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從制動系統看新能源汽車“油改電”的進階

2020年04月28日 16:29:43    來源:    類型:轉載    編輯:莫醒靜    評論:0

隨著新能源汽車快速普及,汽車制動器性能的好壞,直接影響車輛在工作時動力回收性能的高低,并決定了汽車的續航能力,因此成為現今新能源汽車發展的重要焦點。為了讓大家更好的了解制動器背后的原理,今天,筆者將圍繞“制動能量回收”進行詳盡的解析。

傳統燃油車的制動系統,并不適合純電汽車

首先,在了解新能源汽車制動能量回收系統之前,我們先來了解一下傳統燃油汽車的制動原理。其主要由制動總泵、真空助力器、制動盤等部分組成,工作原理采用“摩擦制動”,即在剎車過程中產生巨大的摩擦力,將車輛的動能轉化為熱能消耗掉,以達到降低速度的目的。不過,該過程產生的大量能量仍無法進行回收,進而導致油耗的增加。

與傳統燃油車相比,純電動汽車的制動系統,除了擁有摩擦制動外,還具有獨特的制動能量回收系統,該系統可將燃油車摩擦制動時所浪費的能量,進行高效回收再利用。其原理可助車輛滑行/制動時,將車輪上產生的動能通過傳遞系統傳遞給電機,電機再以發電方式工作,為動力電池充電,以此實現能量的再生利用,保障車輛減少能耗,繼而延長續航里程。與此同時,產生的電機制動力矩,又可以通過傳動系統對驅動輪施加制動,實現減速停車。

在目前新能源市場中,多數產品的制動系統,雖然也配備了相應的能量回收系統,但基本上都是在傳統燃油車現有結構基礎上,進行技術改進而來,一般分為行車制動系統、駐車制動系統和輔助制動系統。如下圖,他們將燃油車原有的真空助力器及相關管路保留,再將另一端與電子真空助力泵連接,當傳感器監測到助力器真空度不足時,電子真空泵開始工作,維持真空環境,通過這樣的方式,確保真空助力器能夠像原先一樣為駕駛員提供輔助作用。

像市面上比較熱門的純電車型——幾何A和Aion S的制動系統,均采用了以上類似的處理方式,通過配置ESC、真空泵、真空助力器分體形式,對車輛進行制動。不過,該方案缺陷是電子真空泵的工作穩定性不足,容易出現制動故障,且壽命較短。更重要的是,其與燃油車制動系統中的真空助力器一樣,會導致車輛剎車減速時的能量浪費,進而影響能量回收效率,不能高效延長續航里程。

Aion S、幾何A采用的制動系統

更加智能的制動能量回收系統,將成為高品質純電產品的“必選”

筆者認為,在傳統燃油車現有結構基礎上,進行技術改進而來的制動能量回收系統,僅僅是為了節省成本,并非徹底是解決新能源汽車制動問題的最佳方案。如果在制動踏板和制動主缸之間,設計一種助力裝置來代替傳統的真空助力器,那就可以不再依賴真空源,從而徹底消除制動系統對真空的依賴。

在目前國際主流配件廠商中,現代摩比斯的第三代IEB系統、博世的IPB智能集成制動系統以及萬都的集成動態制動(IDB)模塊,是行業中比較領先的智能制動系統配置。其中,中國品牌陣營中的新能源引領者比亞迪,針對旗下未來旗艦車型比亞迪·漢,將首次搭載博世IPB智能集成制動系統。而在合資品牌陣營中,有著“合資企業新能源領域領軍者”地位的北京現代,給予旗下首款純電轎車菲斯塔純電動以及首款純電SUV昂希諾純電動均配備了現代摩比斯(MOBIS)第三代IEB系統,助力車輛帶來更加真實的續航表現。與同級的幾何A和Aion S相比,具有較大優勢。

具體來看,菲斯塔純電動搭載的第三代IEB系統,相較純電產品傳統的制動系統,具備高集成化、輕量化、快速響應等優勢。其中,重量減少3.1kg;將部件從3個減少至1個;液壓管路的反應時間,從0.37s大幅縮短至0.24s……這一系列數字的背后,使得車型大幅提升了能量回收效率,也為延長續航奠定了堅實基礎。

(菲斯塔純電動/昂希諾純電動搭載第三代IEB系統)

(Aion S、幾何A采用的制動系統)

同時,該系統可讓駕駛員踩下制動踏板時,不再是傳遞“力”,而是傳遞電信號給智能助力器。其根據駕駛員操作制動踏板的狀態,智能檢測踏板踩下行程位置的變化,從而確定輪端制動力總需求,結合當前動力電池電量、車速與能量回收等級,對液壓制動力和再生制動力進行智能分配,從而把滑行所產生的能量,轉化為電能重新儲存在電池中。

如何將能量回收系統實際應用到車型之中,各家盡顯其招。最具代表性的當屬菲斯塔純電動采用了能量回收撥片設計。該撥片位于方向盤下方,將回收等級設置為0、1、2、3四個擋位,駕駛者以“左加右減”的方式,輕松實現能量的回收。在路況允許的情況下,駕駛員扳住左側撥片不放,還可幫助車輛在一定距離上實現慢慢剎停。整個過程,既高效又便捷,且絲毫不會給駕駛者在駕駛途中帶來困擾。

相較之下,幾何A采用了“弱、中、強”三級能量回收設置,駕駛者需通過中控上的虛擬觸摸按鍵進行調節。筆者認為,該功能既不如菲斯塔純電動豐富,且在操作體驗上,也不及菲斯塔純電動人性化。

寫在最后

當下,我國新能源汽車發展越來越快,純電動汽車開始走入千家萬戶。電動汽車將在未來的十年,甚至更長的時間里成為我們出行的重要交通工具。但我們需保持清醒,那些在傳統燃油車現有結構基礎上,進行技術改進而來的制動能量回收系統,已無法解決車輛在實際行駛過程中,存在較多能量浪費的問題,而制動系統智能化、電子化是未來純電產品發展的趨勢。諸如文章提到的菲斯塔純電動,無論是第三代IEB系統,還是能量回收撥片功能,都將能量回收進行了高效演繹,也為純電能量回收技術革新,按下了“快進鍵”。這一點,值得其他對手學習。

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