Subiecte:
- introducere
- Conduceți prin cablu
- Combinație de frânare electrică și hidraulică
- Amestecare de frânare
Introducere:
Vehiculele cu propulsie electrificată (hibrid, complet EV, celulă de combustibil) au opțiunea de frânare electrică. Când eliberați pedala de accelerație sau frânați ușor, motorul electric funcționează ca un generator. Energia cinetică a vehiculului este convertită în energie electrică pentru bateria HV. The gamă crește atunci când frânezi mult în liniște și sistemului de frânare i se oferă posibilitatea de a aplica multă frânare regenerativă. Puteți citi mai multe despre asta pe pagina: Invertor.
În 2023, frânarea electrică este încă în combinație cu circuitul de frânare hidraulic convențional. În cazul unei defecțiuni electrice sau la vehiculele mai vechi în timpul unei opriri de urgență, circuitul hidraulic de frânare este activat (parțial). Acesta servește ca rezervă. Următoarele secțiuni arată cum producătorii combină frânarea electrică și hidraulică pentru a asigura un confort bun și a garanta siguranța în cazul unei defecțiuni a sistemului electric.
Conducere prin cablu:
Scopul sistemului de frânare „drive by wire” este frânarea hidraulică cu asistență electrică. Nu există nicio legătură hidraulică directă între pedala de frână și pistoanele de frână din etrierele de frână. Pedala de frână aplică presiune de frânare unui așa-numit simulator de forță de frânare. Se măsoară presiunea de frânare. Un motor electric creează presiunea dorită în circuitul hidraulic de frânare. Sistemul de frânare drive by wire oferă următoarele avantaje în comparație cu sistemul de frânare convențional:
- Nu se mai folosește un servofrânare cu vid, deoarece motorul electric asigură presiunea necesară a fluidului;
- Scurgerile de lichid pot fi detectate și închise pentru fiecare frână. Din acest motiv, un cilindru principal de frână nu mai este necesar pentru două circuite de frânare separate;
- Șoferul nu observă o tranziție între frânarea electrică și cea hidraulică la trecerea de la frânarea regenerativă a motoarelor electrice la frânarea prin apăsarea plăcuței de frână pe disc;
- Vibrațiile de la sistemul ABS nu se mai simt în pedala de frână;
- Contrapresiunea (simulată) în pedala de frână poate fi ajustată la setările (confort/sport).
Schema hidraulică de mai jos prezintă sistemul utilizat de BMW (DSCi). Operația este următoarea:
Când șoferul acționează pedala de frână, se exercită forță asupra cilindrului principal de frână (7). Acest cilindru principal de frână are două ieșiri: către simulatorul de forță a pedalei de frână (8) și către o supapă de eliberare. Presiunea de simulare este transmisă simulatorului de forță a pedalei de frână prin linia albastră. În această componentă se creează o contrapresiune, care este recunoscută de către șofer ca contrapresiune în cilindrii de frână. Nu există nicio legătură fizică de la cilindrul principal de frână la cilindrii de frână ale roții. Presiunea de simulare este măsurată de un senzor de presiune (5). În funcție de presiunea de simulare, ECU controlează motorul electric (10). Aceasta exercită o presiune de lucru în cilindrul de presiune de frână (9). Un senzor de presiune din partea de presiune de lucru transmite presiunea acumulată către ECU. Conexiunile roșii din diagramă arată modul în care presiunea de lucru ajunge la cilindrii de frână a roților (1) prin intermediul supapelor. Supapele de menținere a presiunii (3) sunt deschise când sunt în repaus, astfel încât presiunea de frânare poate fi acumulată direct din cilindrul de presiune de frânare. Supapele de reducere a presiunii (2) sunt închise când sunt în repaus.
Legenda:
- frâne
- Supape reductoare de presiune
- Supape de menținere a presiunii
- Deconectați supapele
- Manometre pentru circuitul de lucru al presiunii de frânare și circuitul simulator
- Rezervor lichid de frana
- cilindrul principal
- Simulator de forță a pedalei de frână
- Cilindru presiune frână
- Motor electric
- Supapă de diagnosticare
- Conexiuni galbene: rezervor lichid de frână de alimentare și retur;
- Conexiuni albastre: presiune de simulare;
- Conexiuni roșii: presiune de lucru (presiunea de frânare).
În cazul în care există o scurgere în apropierea cilindrului de presiune de frână sau există o defecțiune electrică care împiedică motorul electric să creeze o presiune de lucru suficientă, supapele de eliberare (4) sunt alimentate pentru a garanta siguranța. Conexiunea dintre cilindrul principal de frână și cilindrul de frână a roții este deschisă și conexiunea la cilindrul de presiune a frânei este închisă. Deoarece servofrâna lipsește, trebuie să apăsați mai puternic pedala de frână pentru a frâna.
Combinație de frânare electrică și hidraulică:
Vehiculele complet electrice și hibride au întotdeauna o combinație de sistem de frânare electric și hidraulic. Sistemul de frânare „frână cu fir” din paragraful anterior nu este încă des folosit. În acel sistem nu există o legătură directă între pedala de frână și cilindrii de frână ale roții. Un motor electric puternic asigură toată puterea de frânare, chiar și în timpul unei opriri de urgență. În acest caz, nu este necesar un servofrânare.
La majoritatea vehiculelor electrice și hibride, o combinație de frânare electrică și hidraulică se realizează astfel: cu frânarea moale (contorizată), are loc frânarea regenerativă (electrică), deoarece motoarele electrice funcționează ca un dinam. În timpul frânării puternice și/sau în cazul unor defecțiuni, sistemul hidraulic pornește imediat. Aici se folosește un servofrânare pentru a crește presiunea de frânare. Există așadar o interacțiune între motorul electric și frânele mecanice în timpul frânării. Acest sistem este uneori numit și „drive by wire”, deși acest concept este mai potrivit pentru sistemul din paragraful anterior.
Diagrama de mai jos se bazează pe Toyota Prius 3. Pedala de frână (1) crește presiunea de frână în cilindrul principal de frână (3). La frânarea încet, numai motoarele electrice sunt frânate. Simulatorul de presiune de frână (4) asigură contrapresiune la apăsarea pedalei de frână. Supapa simulatorului de presiune de frânare se deschide în condiții normale de funcționare. În timpul frânării puternice, supapele de blocare (5) sunt deschise și supapa pentru simulator este închisă. Etrierele de frână ale roților din față sunt alimentate cu presiune de frânare. Deschiderea și închiderea supapelor hidraulice (6) permite presiunii de frânare să ajungă și la roțile din spate. Senzorii de presiune de frânare (de la stânga la dreapta: p lv la mp rv) măsoară presiunea și o transmit la ECU. Supapele hidraulice (5, 6 și 7) sunt reglate în funcție de presiunea de frânare dorită prin intermediul unui semnal PWM.
Sistemul este proiectat astfel încât, în cazul unei pene de curent, presiunea de frânare pe roțile din spate este complet eliberată, iar presiunea pe roțile din față este controlată de șofer cu pedala de frână.
Legenda:
- Pedala de frana
- Remvloeistoreservoir
- Cilindru principal tandem
- Simulator de presiune de frânare
- Supape de blocare
- Supape hidraulice (închise de la stânga la dreapta)
- Supape hidraulice, față închise, spate deschise
- Acumulator de presiune
- Hidropompa actionata de un motor electric
- Supapă limitatoare de presiune
- Conexiuni galbene: rezervor lichid de frână de alimentare și retur;
- Conexiuni albastre: presiunea de frânare de la hidropompa;
- Conexiuni roșii: presiunea de frânare de la cilindrul principal de frână (cu supape deschise).
Frânarea hidraulică a lui Toyota Prius 3 se face prin intermediul roților din față. Roțile din spate nu sunt conectate la cilindrul principal de frână. Acesta este cazul vehiculelor moderne, inclusiv Kia Niro: toți cei patru cilindri de frână sunt activați de cilindrul principal de frână prin două circuite.
La frânarea vehiculelor cu un sistem de frânare similar, în anumite circumstanțe are loc o trecere de la frânarea electrică la frânarea hidraulică. Pentru a vă asigura că decelerația de frânare și senzația din pedala de frână funcționează fără probleme, în acest sistem de frânare este utilizată „combinarea frânelor”. Acest lucru este descris în secțiunea următoare.
Amestecare frână:
La eliberarea pedalei de accelerație sau la frânarea măsurată, multe vehicule electrice frânează exclusiv pe motoarele electrice. Energia cinetică este transformată în energie electrică, mărind autonomia vehiculului. Sistemul de frânare hidraulic este foarte greu folosit. Când este necesară o decelerare mare a frânării, frâna electrică și frâna hidraulică de serviciu lucrează împreună. Numim colaborarea celor două sisteme de frânare „brake blending”. În generațiile anterioare de vehicule hibride și complet electrice, acest lucru nu a mers bine, iar scăderea vitezei vehiculului s-a schimbat atunci când a fost aplicată frâna hidraulică. Cu tehnologiile actuale, șoferul nu mai observă trecerea între cele două sisteme de frânare. Vă rugăm să rețineți: aceasta nu este tehnologia utilizată cu drive by wire.
Graficul arată tranziția celor două sisteme de frânare în care decelerația de frânare rămâne constantă. Forța pedalei șoferului (a) rămâne aceeași timp de 10 secunde. La pornirea frânării, frâna de serviciu hidraulică și frânarea regenerativă a motoarelor electrice lucrează împreună. În primele șase secunde vedem că decelerația datorată frânării regenerative crește. Motorul electric funcționează ca un generator și alimentează bateria HV cu energia generată. Forța de frânare a frânei de serviciu hidraulice continuă să scadă până când nu mai funcționează. După aproximativ 7,5 secunde ne apropiem de oprirea vehiculului și puterea de frânare electrică dispare. Forța de frânare hidraulică crește din nou. După 8,5 secunde, vehiculul se oprește. Șoferul continuă să apese o clipă pedala de frână.
a: forța pedalei șoferului
b: decelerație datorată frânării regenerative (cu motor electric)
c: decelerare datorată frânei de serviciu hidraulice
d: întârziere dorită de șofer
e: scăderea vitezei
d = c + b
