Przedmioty:
- Wprowadzenie
- Napęd przewodowy
- Połączenie hamowania elektrycznego i hydraulicznego
- Mieszanie hamulców
Przedmowa:
Pojazdy z napędem zelektryfikowanym (hybrydowy, w pełni EV, ogniwo paliwowe) posiadają opcję hamowania elektrycznego. Po zwolnieniu pedału przyspieszenia lub lekkim hamulcu silnik elektryczny działa jak generator. Energia kinetyczna pojazdu zamieniana jest na energię elektryczną dla akumulatora HV. The zasięg zwiększa się, gdy hamujesz dużo i cicho, a układ hamulcowy ma możliwość zastosowania dużej ilości hamowania regeneracyjnego. Więcej na ten temat można przeczytać na stronie: Falownik.
W 2023 r. hamowanie elektryczne będzie nadal stosowane w połączeniu z konwencjonalnym hydraulicznym obwodem hamulcowym. W przypadku awarii elektrycznej lub w starszych pojazdach podczas zatrzymania awaryjnego obwód hamulca hydraulicznego zostaje (częściowo) aktywowany. Służy to jako kopia zapasowa. W poniższych rozdziałach pokazano, w jaki sposób producenci łączą hamulce elektryczne i hydrauliczne, aby zapewnić dobry komfort i bezpieczeństwo w przypadku awarii układu elektrycznego.
Napęd przewodowy:
Zadaniem układu hamulcowego „drive by wire” jest hamowanie hydrauliczne ze wspomaganiem elektrycznym. Nie ma bezpośredniego połączenia hydraulicznego pomiędzy pedałem hamulca a tłoczkami hamulcowymi w zaciskach hamulcowych. Pedał hamulca przekazuje ciśnienie hamowania do tzw. symulatora siły hamowania. Mierzone jest ciśnienie hamowania. Silnik elektryczny wytwarza pożądane ciśnienie w obwodzie hamulca hydraulicznego. Układ hamulcowy typu „drive by wire” ma następujące zalety w porównaniu z konwencjonalnym układem hamulcowym:
- Podciśnieniowy wzmacniacz hamulca nie jest już używany, ponieważ silnik elektryczny zapewnia wymagane ciśnienie płynu;
- Wyciek płynu można wykryć i zamknąć dla każdego hamulca. Z tego powodu główny cylinder hamulcowy nie jest już potrzebny dla dwóch oddzielnych obwodów hamulcowych;
- Kierowca nie zauważa przejścia pomiędzy hamowaniem elektrycznym i hydraulicznym podczas przełączania z hamowania regeneracyjnego na silnikach elektrycznych na hamowanie poprzez dociskanie klocka hamulcowego do tarczy;
- Wibracje układu ABS nie są już odczuwalne na pedale hamulca;
- (Symulowane) przeciwciśnienie na pedale hamulca można dostosować do ustawień (komfort / sport).
Poniższy schemat hydrauliczny przedstawia układ stosowany w BMW (DSCi). Operacja jest następująca:
Gdy kierowca naciśnie pedał hamulca, na główny cylinder hamulcowy (7) wywierana jest siła. Ten główny cylinder hamulcowy ma dwa wyjścia: do symulatora siły pedału hamulca (8) i do zaworu zwalniającego. Symulacyjne ciśnienie przekazywane jest do symulatora siły pedału hamulca za pośrednictwem niebieskiej linii. W tym elemencie powstaje przeciwciśnienie, które kierowca rozpoznaje jako przeciwciśnienie w cylindrach hamulcowych. Nie ma fizycznego połączenia między głównym cylindrem hamulcowym a cylindrami hamulcowymi kół. Ciśnienie symulacyjne mierzone jest za pomocą czujnika ciśnienia (5). W zależności od ciśnienia symulacyjnego ECU steruje silnikiem elektrycznym (10). Powoduje to wytworzenie ciśnienia roboczego w cylindrze hamulcowym (9). Czujnik ciśnienia po stronie ciśnienia roboczego przekazuje wytworzone ciśnienie z powrotem do ECU. Czerwone połączenia na schemacie pokazują, w jaki sposób ciśnienie robocze dociera do cylindrów hamulcowych kół (1) poprzez zawory. Zawory utrzymania ciśnienia (3) są otwarte w stanie spoczynku, dzięki czemu ciśnienie hamowania może być wytwarzane bezpośrednio z cylindra ciśnieniowego hamulca. W stanie spoczynku zawory redukcyjne ciśnienia (2) są zamknięte.
Podtytuł:
- Remmen
- Zawory redukcyjne ciśnienia
- Zawory utrzymujące ciśnienie
- Odłączyć zawory
- Manometry obwodu roboczego ciśnienia hamulców i obwodu symulatora
- Zbiornik płynu hamulcowego
- Główny cylinder
- Symulator siły pedału hamulca
- Cylinder ciśnieniowy hamulca
- Silnik elektryczny
- Zawór diagnostyczny
- Przyłącza żółte: zbiornik płynu hamulcowego zasilania i powrotu;
- Niebieskie połączenia: ciśnienie symulacyjne;
- Połączenia czerwone: ciśnienie robocze (ciśnienie hamowania).
W przypadku nieszczelności w pobliżu cylindra ciśnieniowego hamulca lub usterki elektrycznej, która uniemożliwia silnikowi elektrycznemu wytworzenie wystarczającego ciśnienia roboczego, zawory zwalniające (4) są zasilane, aby zapewnić bezpieczeństwo. Połączenie pomiędzy głównym cylindrem hamulcowym a cylindrami hamulcowymi kół jest otwarte, a połączenie z cylindrem ciśnieniowym hamulca jest zamknięte. Ponieważ brakuje wspomagania hamulca, aby zahamować, należy mocniej nacisnąć pedał hamulca.
Połączenie hamowania elektrycznego i hydraulicznego:
Pojazdy w pełni elektryczne i hybrydowe zawsze są wyposażone w kombinację elektrycznego i hydraulicznego układu hamulcowego. Układ hamulcowy „brake by wire”, o którym mowa w poprzednim akapicie, nie jest jeszcze często używany. W układzie tym nie ma bezpośredniego połączenia pedału hamulca z cylindrami hamulcowymi kół. Mocny silnik elektryczny zapewnia całą siłę hamowania, nawet podczas awaryjnego zatrzymania. W takim przypadku wzmacniacz siły hamowania nie jest konieczny.
W większości pojazdów elektrycznych i hybrydowych połączenie hamowania elektrycznego i hydraulicznego osiąga się w następujący sposób: w przypadku hamowania miękkiego (dozowanego) następuje hamowanie regeneracyjne (elektryczne), ponieważ silniki elektryczne działają jak dynamo. Podczas gwałtownego hamowania i/lub w przypadku nieprawidłowego działania układ hydrauliczny włącza się natychmiast. Wspomaganie hamulca służy tutaj do zwiększenia ciśnienia hamowania. Dlatego podczas hamowania zachodzi interakcja między silnikiem elektrycznym a hamulcami mechanicznymi. System ten czasami nazywany jest także „drive by wire”, choć koncepcja ta lepiej pasuje do systemu z poprzedniego akapitu.
Poniższy schemat dotyczy Toyoty Prius 3. Pedał hamulca (1) wytwarza ciśnienie hamowania w głównym cylindrze hamulca (3). Przy łagodnym hamowaniu hamowane są tylko silniki elektryczne. Symulator ciśnienia hamowania (4) zapewnia przeciwciśnienie podczas naciskania pedału hamulca. Zawór symulatora ciśnienia hamowania otwiera się w normalnych warunkach pracy. Podczas gwałtownego hamowania zawory blokujące (5) są otwierane, a zawór symulatora jest zamykany. Zaciski hamulcowe przednich kół zasilane są ciśnieniem hamowania. Otwieranie i zamykanie zaworów hydraulicznych (6) pozwala, aby ciśnienie hamowania docierało także do tylnych kół. Czujniki ciśnienia hamulców (od lewej do prawej: p lv do mp rv) mierzą ciśnienie i przesyłają je do ECU. Zawory hydrauliczne (5, 6 i 7) są regulowane w oparciu o żądane ciśnienie hamowania za pomocą sygnału PWM.
System został zaprojektowany w taki sposób, że w przypadku zaniku zasilania następuje całkowite zwolnienie siły hamowania na tylnych kołach, a nacisk na przednie koła jest kontrolowany przez kierowcę za pomocą pedału hamulca.
Podtytuł:
- Pedał hamulca
- Zbiornik płynu hamulcowego
- Cylinder główny tandemowy
- Symulator ciśnienia hamowania
- Zawory blokujące
- Zawory hydrauliczne (od lewej do prawej zamknięte)
- Zawory hydrauliczne, przód zamknięty, tył otwarty
- Akumulator ciśnienia
- Pompa wodna napędzana silnikiem elektrycznym
- Zawór ograniczający ciśnienie
- Przyłącza żółte: zbiornik płynu hamulcowego zasilania i powrotu;
- Niebieskie przyłącza: ciśnienie hamowania z pompy hydraulicznej;
- Połączenia czerwone: ciśnienie hamowania z głównego cylindra hamulcowego (przy otwartych zaworach).
Hamowanie hydrauliczne Toyoty Prius 3 odbywa się za pośrednictwem przednich kół. Tylne koła nie są połączone z głównym cylindrem hamulcowym. Tak jest w przypadku nowoczesnych pojazdów, w tym Kia Niro: wszystkie cztery cylindry hamulcowe są uruchamiane przez główny cylinder hamulcowy za pośrednictwem dwóch obwodów.
Podczas hamowania pojazdów wyposażonych w podobny układ hamulcowy w pewnych okolicznościach następuje przełączenie z hamowania elektrycznego na hydrauliczne. Aby zapewnić płynne hamowanie i wyczucie pedału hamulca, w tym układzie hamulcowym stosuje się „mieszanie hamulców”. Zostało to opisane w następnej sekcji.
Mieszanie hamulców:
Po zwolnieniu pedału przyspieszenia lub hamowaniu z dozowaniem wiele pojazdów elektrycznych hamuje wyłącznie silnikami elektrycznymi. Energia kinetyczna zamieniana jest na energię elektryczną, co zwiększa zasięg pojazdu. Hydrauliczny układ hamulcowy jest rzadko używany. Gdy wymagane jest duże opóźnienie hamowania, hamulec elektryczny i hydrauliczny hamulec zasadniczy współpracują ze sobą. Współpracę obu układów hamulcowych nazywamy „łączeniem hamulców”. W poprzednich generacjach pojazdów hybrydowych i w pełni elektrycznych nie przebiegało to płynnie i spadek prędkości pojazdu zmieniał się po włączeniu hamulca hydraulicznego. Przy obecnych technologiach kierowca nie zauważa już przejścia między dwoma układami hamulcowymi. Uwaga: nie jest to technologia stosowana w przypadku napędu przewodowego.
Wykres przedstawia przejście dwóch układów hamulcowych, przy którym opóźnienie hamowania pozostaje stałe. Siła nacisku na pedał kierowcy (a) pozostaje taka sama przez 10 sekund. Po rozpoczęciu hamowania hydrauliczny hamulec zasadniczy i hamowanie regeneracyjne w silnikach elektrycznych współpracują ze sobą. W ciągu pierwszych sześciu sekund widzimy, że opóźnienie spowodowane hamowaniem regeneracyjnym wzrasta. Silnik elektryczny pełni funkcję generatora i zasila akumulator HV wygenerowaną energią. Siła hamowania hydraulicznego hamulca roboczego stale maleje, aż do momentu, w którym przestanie działać. Po około 7,5 sekundach zbliżamy się do zatrzymania pojazdu i zanika siła hamowania elektrycznego. Hydrauliczna siła hamowania ponownie wzrasta. Po 8,5 sekundach pojazd się zatrzymuje. Kierowca nadal przez chwilę naciska pedał hamulca.
a: siła pedału kierowcy
b: opóźnienie spowodowane hamowaniem regeneracyjnym (przy użyciu silnika elektrycznego)
c: opóźnienie spowodowane hydraulicznym hamulcem głównym
d: opóźnienie pożądane przez kierowcę
e: zmniejszenie prędkości
re = do + b
Powiązane strony:
