宋楠:制动深度剖析比亚迪韩轿车家族的技术状态。
由于IPB制动技术方案的配置,缩短了汉车家族在安全级别的制动距离和对应时间,直接提升了整车的主被动安全性能;制动缸的制动片和制动盘标为“零”接触,换来的是更低的驱动功耗(韩EV车型)和更高的驱动发电量(韩DM车型)。
新能源资讯分析网将继续推出比亚迪汉车家族技术现状解读系列稿件,全方位展示和分析整车平台、电驱动技术、超级磷酸铁锂电池技术、动力电池热管理策略、充放电效率以及“三高”环境下的整车应用。
红箭:韩EV
蓝箭:韩DM
由于比亚迪韩车家族改装分系统的技术状况仍处于保密阶段,因此参考了在售的新一代唐车家族和宋Pro车家族中DM和EV车的电驱动技术。汉车家族的DM车系列和EV车系列应该是基于现有技术进行“异幅”迭代升级,与宋Pro相比?DM车就那样互换使用。
在不断优化和提升DM和EV技术地位的同时,比亚迪将与博世联合开发的IPB技术解决方案应用于韩车家族。这种针对新能源汽车开发的行驶制动、能量回收、智能驾驶等需求的技术解决方案,将是全行业首创。
1,什么是IPB制动技术解决方案:
IPB技术可以理解为以电机为驱动单元的制动系统,用动力代替制动系统,由传统燃油车和目前大部分新能源车使用的真空泵、储气罐和制动总泵组成。
IPB模块单体包括电机(动力源)、阀体(分配源)、计算机(控制源)、制动总泵(执行机构)和储液罐(能量载体),它们集成在一起,形成一个电液一体化的制动力产生、分配和传递总成。
集成在新能源汽车中的IPB制动技术解决方案,可以将能量回收、智能驾驶、车身姿态等多种控制系统与整车控制系统、电驱动系统无缝结合。
事实上,IPB制动技术解决方案的引入是为了让新能源汽车(没有传统内燃机输出的真空气体来帮助制动总泵运行)通过“电液一体化”制动系统。
首先解决了能量回收和制动力连接的节点柔度,提高了驱动电机端的能量回收效率,降低了对制动缸(刹车片和刹车盘)的依赖(磨损程度)。
其次,直接与车辆控制系统(VCU)通信,以获得更高级别的数据。通过计算阶跃释放控制力,使加速和制动时车身姿态更加稳定,提高驾乘人员的舒适性。
最后,在法律法规建立健全的前提下,车辆在复杂的城市早高峰和频繁加速刹车的情况下,要与前方车辆保持安全距离,警惕插队。
2、现有新能源汽车制动系统技术:
目前全球量产燃油车配备真空助力器的制动总泵+ABS系统构成了简单可靠的制动技术解决方案。但根据车型不同的市场定位,制动总泵+ABS系统+带真空辅助的ESP系统的功能越来越完善,更精准的制动力分配、牵引力控制、轮速差抑制等功能,保证主动行驶安全。
上图为郑州日产生产的纳瓦拉适配的主制动缸和ABS阀体特写。真空助力器在制动主缸被反复踩踏时输出真空气体降低扭矩,制动液通过管路输入ABS阀体并进行计算,然后将不同扭矩的制动液分配到各个车轮制动缸,使车辆在加速和制动工况下的姿态控制在安全范围内。
而传统燃油车基础上的制动系统和ABS系统(包括ESP系统)都是依靠传统内燃机输出的真空气体,但ABS系统的电液压能量比重有所增加,不能完全替代制动系统的机械能。
考虑到成本和技术,中国市场上量产的新能源汽车大多配备了类似燃油车所用的带真空辅助的制动总泵+ABS系统(包括ESP系统)。但不是内燃机的真空气体,而是用真空阀体和储气罐代替电机与制动主缸配合,形成一个完整的“机电式”制动系统。
真空阀体产生的真空气体储存在储气罐中,传递到制动主缸结构,仍然没有摆脱传统燃油车在高海拔空气稀薄,或者频繁制动导致真空气体耗尽,导致制动力辅助效果降低的问题。
2017北京现代制造的伊兰特EV率先引入曼度提供的点液一体制动技术解决方案。抛弃了真空阀体和储气罐,整车制动系统和能量回收系统由电控压力单元和制动阀体共同控制。这套制动技术方案,名为iBAU,最显著的效果是提高能量回收效率,替代部分制动力。当能量回收产生的制动力不足且有机械制动力参与时,车辆的制动姿态更加线性。
上图为爱知U5电动车集成、博世提供的iBooster电液集成制动总泵技术状态特写。这套第二代iBooster技术方案采用制动总成和ABS阀体分开设置的结构。
上图是北京现代的昂思诺EV适配曼都提供的第二代iBAU电液一体制动总泵的技术状态特写。与2017年量产的伊兰特EV和2019年量产的安吉诺EV相比,第二代iBAU系统将制动总泵与ABS阀体集成在一起,直接提高了信号反馈、计算、输出和执行的速度。
显然,为新能源汽车适配专用车辆平台和电液一体化制动总泵技术方案,无疑是一条符合科学发展规律的技术路线。
3.比亚迪为什么为汉族车主采用IPB技术?
可以肯定的是,比亚迪为韩车主提供的IPB制动技术解决方案,以“AEB自动紧急制动”、“CRBS再生制动”、“CST舒适制动”等功能为标配。
通过此次牙克石冷试,笔者最直观地体验到了采用集成IPB制动技术解决方案的汉系车家族DM和EV车型在急加速和紧急制动释放过程中,前后驱动桥的悬挂行程会被拉伸或挤压。
急加速时,车身重心向后驱动桥偏移,前悬架拉伸,后悬架挤压;紧急制动时,车身重心转移到前驱动桥,前悬架挤压,后悬架拉伸。
对于百公里加速X.X秒的韩EV四驱版,IPB制动技术方案的介入,可以更精准地控制急加速时前后驱动桥的牵引力分配,获得安全的驾驶姿态;紧急制动时,前后驱动桥制动力分配不断调整,重心前移幅度和扭矩释放强度受到抑制,使前后悬架行程的拉伸和挤压幅度相近,提高驾乘人员的舒适性。
韩DM和韩EV都搭载了超级电动四驱技术和电动四驱技术。不同附着力的路况加速时,同一驱动桥两侧车轮和不同驱动桥车轮的扭矩分配速度比唐80更频繁。
在不同附着力的路况下进行紧急制动时,IPB制动技术解决方案的介入可以更快速地分配扭矩,始终牢牢控制汽车的姿态,确保驾乘人员的安全。
IPB技术方案必然要求比亚迪工程师考虑不同车型前后驱动桥的负载,以及不同动力源的动力输出切换过程所带来的控制策略。
采用集成IPB制动技术解决方案的中国汽车家族,TTL(时间?去哪?lock)< 150 ms(TTL越小,制动响应越好)。与传统车辆相比,驾驶员的TTL减少50ms,对应的百公里制动距离减少1.38 m..短制动响应时间的另一个优点是主动制动AEB的性能将非常好。与传统车型相比,主动制动时TTL减少150-350毫秒。由于缩短了制动响应时间和制动距离,韩车家族将在C-NACP测试中获得更好的成绩。
作为附加功能,比亚迪为韩车主开发了BDW功能(刹车盘擦拭)。雨季开车,雨水溅到刹车盘上,会影响摩擦。BDW功能的出现,可以自动消除制动盘上的雨膜,保证制动力处于正常状态,为用户提供更安全的驾驶保障。
4.回归传统造车领域,不断扩大韩车主的技术优势;
除了线性制动力更强、能量回收效率更高的优势,上面提到的IPB制动技术方案对新能源汽车还有一个特殊的贡献,那就是可以省去制动缸(刹车盘和刹车片)的损耗。
目前,传统真空助力制动总泵、iBAU电液制动总泵、第二代iBooster电液制动总泵的传统车型,以及新能源车,所有适配的制动盘和刹车片都处于“接触”状态,行驶时开始浮动,但仍然存在制动力的设定。无形中,来自制动系统的能耗被设计师从技术根源上忽略了。
上图为新一代唐DM在驻车状态下的前制动缸制动盘特写。
由于IPB系统的集成,Han DM或Han EV的能量回馈利用率达到86%以上。在90%以上的制动工况(城市车模式)下,可以驱动电机“反转”发挥制动作用,很少使用液压制动部分,制动缸的制动片利用率降低到很小的状态。车辆滑行时能量反馈的稳定性和制动条件下能量反馈的稳定性都由IPB制动技术解决方案处理。通过轮速传感器可以直接获得车轮动态,通过快速高效的处理保证车辆稳定性。
所以电驱动系统的能量回收效率更高,制动缸的使用效率会降低。行驶过程中,制动片和制动缸制动盘可以设置成完全不接触,而不是设置成“半联动”浮动状态。
IPB制动技术解决方案与韩DM和韩EV的结合,可以彻底摆脱行驶过程中制动缸带来的油耗和耗电。这一突如其来的技术进步带来的能耗降低转化为韩DM液冷驱动BSG发电效率的提高。韩电动车百公里转换综合功耗的降低。
截至发稿时,比亚迪韩DM和EV车型将成为全球首个采用IPB制动技术解决方案的中国制造新能源汽车家族。这也导致IPB制动技术方案与技术更复杂的DM车型相结合,没有成熟的方案可以借鉴。为了将IPB制动技术方案与韩DM、韩EV更自然、更流畅地结合使用,比亚迪工程师做了大量的准备工作。
尤其是将其他车族的DM车型和EV车型遇到的问题全部梳理出来,最终转化为IPB系统的控制策略,试图达到能量回馈利用、稳定性和舒适性适应的最佳状态。
作者有话要说:
几乎可以肯定的是,汉车家族只包括DM和EV车型,燃油车将不再推出。之前笔者写过《比亚迪汉车电驱动及动力电池技术状态综合研究》一文。其中对韩车家族的整车平台、电驱动、动力电池技术进行了预测。
对比,牙克石汉车家族冷评获得的相关资料对比,
韩轿车家族电驱动技术的推广应用是基于不同范围内现有的DM和EV技术;采用全新的超级磷酸铁锂电池技术,与适配e6、K系列电动客车的磷酸铁锂电池相比,更多的性能进化是基于结构优化(间接提高能量密度)。
汉车家族轿车平台技术的提升源于正在开发的中大型平台的细化。在满足DM和EV车型的设计标定、不同尺寸的超亚铁磷酸锂动力电池、油箱和悬架的设置、IPB制动技术的解决的同时,比亚迪在制造新能源方面的突破也再次从电驱动技术转向传统造车层面。
基本可以确定汉车家族轴距接近3000mm,是否有利于布置密度和能量超级磷酸铁锂电池总成,保证车身多项功能达到预设要求。
令人振奋的是,比亚迪正在与国外合作,寻求韩车主乃至新一代唐车主以及之后推出的新车主对操控性和舒适性的提升。为了满足不同汽车用户的需求,DM车型的经济性和EV车型极端气候续航里程稳定性的提升也将在韩车家族中得到体现。
未完待续。。。
文/新能源资讯分析网宋?
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