為什麼新能源車開車容易?專家:剎車不一樣!

傳統的燃油車,通過真空泵產生的真空和進氣歧管的真空助力,推動制動管路里的制動液,最終讓制動鉗夾緊制動盤來實現剎車。而純電動車大多采用電子助力,且沒有發動機的限制,制動方式會有所差異。

那麼這些差異具體體現在哪些方面呢?純電動車的制動特點又是什麼?某車企標定工程師Notsofat會在今天的文章裏詳細説明兩者間的異同。

基本剎車系統的區別

電動車利用電機制動產生的剎車力(制動能量回收)

基本的剎車系統

先從基本的剎車系統説起吧。這部分想仔細瞭解的話,請參考知乎裏剎車系統原理的回答,很詳細。

剎車系統的原理:

以盤式制動為例,踩下制動踏板之後,通過助力,制動鉗壓緊制動盤(此處忽然想起來肉夾饃- -),利用摩擦把動能轉化成熱能消耗掉。

助力非常關鍵。

上面説的是通用原理,不管是電動車還是傳統車(電動車通常叫新能源車,所以對應的,把樓主的“普通汽車”後面簡稱傳統汽車)。

關於這部分,電動汽車(EV)和傳統汽車的區別在哪?

主要是助力形式

傳統汽車怎麼助力?

簡單説,傳統汽車利用發動機運行時,真空泵產生的真空 進氣歧管的真空來助力,幫助駕駛員加力,真空助力推動制動管路里面的制動液。最終讓制動鉗夾緊制動盤來制動。

優點是:1)只要發動機一直轉,帶動真空泵運轉,就能有源源不斷的真空。2)結構相對簡單,而且比較可靠,調教好之後輸出的真空助力很穩定。一句話,就地取材,便宜好用。

缺點是:1)發動機不轉就沒有真空——不啓動發動機你踩踩剎車試試,好硬好硬。2)連續多次踩剎車之後,剎車越來越重,因為真空很快用掉了,又來不及馬上補充。比如極端情況,跟車的時候走走停停,連續踩剎車,這時候再需要緊急制動就有點費勁了,需要更用力踩剎車。不過總體還好,誰沒事老跟剎車較勁呢?3)因為助力直接受制於真空度,所以無法實現精確控制。

EV怎麼助力?EV大多采用電子助力(當然,傳統汽車也有電子助力,只不過EV更普遍)什麼是電子助力?

就是電動助力的電子控制單元(簡寫ECU吧,打字很辛苦的)事先標定好,會根據駕駛員踩剎車踏板的行程,計算出所需要的制動力或者説管路壓力,然後利用內部的電機給管路施加壓力,最終制動鉗夾制動盤來制動。也有裝電子真空泵的,還用傳統的助力器,但不是主流(搞兩套系統,難道是電機控制實在做得差?是在逗我麼)。

優點是:

1)不需要發動機產生真空(這裏略微做一點擴展,把混和動力汽車HEV也拉進來討論),所以不受發動機啓動限制;

2)助力可以按需調整,不會因為頻繁剎車而衰減,在ECU裏面對助力電機進行調節即可,而且影響剎車主管感受的“踏板感”理論上可以任意調;

3)電機的響應比真空助力更快;

4)節省空間,不需要真空泵啥的;

5 重點介紹了在行車輔助中實現自動制動/輔助制動。比如,沃爾沃這家以安全為重點的公司,在一些緊急情況和不太緊急的情況下,即使司機踩上制動踏板的剎車,也會主動給剎車系統加上剎車,你會覺得有人在為你剎車,但説實話,剎車不好,剎車力太突然不順暢,有點神經質。而且踏板感覺不好,你會覺得踏板突然變得很空。其實,説實話,這個功能的初衷是好的,但是有了這麼突然的剎車力,司機原本覺得一切都在控制之中,但會緊張起來。一個好的主動剎車應該是在緊急情況下的突然剎車。當司機踩下剎車,車速得到有效控制時,不要過多幹預。干預應考慮舒適性和平穩性。批評XC60不好。

缺點是:

1)貴;

2)系統更復雜,開發、診斷、維護都複雜點兒。

制動能量回收1.0

原理:EV及HEV因為有較大功率的電動機,可以在滑行及剎車時,利用電機的反向力矩,產生反拖力/制動力,電機發電給電池充電,相對於傳統汽車把動能轉化成熱能消耗點,EV和HEV把這部分能量進行了部分回收,轉化成化學能儲存。

原理説起來不復雜,但實際實現中要考慮的情況就太複雜了,涉及的控制邏輯更是各種花式玩法,想吐。

涉及的硬件:

控制器(主要有整車控制器,電池管理模塊,電機控制單元,HEV還有發動機和變速箱控制單元,以及ESP模塊等),執行器(發動機,變速箱,電池,電機,ESP等),傳感器(各種電壓,電流,温度傳感器等等)。

實現的方式:

控制器裏可以根據駕駛員的駕駛工況(當前車速;電池狀態SOC、温度;駕駛員操作如踩加速、滑行、踩剎車等),以及能量轉化效率,來決定:

要不要進行電機制動/能量回收;

制動力大小/能量回收強弱;

結合自適應巡航功能;

前車距離之後怎麼調整制動力;

與剎車系統的配合什麼時候停止制動。

一句話,對於EV,要既要照顧駕駛員爽不爽,也要考慮電池的感受,再來決定製動能量回收怎麼弄;對於HEV,還要考慮發動機的油耗,電機與發動機的匹配,以及扭矩協調問題,想想就頭疼。

對於“不踩油門就是剎車,這個説法對嗎?“

答案是 部分對。

按照能量回收的思路,市場上簡單粗暴地分為兩個流派:

以寶馬i3為代表的單一踏板流,雖然有剎車踏板,但是隻要你鬆開加速踏板,i3就儘可能去進行電機制動,就像踩下了踏板一樣,制動強度達到基本不用踩剎車,而且能實現車輛完全停下來。説實話,我很不喜歡,並不是我太保守非要按照傳統內燃機車那一套,而是單一踏板的方式有點反人類,如果想維持車速就要一直把腳壓在加速踏板上,好累的哇。稍微鬆開,車輛就像踩了剎車。

你可以想象在城市擁堵中要小心翼翼壓着加速踏板,根本沒有丟開自由滑行喘口氣的間隙。即使調到輕度能量回收模式,制動感依然很強,其它車企無出其右。有人説特斯拉也是,我不同意,特斯拉的駕駛模式跟能量回收模式的匹配是做的比較好的,可以找到比較一致的風格。

特斯拉,騰勢,奔馳,比亞迪,上汽等,雖然有丟加速踏板的電機制動能量回收,但並不執著於單一踏板。通過調節能量回收的強度(i3也能調,但是調了也白調,好調皮),可以實現相對強和相對弱的電機制動。這些車除非調到最強,否則不踩加速踏板也不等於剎車。當然,很多車也可以完全關閉電機制動,我電多,管得着麼。

制動能量回收2.0

在制動能量回收的邏輯上,不僅僅考慮當前行駛工況(駕駛模式、車速、踩踏板操作)、前車距離、巡航,綜合考慮了道路情況、整個行駛路線,可以實現更智能更高效的能量管理和能量轉換。

舉個,同樣形勢1km,是“制動-能量回收-加速”行駛消耗的能量多還是“儘量少制動”行駛消耗的能量多?當然是後者,因為畢竟能量轉化過程有損失,能夠全局考慮智能地決定要不要制動能量回收起作用,這個就牛逼了。

這個功能的實現,需要導航和地圖信息,需要攝像頭輔助。比如前方上坡、下坡、彎路、山路、限速標誌、路況等。整車控制器得到這些信息之後,根據不同的控制策略,規劃行駛過程中的制動分配。如果前方更低限速或者需要減速轉彎,可以提前進行制動能量回收,駕駛員少用剎車;如果前方更高限速,儘可能不進行制動能量回收,儘量避免後面馬上又消耗電能加速。

聽起來很玄乎的技能,保時捷在Mission E上“biu”一下,放出無人機偵察前方路況並實時反饋給車內控制器的神技,也是一樣的思路(當然也有駕駛安全等方面作用)。買車還送無人機,好超值!這些再也不用攢無人機的錢了。

奔馳的新技術會在儀表盤上有提醒駕駛員提前鬆開加速踏板的提示,同樣是基於能量轉換效率的考慮。

對於“下坡溜車怎麼辦?”這個少俠不用擔心,即使是單一踏板流的寶馬i3,也有制動踏板。下坡時電機制動力更大,輔助剎車,不用擔心溜車問題。

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