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電動汽車需要什么樣的制動系統?

鼓式制動器、摩托車剎車圈、Drum brake、輪轂剎車圈專業生產廠家無錫九環2021年4月29日訊電動車替代燃油車的過程絕不僅僅是將內燃機更換為電機那么簡單,還有許多系統面臨革新。其中,制動系統是比較有代表性的。大陸集團的線上公開課,詳細介紹了其專為電動汽車設計的制動解決方案 ——EPB-Si。





為什么電動汽車制動系統需要量身定制?

電動汽車使用電驅動替代了傳統內燃機為核心的動力總成,這給制動系統帶來不小的變化。首先驅動電機能夠同時向車輛提供加速扭矩和減速扭矩,利用后者的特性,在汽車制動的過程中可以實現制動能量回收功能,這是大部分內燃機無法做到的。因此電動汽車的制動系統在設計時需要考慮如何滿足能量回收要求。

 

傳統燃油車必須通過變速箱傳輸動力,P檔或者電子駐車是通過變速箱中機械鎖止結構來實現的,而對于電動車來說,P檔鎖止機構不再是一個必備的設計選項,制動系統必須具備更強的駐車能力來實現原來的駐車效能。

 

在電動車的核心訴求續航里程方面,制動系統需要盡可能減少拖滯力矩和對車輪的拖拽阻力,進而減小用于克服這部分阻力所需要的電量??梢哉f,制動系統對續航里程的提升也是非常重要的。

 

另外一方面,電動車由于不存在內燃機排放的問題,制動系統產生的粉塵污染會顯得更突出,未來相關法規會越來越重視這方面。

 

總結一下,制動系統必須在能量回收、安全性能、續航里程、環境保護四大方面量身定制,才能適應電動汽車的特性。這也是大陸集團EPB-Si制動系統的設計理念。

 


能量回收:摩擦制動與電機制動協同


內燃機車型制動減速過程通常全部通過輪端摩擦制動完成,而電動車制動減速過程由摩擦制動與電機制動共同完成,這是實現能量回收的基礎。通過驅動電機轉換為發電機,回收由制動而消耗的熱能,回收的這部分熱能以電能的形式存入電池中,可以用于后續的車輛行駛中。

 

相比內燃機車型,電動汽車摩擦制動的使用次數大幅度降低,大部分情況下僅僅依靠電機制動就能夠滿足減速要求,而且對摩擦制動所需提供的制動能量需求降低90%,同時摩擦制動強度及產生的熱量大幅降低。

 

針對以上特性,EPB-Si電子駐車系統選擇了基于鼓式制動打造,實現高制動效能,由于電機制動的存在,鼓式制動在傳統內燃機車型上存在的熱衰退問題得到根本性解決,而且相較于盤式制動更好的防腐蝕性能。


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EPB-Si系統基于鼓式制動打造


安全性:降低熱衰退,提高駐車冗余


驅動電機在發電機狀態下,在極低速(15km/h以下)以及極高速(120km/h以上)的情況下,電機能夠輸出的制動力矩比較有限,當車速處于15km/h至100km/h區間內時,能量回收就能夠提供車輛減速所需要的大部分減速度,因此對于電動汽車摩擦制動系統來說,最苛刻的情況是從120km/h減速至100km/h這一過程,這種情況下由于伴隨著制動熱量的產生,容易導致制動器熱衰退的現象出現。

 

為此,大陸集團進行了嚴苛的測試來保證EPB-Si系統的可靠性,測試方式是,車輛加速至100km/h,隨后全力制動至剎停,10次完整的制動過程為一輪,一共進行兩輪測試,兩輪完成后評估制動距離。整個過程中前軸溫度能夠上升至700度,后軸溫度能夠達到400度。

 

在第二輪第十次的測試結果中,車輛的制動距離仍然能夠保持在38.26米這一出色的成績(制動距離最長一次為38.60米),并且對比前幾次制動距離沒有出現很大的波動。

 

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裝備EPB-Si的車輛在十次制動過程中保持制動距離穩定

 

電動汽車配備了大量的電池組,自重較大,因此對于駐車性能也有著高要求。相關法規硬性要求:整車需配備兩套獨立的駐車機構,單套駐車機構必須滿足8%坡度駐車要求。作為對比的是,單個EPB-Si的駐車力矩輸出就可達1700Nm,單輪失效情況可實現3噸車型20%坡度駐坡,可以說遠遠超過法規的要求。

 


環境保護:減少制動粉塵排放


人們在討論汽車污染的時候,總會第一時間想到發動機的尾氣排放,但其實制動摩擦材料磨損造成的PM10懸浮顆粒污染也是存在的,尤其當電動車實現零排放,其它零部件造成的污染就更顯眼了。得益于EPB-Si制動系統封閉的系統結構,加上鼓式制動比盤式制動更易于儲存粉塵,接近80%的磨損后的剎車片粉塵會被保留在制動系統內部而不向大氣中排放,滿足愈發嚴苛的環保法案。

 


續航里程:通過減輕制動器拖滯增加續航


電動車行駛過程中需要克服各種阻力,輪端制動的拖滯力矩是其中比較明顯的一類。輪端的拖滯力矩指的是在非制動的情況下,由于剎車片與制動盤/制動鼓之間半接觸狀態而造成的一種對車輪的拖拽現象。

 

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EPB-Si有效降低拖滯力矩

 

相關測試顯示,輪端拖滯每減少小1Nm,能夠幫助車輛提升10km~15km續航里程。EPB-Si因為采用了鼓式制動的產品結構,有一系列能夠幫助剎車片保持與制動鼓之間脫離狀態的彈簧零件。大陸集團通過專業的測試方法來檢測多種行駛和制動工況后輪端拖滯力矩的大小后得出結論,EPB-Si制動系統拖滯力矩在各個工況下均不高于0.5Nm,由此帶來的續航里程提升效果不言而喻。

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