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从制动系统看新能源汽车“油改电”的进阶

2020年04月28日 16:29:43    来源:    类型:转载    编辑:莫醒静    评论:0

随着新能源汽车快速普及,汽车制动器性能的好坏,直接影响车辆在工作时动力回收性能的高低,并决定了汽车的续航能力,因此成为现今新能源汽车发展的重要焦点。为了让大家更好的了解制动器背后的原理,今天,笔者将围绕“制动能量回收”进行详尽的解析。

传统燃油车的制动系统,并不适合纯电汽车

首先,在了解新能源汽车制动能量回收系统之前,我们先来了解一下传统燃油汽车的制动原理。其主要由制动总泵、真空助力器、制动盘等部分组成,工作原理采用“摩擦制动”,即在刹车过程中产生巨大的摩擦力,将车辆的动能转化为热能消耗掉,以达到降低速度的目的。不过,该过程产生的大量能量仍无法进行回收,进而导致油耗的增加。

与传统燃油车相比,纯电动汽车的制动系统,除了拥有摩擦制动外,还具有独特的制动能量回收系统,该系统可将燃油车摩擦制动时所浪费的能量,进行高效回收再利用。其原理可助车辆滑行/制动时,将车轮上产生的动能通过传递系统传递给电机,电机再以发电方式工作,为动力电池充电,以此实现能量的再生利用,保障车辆减少能耗,继而延长续航里程。与此同时,产生的电机制动力矩,又可以通过传动系统对驱动轮施加制动,实现减速停车。

在目前新能源市场中,多数产品的制动系统,虽然也配备了相应的能量回收系统,但基本上都是在传统燃油车现有结构基础上,进行技术改进而来,一般分为行车制动系统、驻车制动系统和辅助制动系统。如下图,他们将燃油车原有的真空助力器及相关管路保留,再将另一端与电子真空助力泵连接,当传感器监测到助力器真空度不足时,电子真空泵开始工作,维持真空环境,通过这样的方式,确保真空助力器能够像原先一样为驾驶员提供辅助作用。

像市面上比较热门的纯电车型——几何A和Aion S的制动系统,均采用了以上类似的处理方式,通过配置ESC、真空泵、真空助力器分体形式,对车辆进行制动。不过,该方案缺陷是电子真空泵的工作稳定性不足,容易出现制动故障,且寿命较短。更重要的是,其与燃油车制动系统中的真空助力器一样,会导致车辆刹车减速时的能量浪费,进而影响能量回收效率,不能高效延长续航里程。

Aion S、几何A采用的制动系统

更加智能的制动能量回收系统,将成为高品质纯电产品的“必选”

笔者认为,在传统燃油车现有结构基础上,进行技术改进而来的制动能量回收系统,仅仅是为了节省成本,并非彻底是解决新能源汽车制动问题的最佳方案。如果在制动踏板和制动主缸之间,设计一种助力装置来代替传统的真空助力器,那就可以不再依赖真空源,从而彻底消除制动系统对真空的依赖。

在目前国际主流配件厂商中,现代摩比斯的第三代IEB系统、博世的IPB智能集成制动系统以及万都的集成动态制动(IDB)模块,是行业中比较领先的智能制动系统配置。其中,中国品牌阵营中的新能源引领者比亚迪,针对旗下未来旗舰车型比亚迪·汉,将首次搭载博世IPB智能集成制动系统。而在合资品牌阵营中,有着“合资企业新能源领域领军者”地位的北京现代,给予旗下首款纯电轿车菲斯塔纯电动以及首款纯电SUV昂希诺纯电动均配备了现代摩比斯(MOBIS)第三代IEB系统,助力车辆带来更加真实的续航表现。与同级的几何A和Aion S相比,具有较大优势。

具体来看,菲斯塔纯电动搭载的第三代IEB系统,相较纯电产品传统的制动系统,具备高集成化、轻量化、快速响应等优势。其中,重量减少3.1kg;将部件从3个减少至1个;液压管路的反应时间,从0.37s大幅缩短至0.24s……这一系列数字的背后,使得车型大幅提升了能量回收效率,也为延长续航奠定了坚实基础。

(菲斯塔纯电动/昂希诺纯电动搭载第三代IEB系统)

(Aion S、几何A采用的制动系统)

同时,该系统可让驾驶员踩下制动踏板时,不再是传递“力”,而是传递电信号给智能助力器。其根据驾驶员操作制动踏板的状态,智能检测踏板踩下行程位置的变化,从而确定轮端制动力总需求,结合当前动力电池电量、车速与能量回收等级,对液压制动力和再生制动力进行智能分配,从而把滑行所产生的能量,转化为电能重新储存在电池中。

如何将能量回收系统实际应用到车型之中,各家尽显其招。最具代表性的当属菲斯塔纯电动采用了能量回收拨片设计。该拨片位于方向盘下方,将回收等级设置为0、1、2、3四个挡位,驾驶者以“左加右减”的方式,轻松实现能量的回收。在路况允许的情况下,驾驶员扳住左侧拨片不放,还可帮助车辆在一定距离上实现慢慢刹停。整个过程,既高效又便捷,且丝毫不会给驾驶者在驾驶途中带来困扰。

相较之下,几何A采用了“弱、中、强”三级能量回收设置,驾驶者需通过中控上的虚拟触摸按键进行调节。笔者认为,该功能既不如菲斯塔纯电动丰富,且在操作体验上,也不及菲斯塔纯电动人性化。

写在最后

当下,我国新能源汽车发展越来越快,纯电动汽车开始走入千家万户。电动汽车将在未来的十年,甚至更长的时间里成为我们出行的重要交通工具。但我们需保持清醒,那些在传统燃油车现有结构基础上,进行技术改进而来的制动能量回收系统,已无法解决车辆在实际行驶过程中,存在较多能量浪费的问题,而制动系统智能化、电子化是未来纯电产品发展的趋势。诸如文章提到的菲斯塔纯电动,无论是第三代IEB系统,还是能量回收拨片功能,都将能量回收进行了高效演绎,也为纯电能量回收技术革新,按下了“快进键”。这一点,值得其他对手学习。

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