前回は電動バキュームポンプ（略してEVP）について説明しました。ご覧のとおり、EVP には多くの利点があります。EVP には、ノイズなどの多くの欠点もあります。高原地帯では、空気圧が低いため、EVP では平野部ほどの高真空度を確保できず、バキューム ブースターのアシストが悪く、踏力が大きくなります。最も致命的な欠点が 2 つあります。1つは寿命です。一部の安価な EVP の寿命は 1,000 時間未満です。もう一つはエネルギーの浪費です。電気自動車が惰行またはブレーキをかけているとき、摩擦力によってモーターが回転し、電流が発生することは誰もが知っています。これらの電流はバッテリーを充電し、このエネルギーを蓄えることができます。これが制動エネルギー回生です。このエネルギーを過小評価しないでください。コンパクトカーのNEDCサイクルでは、制動エネルギーをフル回収できれば約17％の節約が可能。典型的な都市の状況では、車両のブレーキによって消費されるエネルギーと総走行エネルギーの比率は 50% に達することがあります。制動エネルギー回生率を向上させることができれば、航続距離を大幅に伸ばし、車両の経済性を向上させることができることがわかります。EVPはブレーキシステムと並列に接続されているため、モーターの回生制動力が元の摩擦制動力に直接重畳され、元の摩擦制動力は調整されません。エネルギー回収率は低く、後述のボッシュ iBooster の 5% 程度に過ぎません。また、ブレーキの乗り心地が悪く、モーター回生ブレーキと摩擦ブレーキの連動・切り替えによりショックが発生します。
上の写真はSCBの回路図を示しています
それでも、電気自動車の販売が少なく、国内のシャーシ設計能力も非常に低いため、EVPは依然として広く使用されています。それらのほとんどはコピーされたシャーシです。電気自動車のシャーシを設計することはほとんど不可能です。
EVPを使用しない場合は、EHB（電子油圧式ブレーキブースター）が必要です。EHB は 2 つのタイプに分けることができます。1 つは高圧アキュムレータを備えたもので、通常は湿式タイプと呼ばれます。もう1つは、モーターがマスターシリンダーのピストンを直接押すタイプで、通常乾式と呼ばれています。ハイブリッド新エネルギー車は基本的に前者であり、後者の典型的な代表がボッシュ iBooster である。
まず、高電圧アキュムレータを備えた EHB を見てみましょう。これは、実際には ESP の拡張バージョンです。ESP は一種の EHB と見なすこともでき、ESP は積極的にブレーキをかけることができます。
左の写真は、ESP のホイールの概略図です。
a--制御弁 N225
b--動的制御高圧バルブ N227
c--オイル入口弁
d--オイルアウトレットバルブ
e-ブレーキシリンダー
f--リターンポンプ
g--アクティブサーボ
h--低圧アキュムレータ
昇圧段階では、モーターとアキュムレータが予圧を構築し、リターン ポンプがブレーキ液を吸い込みます。N225 が閉じ、N227 が開き、ホイールが必要な制動力になるまでオイル インレット バルブが開いたままになります。
EHB の構成は、低圧アキュムレータが高圧アキュムレータに置き換えられていることを除いて、基本的に ESP の構成と同じです。高圧アキュムレータは一度圧力を構築して複数回使用できますが、ESP の低圧アキュムレータは一度だけ圧力を構築でき、一度しか使用できません。ESP の最も重要なコンポーネントとプランジャー ポンプの最も精密なコンポーネントは、使用するたびに高温高圧に耐える必要があり、継続的かつ頻繁に使用すると寿命が短くなります。次に、低圧アキュムレータの制限圧力があります。通常、最大制動力は約0.5gです。標準制動力は0.8g以上で、0.5gでは足りません。設計当初、ESP 制御のブレーキ システムは、年に 10 回程度の緊急事態でしか使用されませんでした。したがって、ESP は従来のブレーキ システムとして使用することはできず、補助的または緊急の状況で時折使用することしかできません。
上の写真は、トヨタ EBC の高圧アキュムレータを示しています。ガススプリングに似ています。高圧アキュムレータの製造工程が難点です。ボッシュは当初、エネルギー貯蔵ボールを使用していました。この実践により、窒素ベースの高圧アキュムレータが最適であることが証明されました。
EHBシステムを量産車に初めて適用したのは、1997年末に発売された初代プリウス（パラメータ｜写真）で、トヨタはEBCと名付けた。EHB はペダルから切り離されており、直列システムにすることができるため、制動エネルギーの回収に関しては、従来の EVP と比較して大幅に改善されています。モーターは最初にエネルギー回収に使用でき、最終段階でブレーキが追加されます。
2000 年末には、ボッシュも独自の EHB を製造し、メルセデス ベンツ SL500 で使用されました。メルセデス・ベンツはこれを SBC と名付けました。メルセデス・ベンツの EHB システムは、もともと補助システムとして燃料車に使用されていました。システムは複雑すぎてパイプが多すぎ、メルセデス・ベンツは E クラス (パラメーター | 写真)、SL クラス (パラメーター | 写真)、CLS クラス (パラメーター | 写真) のセダンをリコールしました。維持費は非常に高額です。高く、SBC を交換するには 20,000 元以上かかります。メルセデス・ベンツは 2008 年以降、SBC の使用を停止しました。ボッシュはこのシステムの最適化を続け、窒素高圧アキュムレータに切り替えました。2008 年には、欧州のハイブリッド車や中国の BYD で広く使用されている HAS-HEV を発売しました。
その後、TRW は、TRW が SCB と名付けた EHB システムも発売しました。今日のフォードのハイブリッド車のほとんどは SCB です。
EHBシステムは複雑すぎ、高電圧アキュムレータは振動を恐れ、信頼性は高くなく、容量も大きく、コストも高く、耐用年数も疑問視され、メンテナンスコストは莫大です。2010 年、日立は世界初のドライ EHB、すなわち E-ACT を発売しました。これは現在でも最先端の EHB です。病気。E-ACTの研究開発サイクルは、5年近くの信頼性試験を経て7年にも及びます。ボッシュが第 1 世代の iBooster を発売したのは 2013 年で、2016 年には第 2 世代の iBooster が発売されました。 EHB。
上の写真はE-ACTの構造を示しています
乾式EHBはモーターでプッシュロッドを直接駆動し、マスターシリンダーのピストンを押します。モーターの回転力は、ローラーネジ（E-ACT）を介して直線運動力に変換されます。同時に、ボールネジは減速機でもあり、モーターの速度を減速してトルクを増加させ、マスターシリンダーのピストンを押します。原理は非常に単純です。以前の人々がこの方法を使用しなかった理由は、自動車のブレーキシステムには非常に高い信頼性要件があり、十分な性能の冗長性を確保する必要があるためです。難点は、モーターのサイズが小さく、高速 (毎分 10,000 回転以上)、大きなトルク、および良好な熱放散が必要なモーターにあります。減速機も難しく、高い加工精度が要求されます。同時に、マスターシリンダー油圧システムのシステム最適化を行う必要があります。したがって、ドライ EHB は比較的遅く登場しました。
上の写真は初代iBoosterの内部構造。
二段減速にウォームギヤを採用し、直動トルクを高めています。テスラは全面的に第一世代の iBooster を使用し、フォルクスワーゲンのすべての新エネルギー車とポルシェ 918 は第一世代の iBooster を使用し、GM のキャデラック CT6 とシボレーのボルト EV も第一世代の iBooster を使用しています。この設計は、回生制動エネルギーの 95% を電気に変換すると言われ、新エネルギー車の航続距離を大幅に改善します。応答時間も、高圧アキュムレータを備えた湿式 EHB システムよりも 75% 短くなっています。
上の右の写真は、上の左の写真と同じ、当社の部品番号 EHB-HBS001 電動油圧ブレーキ ブースターです。左のアッセンブリーは第2世代のiBoosterで、減速用に2段目のウォームギアから1段目のボールスクリューを採用し、大幅なボリュームダウンと制御精度の向上を実現。4つのシリーズ製品があり、ブースターのサイズは4.5kNから8kNまであり、8kNは9人乗りの小型乗用車に使用できます。
IBC は、2018 年に GM ピックアップ シリーズである GM K2XX プラットフォームで発売される予定です。ガソリン車ですのでご注意ください。もちろん電気自動車も使えます。
油圧システムの設計と制御は複雑で、長年の経験と優れた加工能力の蓄積が必要であり、中国ではこの分野には常に空白がありました。長年にわたり、独自の産業基盤の建設は無視され、借入の原則が完全に採用されました。ブレーキシステムには非常に高い信頼性が要求されるため、新興企業は OEM からまったく認識されません。そのため、自動車の油圧ブレーキシステムの油圧部分の設計・製造は合弁会社や外資系企業に完全に独占されており、EHBシステムを設計・製造するためにはドッキングや全体設計を自社で行う必要があります。 EHBシステム全体につながる油圧部品。外資系企業の完全独占。
EHB に加えて、高度なブレーキ システム EMB があり、理論的にはほぼ完璧です。それはすべての油圧システムを放棄し、低コストです。電子システムの応答時間はわずか 90 ミリ秒で、iBooster よりもはるかに高速です。しかし、多くの欠点があります。短所 1. 非常に高い信頼性を必要とするバックアップ システムがありません。特に、電源システムは完全に安定している必要があり、その後にバス通信システムのフォールト トレランスが続きます。システム内の各ノードのシリアル通信には、フォールト トレランスが必要です。同時に、システムには信頼性を確保するために少なくとも 2 つの CPU が必要です。デメリット2. 制動力が足りない。EMB システムはハブにある必要があります。ハブのサイズによってモーターのサイズが決まるため、モーターの出力が大きくなりすぎてはいけませんが、通常の車では 1 ～ 2KW の制動力が必要であり、これは小型のモーターでは現在不可能です。高みに到達するには、入力電圧を大幅に上げなければならず、それでも非常に困難です。デメリット3. 作業環境温度が高く、ブレーキパッド付近の温度が数百度も高く、モーターの大きさから永久磁石モーターしか使えない、高温で永久磁石が減磁する.同時に、EMB の一部の半導体コンポーネントは、ブレーキ パッドの近くで動作する必要があります。このような高温に耐えられる半導体部品はなく、体積の制限により冷却システムを追加することはできません。デメリット4.シャーシに合わせたシステム開発が必要であり、設計のモジュール化が難しく、開発コストが非常に高くなる。
EMB の制動力不足の問題は、永久磁石の磁力が強いほどキュリー点が低くなり、EMB では物理的限界を突破できないため、解決できない場合があります。ただし、制動力の要件が緩和されれば、EMB は依然として実用的です。現在の電子パーキング システム EPB は EMB ブレーキです。そして、アウディ R8 E-TRON のように、高い制動力を必要としない後輪に搭載された EMB があります。
Audi R8 E-TRONの前輪は従来の油圧設計のままで、後輪はEMBです。
上の写真はR8 E-TRONのEMBシステムです。
モーターの直径は小指ほどの大きさであることがわかります。NTN、Shuguang Industry、Brembo、NSK、Wanxiang、Wanan、Haldex、Wabco などのすべてのブレーキ システム メーカーが EMB に取り組んでいます。もちろん、ボッシュ、コンチネンタル、ZF TRWも怠けているわけではありません。しかし、EMB が油圧ブレーキ システムに取って代わることは決してないかもしれません。
投稿時間: 2022 年 5 月 16 日