從制動(dòng)系統(tǒng)看新能源汽車“油改電”的進(jìn)階

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

傳統(tǒng)燃油車的制動(dòng)系統(tǒng),并不適合純電汽車

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

與傳統(tǒng)燃油車相比,純電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng),除了擁有摩擦制動(dòng)外,還具有獨(dú)特的制動(dòng)能量回收系統(tǒng),該系統(tǒng)可將燃油車摩擦制動(dòng)時(shí)所浪費(fèi)的能量,進(jìn)行高效回收再利用。其原理可助車輛滑行/制動(dòng)時(shí),將車輪上產(chǎn)生的動(dòng)能通過傳遞系統(tǒng)傳遞給電機(jī),電機(jī)再以發(fā)電方式工作,為動(dòng)力電池充電,以此實(shí)現(xiàn)能量的再生利用,保障車輛減少能耗,繼而延長續(xù)航里程。與此同時(shí),產(chǎn)生的電機(jī)制動(dòng)力矩,又可以通過傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng),實(shí)現(xiàn)減速停車。

在目前新能源市場(chǎng)中,多數(shù)產(chǎn)品的制動(dòng)系統(tǒng),雖然也配備了相應(yīng)的能量回收系統(tǒng),但基本上都是在傳統(tǒng)燃油車現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)而來,一般分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)和輔助制動(dòng)系統(tǒng)。如下圖,他們將燃油車原有的真空助力器及相關(guān)管路保留,再將另一端與電子真空助力泵連接,當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到助力器真空度不足時(shí),電子真空泵開始工作,維持真空環(huán)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(dòng)系統(tǒng),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(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)。不過,該方案缺陷是電子真空泵的工作穩(wěn)定性不足,容易出現(xiàn)制動(dòng)故障,且壽命較短。更重要的是,其與燃油車制動(dòng)系統(tǒng)中的真空助力器一樣,會(huì)導(dǎo)致車輛剎車減速時(shí)的能量浪費(fèi),進(jìn)而影響能量回收效率,不能高效延長續(xù)航里程。

Aion S、幾何A采用的制動(dòng)系統(tǒng)

更加智能的制動(dòng)能量回收系統(tǒng),將成為高品質(zhì)純電產(chǎn)品的“必選”

筆者認(rèn)為,在傳統(tǒng)燃油車現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)而來的制動(dòng)能量回收系統(tǒng),僅僅是為了節(jié)省成本,并非徹底是解決新能源汽車制動(dòng)問題的最佳方案。如果在制動(dòng)踏板和制動(dòng)主缸之間,設(shè)計(jì)一種助力裝置來代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(dòng)系統(tǒng)對(duì)真空的依賴。

在目前國際主流配件廠商中,現(xiàn)代摩比斯的第三代IEB系統(tǒng)、博世的IPB智能集成制動(dòng)系統(tǒng)以及萬都的集成動(dòng)態(tài)制動(dòng)(IDB)模塊,是行業(yè)中比較領(lǐng)先的智能制動(dòng)系統(tǒng)配置。其中,中國品牌陣營中的新能源引領(lǐng)者比亞迪,針對(duì)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(dòng)系統(tǒng)。而在合資品牌陣營中,有著“合資企業(yè)新能源領(lǐng)域領(lǐng)軍者”地位的北京現(xiàn)代,給予旗下首款純電轎車菲斯塔純電動(dòng)以及首款純電SUV昂希諾純電動(dòng)均配備了現(xiàn)代摩比斯(MOBIS)第三代IEB系統(tǒng),助力車輛帶來更加真實(shí)的續(xù)航表現(xiàn)。與同級(jí)的幾何A和Aion S相比,具有較大優(yōu)勢(shì)。

具體來看,菲斯塔純電動(dòng)搭載的第三代IEB系統(tǒng),相較純電產(chǎn)品傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng),具備高集成化、輕量化、快速響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)。其中,重量減少3.1kg;將部件從3個(gè)減少至1個(gè);液壓管路的反應(yīng)時(shí)間,從0.37s大幅縮短至0.24s……這一系列數(shù)字的背后,使得車型大幅提升了能量回收效率,也為延長續(xù)航奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(菲斯塔純電動(dòng)/昂希諾純電動(dòng)搭載第三代IEB系統(tǒng))

(Aion S、幾何A采用的制動(dòng)系統(tǒng))

同時(shí),該系統(tǒng)可讓駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí),不再是傳遞“力”,而是傳遞電信號(hào)給智能助力器。其根據(jù)駕駛員操作制動(dòng)踏板的狀態(tài),智能檢測(cè)踏板踩下行程位置的變化,從而確定輪端制動(dòng)力總需求,結(jié)合當(dāng)前動(dòng)力電池電量、車速與能量回收等級(jí),對(duì)液壓制動(dòng)力和再生制動(dòng)力進(jìn)行智能分配,從而把滑行所產(chǎn)生的能量,轉(zhuǎn)化為電能重新儲(chǔ)存在電池中。

如何將能量回收系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用到車型之中,各家盡顯其招。最具代表性的當(dāng)屬菲斯塔純電動(dòng)采用了能量回收撥片設(shè)計(jì)。該撥片位于方向盤下方,將回收等級(jí)設(shè)置為0、1、2、3四個(gè)擋位,駕駛者以“左加右減”的方式,輕松實(shí)現(xiàn)能量的回收。在路況允許的情況下,駕駛員扳住左側(cè)撥片不放,還可幫助車輛在一定距離上實(shí)現(xiàn)慢慢剎停。整個(gè)過程,既高效又便捷,且絲毫不會(huì)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(qiáng)”三級(jí)能量回收設(shè)置,駕駛者需通過中控上的虛擬觸摸按鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)。筆者認(rèn)為,該功能既不如菲斯塔純電動(dòng)豐富,且在操作體驗(yàn)上,也不及菲斯塔純電動(dòng)人性化。

寫在最后

當(dāng)下,我國新能源汽車發(fā)展越來越快,純電動(dòng)汽車開始走入千家萬戶。電動(dòng)汽車將在未來的十年,甚至更長的時(shí)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(tǒng)燃油車現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)而來的制動(dòng)能量回收系統(tǒng),已無法解決車輛在實(shí)際行駛過程中,存在較多能量浪費(fèi)的問題,而制動(dòng)系統(tǒng)智能化、電子化是未來純電產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)。諸如文章提到的菲斯塔純電動(dòng),無論是第三代IEB系統(tǒng),還是能量回收撥片功能,都將能量回收進(jìn)行了高效演繹,也為純電能量回收技術(shù)革新,按下了“快進(jìn)鍵”。這一點(diǎn),值得其他對(duì)手學(xué)習(xí)。