Pengenalan Sistem Pengereman Satu Kotak dan Dua Kotak

Pengenalan Sistem Pengereman Satu Kotak dan Dua Kotak

Baru-baru ini, insiden tabrakan kecepatan tinggi Tesla lainnya menimbulkan kegemparan. Apakah pengereman kendaraan listrik cukup aman? Hal ini telah menghidupkan kembali perhatian dan diskusi publik. Hari ini saya akan menjelaskan sistem pengereman kendaraan listrik dari dua aspek: perbedaan sistem pengereman kendaraan listrik dan kendaraan tradisional serta penerapan teknis sistem pengereman kendaraan listrik, sehingga dapat memberikan referensi teknis kepada pembaca untuk melihat permasalahan secara rasional. berhubungan dengan sistem pengereman.

01 Pengenalan sistem pengereman mobil penumpang

Baik itu kendaraan berbahan bakar tradisional atau kendaraan energi baru, sistem pengereman dasar terdiri dari komponen-komponen berikut:

Jalur transmisi gaya pengereman ada tiga tahap: gaya mekanis pedal → tekanan minyak rem → gaya mekanis kaliper:

1)Gaya dari kaki pengemudi pertama-tama diperkuat oleh rasio tuas pedal rem, dan kemudian diperkuat oleh penguatan sekunder dari booster. Kemudian diteruskan ke master silinder masukan push rod.

2)Batang dorong masukan silinder master mendorong piston untuk mengubah gaya mekanis menjadi tekanan hidrolik minyak rem. Tekanan hidrolik minyak rem kemudian disalurkan ke kaliper rem melalui pipa dan mendorong piston kaliper.

3) Piston kaliper rem mendorong pelat gesekan agar menyesuaikan dengan putaran cakram rem sehingga menghasilkan gesekan, yang bekerja pada roda sebagai torsi pengereman.

Tidak ada perbedaan prinsip dan penerapan antara kendaraan listrik dan kendaraan bahan bakar dalam hal pedal rem dan rem. Perbedaan utama antara berbagai jenis kendaraan terkonsentrasi pada modul "booster + master silinder + ESP". Alasan mengapa "booster + master silinder + ESP" digabungkan di sini adalah karena tingkat integrasi ketiga modul ini berbeda dalam solusi teknis yang berbeda.

02 Struktur sistem pengereman kendaraan bahan bakar

Struktur sistem pengereman kendaraan berbahan bakar tradisional ditunjukkan pada gambar di bawah.

"Booster + master silinder" adalah rakitan, dan ESP adalah modul terpisah. "Booster" di sini sebenarnya adalah booster vakum. Prinsipnya adalah bagian dalam booster dibagi menjadi dua rongga oleh diafragma: rongga atmosfer dan rongga vakum. Saat tidak melakukan pengereman, baik ruang besar maupun ruang vakum dihubungkan ke sumber vakum sehingga membentuk tekanan negatif vakum. Setelah pedal rem diinjak, ruang vakum terus menjaga kevakuman. Ruang atmosfer besar terhubung ke dunia luar dan mulai mengambil udara. Kemudian perbedaan tekanan antara kedua ruang bekerja pada diafragma membentuk gaya bantuan vakum, yang pada akhirnya bekerja pada batang dorong masukan master silinder. Besarnya gaya bantuan vakum sebanding dengan gaya masukan pedal. Sumber vakum berasal dari mesin. Ada dua cara untuk memberikan kevakuman dari mesin: satu adalah kevakuman yang terbentuk selama proses pemasukan udara dari intake manifold mesin, dan yang lainnya adalah pompa vakum yang digerakkan oleh poros engkol mesin. Struktur spesifik master silinder dengan penguat vakum perakitan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Untuk sistem bantuan vakum yang disebutkan di atas, mode kegagalan yang umum terjadi adalah sebagai berikut:

1) Pedal rem: Patahnya pedal rem adalah mode kegagalan yang sangat jarang terjadi dan tingkat rendah. Peraturan juga mendefinisikan bagian ini sebagai bagian yang tidak rawan kegagalan. Kegagalan utama yang berhubungan dengan pedal adalah kegagalan sakelar lampu rem (BLS). Kegagalan BLS tidak berdampak pada pengereman hidrolik dasar, namun akan mempengaruhi fungsi pengereman elektronik seperti ABS/TCS/VDC, EMS, dan penilaian logis terkait sakelar lampu rem. Tentu saja, penerangan lampu rem belakang juga akan terpengaruh;

2)Penguat vakum: Akibat paling serius dari kegagalan penguat vakum adalah tidak adanya penguat vakum, seperti kebocoran booster, kebocoran tabung vakum, dll. Perasaan intuitif pengemudi adalah remnya keras. Karena kurangnya bantuan vakum, pengemudi perlu mengerahkan tenaga beberapa kali lebih banyak dari biasanya untuk mencapai perlambatan kendaraan dalam keadaan normal.

3)Silinder master: Kegagalan master silinder terkonsentrasi dalam dua bentuk: bocor dan macet. Hal pertama akan menyebabkan kayuhan pedal menjadi lebih panjang dan lembut, tetapi kendaraan tidak dapat melakukan perlambatan normal; yang terakhir ini secara langsung akan menyebabkan pedal rem tidak bisa ditekan.

4)Modul ESP: Kegagalan pada sakelar lampu rem, powertrain, sensor kecepatan roda, catu daya, jaringan CAN, dan sebagainya, yang akan memengaruhi fungsi terkait ESP (ABS/TCS/VDC/HHC/AVH/HDC, dll.),.Tetapi karena fungsi ABS/TCS/VDC hanya akan melakukan intervensi pada kondisi kendaraan yang ekstrim, sehingga kegagalan fungsi ESP tidak akan mempengaruhi pengereman dasar. Artinya, pengereman ringan/sedang pada permukaan jalan yang baik memiliki pengaruh yang kecil, namun ABS gagal saat pengereman berat dan roda rentan terkunci. Kondisi jalan yang paling berbahaya dalam hal ini adalah jalan es, salju atau kerikil dengan koefisien adhesi rendah. Roda depan dan belakang mudah tergelincir dan kehilangan kendali saat melakukan pengereman atau berkendara.

5)Rem: Banyak sekali terjadi kegagalan rem, terutama yang berhubungan dengan pengereman NVH, namun kegagalan yang sangat mempengaruhi keselamatan berkendara terutama adalah kebocoran minyak rem pada kaliper dan kerusakan bantalan gesekan. Kebocoran minyak rem kaliper mirip dengan kebocoran master silinder di atas. Penurunan kinerja bantalan gesekan sebagian besar disebabkan oleh degradasi termal. Setelah degradasi, efisiensi pengereman menurun dan perlambatan kendaraan jauh lebih rendah dari ekspektasi pengemudi. Pengemudi merasa mobilnya tidak bisa direm.

6)Lainnya: kegagalan pipa (kebocoran), kegagalan sensor kecepatan roda, kegagalan EPB, dll.

03 Struktur sistem pengereman kendaraan listrik

Karena penguat vakum memerlukan mesin untuk menyediakan ruang hampa, kendaraan energi baru tidak dapat menggunakan sistem yang mengandalkan mesin untuk mendapatkan ruang hampa saat berkendara dengan listrik murni.

3.1 Solusi pompa vakum elektronik

Logika solusi pompa vakum elektronik adalah: karena tidak ada mesin yang menyediakan sumber vakum, maka disediakan suku cadang yang dapat dievakuasi secara mandiri. Prinsipnya sangat sederhana, yaitu motor menggerakkan sudu untuk berputar dan menyedot debu. Ada juga jenis pendorong, tetapi tidak banyak digunakan. Oleh karena itu, solusi pompa vakum elektronik secara langsung menyediakan kevakuman untuk mesin pada tingkat perangkat keras. Pompa vakum elektronik dibagi menjadi pompa independen (satu-satunya sumber vakum dan persyaratan perangkat keras yang lebih tinggi) dan pompa bantu.

Keuntungan nyata dari solusi ini adalah jumlah modifikasinya kecil, dan sangat cocok untuk berbagi sistem pengereman kendaraan bahan bakar dan kendaraan energi baru pada platform yang sama. Kerugian dari solusi ini juga jelas:

1) Masalah penataan yang disebabkan oleh kebisingan dan getaran pompa vakum elektronik;

2) Pasar pompa vakum elektronik arus utama hampir dimonopoli, harga tinggi, dan kualitas produk produsen lain tidak stabil;

3) ESP konvensional memiliki kemampuan membangun tekanan aktif yang rendah dan tidak dapat memberikan dukungan yang kuat untuk pemulihan energi dan pengendaraan yang cerdas;

4)Kegagalan atau strategi pompa vakum elektronik yang tidak masuk akal menyebabkan kegagalan atau berkurangnya bantuan vakum. Secara keseluruhan, solusi pompa vakum elektronik sebenarnya merupakan solusi berbiaya rendah. Dilihat dari tren perkembangan teknologi, ini merupakan solusi transisi.

3.2 Solusi booster elektronik (dua kotak)

Dengan promosi kendaraan energi baru dan pengembangan teknologi mengemudi cerdas, interaksi antara sistem pengereman dan dunia luar menjadi semakin penting. Daya jelajah kendaraan energi baru menuntut persyaratan yang lebih tinggi untuk pemulihan energi. Pemulihan meluncur dalam pemulihan energi terkait dengan stabilitas keterikatan rendah kendaraan. Pemulihan pengereman memerlukan sistem pengereman yang mendominasi pengereman hidrolik dan pengereman pemulihan motor. Perkembangan berkendara yang cerdas juga menuntut peningkatan kemampuan dalam membangun tekanan dan respons sistem pengereman. Pada saat yang sama, desain pengemudian otonom yang berlebihan juga mengharuskan sistem pengereman memiliki fungsi cadangan. Oleh karena itu, Bosch meluncurkan solusi booster elektronik yang tidak bergantung pada vakum, yang biasa disebut iBooster electronic booster. Struktur booster elektronik sangat berbeda dengan booster vakum, namun pada intinya tetap dirancang untuk mensimulasikan booster kosong. Perbedaan dari booster vakum adalah bahwa dorongan tersebut disediakan oleh motor bawaan. Gambar berikut dapat sepenuhnya mengilustrasikan metode bantuan daya dari booster elektronik: motor berputar untuk menggerakkan roda gigi agar berputar. Setelah mengurangi kecepatan dan menambah torsi, gerak rotasi akhirnya diubah menjadi gerak linier melalui worm gear, dan akhirnya bersama dengan gaya yang disalurkan dari pedal, menggerakkan push rod input master silinder. Bangun tekanan hidrolik. Bagian master silinder sama dengan booster vakum tradisional, dan dudukan katup yang menentukan rasio boost booster pada dasarnya memiliki struktur dan prinsip yang sama dengan booster vakum tradisional. Karena booster dan ESP adalah dua modul independen dalam solusi ini, industri menyebutnya sebagai solusi dua kotak.

Mengenai penilaian bantuan iBooster: ECU akan menyimpan secara internal satu atau lebih set kurva rasa pedal yang dikalibrasi selama proses pengembangan kendaraan (seperti langkah pedal vs. deselerasi, langkah pedal vs. bantuan rem, dll.). Ketika pengemudi menekan pedal rem, sensor kayuhan internal iBooster menyimpulkan niat pengereman pengemudi berdasarkan perpindahan pedal rem, selanjutnya menghitung jumlah bantuan target, dan kemudian secara komprehensif mempertimbangkan jumlah pemulihan energi/status kerja ABS, dll. Dapatkan dorongan tertinggi dari eksekusi motor iBooster. Berkat kemampuan bantuan daya iBooster yang kuat, metode kontrol semi-decoupling yang dikontrol secara elektronik, dan cadangan ganda alami Two-Box (iBooster dan ESP), solusi sistem pengereman ini memiliki keunggulan besar dalam pemulihan energi dan berkendara cerdas. Hal ini pula yang menjadi alasan mengapa iBooster dapat dipromosikan dengan cepat di pasaran. Hingga saat ini, sejumlah besar model seperti semua seri Tesla, hampir semua kendaraan energi baru Volkswagen, semua seri Honda Accord (termasuk kendaraan bahan bakar), semua kendaraan energi baru Geely Lynk & Co, Mercedes-Benz S-Class, Weilai, Xpeng telah menggunakan solusi iBooster.

Tentu saja, sistem jenis ini juga memiliki kelemahan tertentu:

1)Rasa pedal rem akan lebih buruk dibandingkan dengan sistem penguat vakum tradisional. Secara teori, prinsip koordinasi rasio boost antara booster elektronik dan booster vakum tradisional adalah sama (keduanya memiliki struktur cakram umpan balik karet), namun nyatanya boost dari booster elektronik tersebut Besarannya merupakan rangkaian proses kalkulasi dan eksekusi. Selama proses eksekusi, pengumpulan sinyal sensor, perhitungan pengontrol, dan eksekusi motor akan menghasilkan kesalahan dan penundaan tertentu. Selain itu, koordinasi antara pemulihan energi dan pengereman hidrolik juga akan semakin meningkatkan kesulitan pengendalian. Proses "simulasi" ini tidak "semulus" keseimbangan gaya dinamis fisik murni pada penguat vakum tradisional.

2) Semakin rumit suatu hal, semakin besar kemungkinan kegagalannya. IBooster sangat terkait dengan ESP eksternal, berkendara cerdas, dan sistem tenaga. Kegagalan sistem terkait dan kegagalan jaringan CAN dapat mempengaruhi fungsi bantuan daya iBooster.

3.3 solusi satu kotak

satu kotak terutama didefinisikan untuk dua kotak. Ketika Bosch mengembangkan solusi dua kotak iBooster+ESP, perusahaan daratan tersebut juga mengembangkan solusi lain yang lebih terintegrasi sebagai respons terhadap kebutuhan OEM: mengintegrasikan ESP dan booster elektronik, menjadi sebuah modul, yang umumnya dikenal sebagai satu kotak .

One-box mengintegrasikan fungsi bantuan rem dan ESP. Sama halnya dengan two-box, bantuan rem disediakan oleh motor. Perbedaan utamanya adalah gaya yang ditransmisikan oleh dua kotak ke batang dorong masukan master silinder merupakan penjumlahan dari gaya masukan pengemudi dan bantuan motor, dan hubungan proporsional antara keduanya merupakan hasil keseimbangan mekanis, sedangkan gaya yang ditransmisikan oleh dua kotak ke batang dorong masukan master silinder merupakan penjumlahan dari gaya masukan pengemudi dan bantuan motor, dan hubungan proporsional antara keduanya merupakan hasil keseimbangan mekanis, sedangkan Gaya pengereman yang diberikan oleh one-box semuanya berasal dari motor, tanpa membebani gaya pengereman yang diberikan oleh pengemudi. Tenaga yang diberikan oleh pengemudi melalui pedal rem pada akhirnya diubah menjadi tekanan hidrolik dan disalurkan ke dalam simulator sensasi pedal yang ada di dalam satu kotak. Simulator rasa pedal sebenarnya adalah mekanisme pegas piston yang digunakan untuk mensimulasikan rasa pedal rem dan memberikan umpan balik gaya dan pukulan kepada pengemudi.

Proses bantuan satu kotak secara sederhana dapat digambarkan sebagai:

1) Perpindahan yang dihasilkan oleh pedal diperoleh oleh sensor dan kemudian diinput ke ECU;

2)ECU menghitung kebutuhan pengereman pengemudi dan kemudian menggerakkan motor untuk membentuk tekanan hidrolik;

3) Tekanan hidrolik masuk ke silinder empat roda melalui katup masuk ABS dan pada akhirnya menghasilkan gaya pengereman.

Oleh karena itu, dalam keadaan normal, gaya pedal dan gaya pengereman yang dihasilkan oleh kotak tunggal dipisahkan secara mekanis.

Manfaat paling nyata dari integrasi ini adalah jumlah komponen yang sedikit dan bobot volumetrik yang rendah. Desain yang sepenuhnya dipisahkan memungkinkan untuk secara teoritis menyesuaikan hubungan perlambatan sesuai dengan gaya atau pukulan pedal yang diinginkan melalui perangkat lunak, yaitu, rasa pedal sangat ditentukan oleh perangkat lunak. Kerugiannya adalah umpan balik gaya pada pedal diisolasi dari roda, dan pengemudi tidak dapat merasakan status roda melalui pedal. Misalnya saat ABS bekerja, pengemudi tidak bisa merasakan getaran pedal. Mengacu pada pengalaman masalah rasa pedal pada dua kotak, rasa pedal pada satu kotak yang dipisahkan sepenuhnya patut untuk diperhatikan. Selain itu, untuk berkendara cerdas L3 ke atas, satu kotak perlu menyambungkan modul ESP sebagai cadangan redundan. Di sinilah satu kotak tidak berguna dalam berkendara cerdas tingkat lanjut. Adapun kegagalannya, setelah booster elektronik gagal, two-box juga dapat secara aktif membangun tekanan untuk pengereman dengan ESP, namun one-box tidak memiliki sistem cadangan di bagian booster rem (kecuali ESP performa rendah dicolokkan) ).

04 Fitur sistem Satu Kotak

Sistem pengereman hidraulik yang dikontrol kabel One-Box mengintegrasikan fungsi pengereman tradisional seperti TCS (sistem kontrol traksi), ESC, ABS, dan EPB. Selain itu, perangkat lunak kontrol pihak ketiga dapat diintegrasikan, seperti pemantauan tekanan ban, EBD (Electronic Brake Force Distribution), AEB (Automatic Brake Assist System), AVH (Automatic Parking System) dan fungsi lainnya untuk mencapai pengembangan kontrol terintegrasi domain sasis yang dikendalikan kawat. Fungsi utamanya adalah:

1)Kontrol Rem Dasar (BBC)

Teknologi ini secara otomatis mengidentifikasi permintaan pengereman pengemudi dengan mendeteksi input sensor langkah pedal rem, menetapkan gaya pengereman hidraulik yang sesuai sesuai dengan perpindahan pedal, dan mengontrol tekanan hidraulik rem untuk mencapai rem demi kawat.

2) Sistem Pengereman Anti-lock (ABS)

Selama proses pengereman darurat, tekanan pengereman empat roda dikontrol, dan tekanan hidrolik silinder roda dikontrol sesuai dengan kecepatan roda untuk mencegah penguncian roda, meningkatkan kekuatan pengereman, dan menjamin kestabilan berkendara kendaraan.

3)Sistem Kontrol Traksi (TCS)

Selama pengendaraan yang kuat, seperti saat start atau akselerasi, torsi mesin disesuaikan untuk memberikan tekanan pengereman pada roda yang selip untuk mencegah selip yang berlebihan pada roda penggerak.

4)Kontrol Stabilitas Elektronik (ESC)

Saat kendaraan berbelok, kendalikan over-steer atau under-steer kendaraan.

5)Sistem Pemulihan Energi Rem (CRBS)

Selama proses pengereman, status baterai torsi motor dan status pedal rem terdeteksi secara real time, dan pemulihan energi pengereman terkoordinasi dicapai dengan menyesuaikan tekanan pengereman dan torsi pemulihan motor untuk meningkatkan jangkauan jelajah kendaraan.

6)Mendukung permintaan pengereman AEB

Menerima perintah modul ADAS untuk mengimplementasikan fungsi seperti Prefill dan Warning Brake Deceleration; meningkatkan tekanan dengan cepat untuk meningkatkan pengereman darurat otomatis AEB dan memperpendek jarak selama pengereman darurat AEB. 300+ms yang dihemat melalui respons cepat dapat secara signifikan mengurangi kemungkinan pemicuan palsu AEB;

7)Mendukung permintaan kontrol vertikal ACC

Sesuai dengan perintah modul ACC, kendalikan powertrain atau sistem pengereman untuk mencapai akselerasi dan deselerasi;

8)Mendukung permintaan kontrol vertikal APA/RPA

Berdasarkan perintah modul APA/RPA, powertrain atau sistem pengereman dikontrol untuk mencapai akselerasi dan deselerasi. Dengan menanggapi instruksi lintasan kendaraan, kendaraan dikontrol secara akurat dalam arah pengereman dan mengemudi memanjang, dan pengemudi dapat secara otomatis parkir di dalam mobil.

9)CST(Comfort-Stop) Parkir nyaman

10)BSW

Dengan mendeteksi informasi dari sensor hujan, tekanan tertentu diberikan pada silinder roda dan lapisan air pada cakram rem dihapus untuk meningkatkan kinerja pengereman di hari hujan;

11)D-EPB

EPB kontrol ganda memecahkan masalah redundansi parkir kendaraan listrik;

12) Rem cadangan redundan EPB-A

Aktuator EPB roda belakang/roda depan berfungsi sebagai rem servis cadangan.

13)Segala medan dan merayap

Berbagai permukaan off-road untuk meningkatkan kemampuan lintas alam dan keselamatan

14)HFC

Memberikan tekanan tambahan pada silinder roda kepada pengemudi ketika pengemudi menekan pedal rem sepenuhnya dan kendaraan tidak mencapai perlambatan maksimal.

05 Perbandingan satu kotak dan dua kotak

Untuk sistem satu kotak atau dua kotak, pemasok dalam negeri Tiongkok seperti Wanxiang, Asia Pasifik, Bethel, Grubo, Nason, dan Tongyu semuanya memiliki produk yang sesuai. Pemasok asing utama sistem satu kotak atau dua kotak termasuk Bosch, Continental, ZF Friedrichhshafen, Nissin, Hitachi (termasuk CBI), Mobis, Advics, dll. Konsep teknologi produk dari pemasok ini serupa, dan perbedaan utamanya terletak pada dalam skala produksi massal dan kematangan produk.