) fékezés történik, mivel az elektromos motorok dinamóként működnek. Erős fékezéskor és/vagy üzemzavar esetén a hidraulikarendszer azonnal bekapcsol. Itt egy fékrásegítőt használnak a féknyomás növelésére. Ezért fékezés közben kölcsönhatás lép fel az elektromos motor és a mechanikus fékek között. Ezt a rendszert néha „drive by wire”-nek is nevezik, bár ez a koncepció jobban illeszkedik az előző bekezdésben leírt rendszerhez.
Az alábbi diagram a Toyota Prius 3-on alapul. A fékpedál (1) növeli a féknyomást a főfékhengerben (3). Lágy fékezéskor csak az elektromos motorok fékeznek. A féknyomás-szimulátor (4) ellennyomást biztosít a fékpedál lenyomásakor. A féknyomás szimulátor szelepe normál üzemi állapotban kinyílik. Erős fékezéskor a reteszelő szelepek (5) kinyílnak és a szimulátor szelepe zárva van. Az első kerekek féknyergei féknyomással vannak ellátva. A hidraulikus szelepek (6) nyitása és zárása lehetővé teszi, hogy a féknyomás a hátsó kerekeket is elérje. A féknyomás-érzékelők (balról jobbra: p lv - mp rv) mérik a nyomást és továbbítják az ECU-hoz. A hidraulikus szelepek (5, 6 és 7) szabályozása a kívánt féknyomás alapján PWM jellel történik.
A rendszert úgy alakították ki, hogy áramkimaradás esetén a hátsó kerekekre nehezedő féknyomás teljesen feloldódjon, az első kerekekre nehezedő nyomást pedig a vezető szabályozza a fékpedállal.
Felirat:
- Fék pedál
- Fékfolyadék tartály
- Tandem főfékhenger
- Féknyomás szimulátor
- Záró szelepek
- Hidraulikus szelepek (balról jobbra zárva)
- Hidraulika szelepek, elöl zárva, hátul nyitott
- Nyomástároló
- Elektromos motorral hajtott hidroszivattyú
- Nyomáshatároló szelep
- Sárga csatlakozások: betápláló és visszatérő fékfolyadék tartály;
- Kék csatlakozások: féknyomás a hidroszivattyútól;
- Piros csatlakozások: féknyomás a főfékhengerből (nyitott szelepekkel).
A Toyota Prius 3 hidraulikus fékezése az első kerekeken keresztül történik. A hátsó kerekek nincsenek a főfékhengerhez csatlakoztatva. Ez a helyzet a modern járművekkel, így a Kia Niro-val is: mind a négy fékhengert a főfékhenger aktiválja két körön keresztül.
Hasonló fékrendszerrel rendelkező járművek fékezésekor bizonyos körülmények között megtörténik az elektromos fékezésről a hidraulikus fékezésre való váltás. A fékezés lassulása és a fékpedál zökkenőmentes működése érdekében ebben a fékrendszerben "fékkeverést" alkalmaznak. Ezt a következő részben ismertetjük.
Fékkeverés:
A gázpedál felengedésekor vagy a mért fékezéskor sok elektromos jármű kizárólag az elektromos motorokra fékez. A mozgási energia elektromos energiává alakul, növelve a jármű hatótávolságát. A hidraulikus fékrendszert alig használják. Ha nagy fékezési lassulásra van szükség, az elektromos fék és a hidraulikus üzemi fék együtt működik. A két fékrendszer együttműködését „fékkeverésnek” nevezzük. A hibrid és teljesen elektromos járművek korábbi generációiban ez nem ment zökkenőmentesen, és a hidraulikus fékezés hatására megváltozott a jármű sebességcsökkenése. A jelenlegi technológiák mellett a vezető már nem veszi észre a két fékrendszer közötti átmenetet. Kérjük, vegye figyelembe: ez nem a vezetékes meghajtáshoz használt technológia.
A grafikon a két fékrendszer átmenetét mutatja, ahol a fékezési lassulás állandó marad. A vezető pedálereje (a) 10 másodpercig változatlan marad. A fékezés beindulásakor a hidraulikus üzemi fék és az elektromos motorok regeneratív fékezése együtt működik. Az első hat másodpercben azt látjuk, hogy a regeneratív fékezés miatti lassulás növekszik. Az elektromos motor generátorként működik, és a HV akkumulátort látja el a megtermelt energiával. A hidraulikus üzemi fék fékezőereje addig csökken, amíg az már nem működik. Körülbelül 7,5 másodperc múlva megközelítjük a jármű leállását, és az elektromos fékerő megszűnik. A hidraulikus fékerő ismét megnő. 8,5 másodperc elteltével a jármű leáll. A sofőr egy pillanatig tovább nyomja a fékpedált.
a: vezetői pedálerő
b: visszatápláló fékezés miatti lassulás (villanymotorral)
c: hidraulikus üzemi fék miatti lassulás
d: a vezető által kívánt késleltetés
e: sebességcsökkenés
d = c + b
Kapcsolódó oldalak:
