Тормозная система электромобиля имеет существенные отличия от тормозной системы автомобиля с ДВС. Общая компоновка тормозной системы легкового электромобиля показана на рис. 8.1.
Тормозная система электромобиля состоит:
- из сдвоенного главного тормозного цилиндра;
- колёсных тормозных механизмов;
- вакуумного или электромеханического усилителя тормозов;
- системы ESC/ABS;
- ресивера тормозной системы;
- ходового электропривода.
1 – ресивер тормозной системы; 2 – ходовой электропривод (электрический силовой агрегат) и блок силовой и управляющей электроники электропривода; 3 – передний колёсный тормозной механизм правый; 4 – система ESC/ABS; 5 – задний колёсный тормозной механизм правый; 6 – задний колёсный тормозной механизм левый; 7 – электромеханический усилитель тормозов; 8 – передний колёсный тормозной механизм левый; 9 – передний колёсный тормозной механизм левый
Для автомобилей с электрическим приводом применяется тормозная система с функцией рекуперации энергии. В такой системе замедление автомобиля при определённых условиях (в зависимости от частоты вращения вала электродвигателя, температуры и уровня заряда высоковольтной батареи) может создаваться электродвигателем, работающим в режиме генератора. Зависимость от ряда трудно контролируемых условий вызывает колебания электрического замедления, которые при необходимости должны компенсироваться гидравлической тормозной системой.
Выработанная при замедлении (торможении) электрическая энергия запасается через блок силовой и управляющей электроники в высоковольтной аккумуляторной батарее.
Тормозная система с функцией рекуперации энергии состоит:
- из вакуумного или электромеханического усилителя тормозов;
- сдвоенного главного тормозного цилиндра;
- ресивера тормозной системы;
- ходового электродвигателя;
- блока силовой и управляющей электроники электропривода.
Для увеличения усилия нажатия педали водителем в тормозной системе может использоваться как вакуумный, так и электромеханический усилитель тормозов.
В отличие от бензиновых ДВС где разряжение создается во впускном трубопроводе, в электромобилях отсутствует. В связи с эти для создания разряжение в вакуумном усилителе (рис. 8.2) в электромобиле необходим специальный электрический вакуумный насос. Это также относится к автомобилям, оснащенным полным гибридным приводом. В этих автомобилях в режиме движения на бензиновом двигателе внутреннего сгорания, создается необходимое разряжение во впускном трубопроводе для работы вакуумного усилителя. Однако в режиме движения на электродвигателе, этого не происходит. Поэтому в гибридных автомобилях для создания вакуума в режиме движения на электродвигателе используется электрический вакуумный насос. В электромобилях и гибридных автомобилях вакуумный насос питается от бортовой сети напряжением 12 В.
1- датчик хода педали тормоза
Усилитель тормозов устанавливается в моторном отсеке. Вместо вакуумного усилителя может применяться электромеханический усилитель, который соединён с ресивером тормозной системы и системой ESC/ABS. Система электромеханического усилителя тормозов включает в себя следующие компоненты (рис. 8.3):
- блок управления усилителя тормозов;
- исполнительный электропривод;
- толкатель электроусилителя тормозов;
- сдвоенный главный тормозной цилиндр.
1 – блок управления усилителя тормозов; 2 – сдвоенный главный тормозной цилиндр; 3 – разъём для подключения ресивера тормозной системы; 4 – штуцеры для соединения с бачком тормозной жидкости; 5 – шток поршня; 6 – датчик положения исполнительного электропривода; 7 – исполнительный электропривод; 8 – вал-шестерня, верхний; 9 – зубчатая гильза; 10 – толкатель электроусилителя тормозов; 11 – датчик положения педали тормоза; 12 – вал-шестерня, нижний; 13 – разъём датчика положения педали тормоза
Наиболее широкое распространение в тормозной системе электромобиля имеет электромеханический усилитель тормозов электромобиля iBooster компании Bosch (рис. 8.4). Такой усилитель имеет трехступенчатый редуктор.
1 – блок управления; 2 – датчик хода дифференциала; 3 – шток; 4 – усиливающая зубчатая гильза; 5 – трехступенчатый редуктор; 6 – электродвигатель
При нажатии на педаль тормоза, усилие педали посредством толкателя передаётся на шток поршня и через него в сдвоенный главный тормозной цилиндр. Толкатель при этом смещается на определённое расстояние влево. Датчик положения педали тормоза регистрирует величину этого смещения и передаёт её в блок управления усилителя тормозов. Одновременно с этим система управления усилителя тормозов получает информацию о положении исполнительного электропривода. Эта информация поступает от датчика положения исполнительного электропривода, установленного в исполнительном электроприводе.
Сравнивая величину управляющего воздействия водителя (положение педали тормоза) и положение исполнительного электропривода, блок управления усилителя тормозов вычисляет требуемое дополнительное усилие (величину усиления). Для его реализации два вала-шестерни, перпендикулярных оси толкателя/штока, поворачиваясь, смещают зубчатую гильзу 4 влево.
Преимущества электромеханического усилителя тормозов заключаются в следующем:
- не требует для своей работы наличия вакуумной системы;
- возможна реализация функции формирования суммарного тормозного усилия (BrakeBlending);
- быстрота создания тормозного давления;
- высокая точность регулирования тормозного давления;
- равномерная характеристика педали тормоза/усилия на педали.
Ресивер тормозной системы (рис. 8.5) служит для накопления тормозной жидкости и при необходимости подачи её обратно в тормозную систему. Целью при этом является уменьшение тормозного давления. Ресивер тормозной системы непосредственно связан со сдвоенным главным тормозным цилиндром. При электрическом замедлении автомобиля (ходовым приводом, работающим в режиме генератора) оказывающаяся ненужной тормозная жидкость запасается в ресивере. Если блок управления усилителя тормозов распознаёт, что электрического замедления оказывается недостаточно, то тормозная жидкость из ресивера под давлением подаётся обратно в тормозную систему. Блок управления усилителя тормозов передаёт соответствующий сигнал в блок управления ресивера тормозной системы.
Когда возможностей электрического замедления оказывается достаточно, давление в гидросистеме тормозов уменьшается за счёт восприятия части тормозной жидкости ресивером тормозной системы. Для этого поршень ресивера смещается назад исполнительным электродвигателем в ресивере тормозной системы.
1 – червячный редуктор; 2 – электродвигатель в ресивере тормозной системы для рекуперации; 3 – блок управления; 4 – подключение гидравлической тормозной магистрали; 5 – камера для накопления тормозной жидкости; 6 – штуцер прокачки тормозной системы; 7 – поршень
На электромобиле Audi e-tron устанавливается тормозная система с использованием электрогидравлического усилителя (рис. 8.6).
1, 2, 3,4 – тормозные механизмы колес; 1Б, 2Б, 3Б, 4Б, 5, 9 – электромагнитные клапана; 1В. 2В, 3В, 4 В – клапаны подачи давления 6, 7 – датчик тормозного давления 1; 8 – бачек хранения тормозной жидкости; 10 – датчик хода педали тормоза; 11 – главный тормозной цилиндр; 12 – тормозная педаль; 13, 17 – поршень; 14 – блок имитатора усилия на педали; 15 – электродвигатель; 16 – Привод шпинделя; 18 – датчик положения ротора; 19 – резиновый конус
Модуль включает в себя «классический» тандемный главный тормозной цилиндр, поршень которого управляется водителем с помощью педали тормоза. ход педали/плунжера регистрируется датчиком положения педали 10.
При нажатии на педаль тормоза блок управления тормозной системы закрывает запорные клапаны 1 и 4, которые блокируют соответствующий провод. В то же время на электромагнитный клапан 5 подается питание, что открывает его. Поскольку запорные клапаны 1А, 2А, 3А, 4А закрыты тормозная жидкость при нажатии водителем на педаль тормоза не может поступать через них к тормозным цилиндрам колес. Однако давление тормозной жидкости, создаваемое перемещением поршней главного тормозного цилиндра, действует на поршень блока имитатора усилия на педали из-за открытого электромагнитного клапана 5. Поршень прижимается к резиновому конусу 19 и стальной пружине, которые принимают на себя силу давления жидкости. Противодействующая сила, от имитатора передается через тормозные трубопроводы к главному тормозному цилиндру на поршень, шток и педаль. Водитель при этом ощущает сопротивление перемещению педали, которое соответствует усилию, которое ощущалось бы при использовании обычной тормозной системы. Сила, прилагаемая водителем, измеряется датчиком давления 7 и хода педали 10. В зависимости от этих измеренных значений блок управления тормозной системой подает питание на электродвигатель, вращательное движение которого передается на поршень насоса 17 через привод шпинделя 16, вызывая перемещение поршня 17.
Поскольку клапаны подачи давления 2 и 3 открыты, давление жидкости, создаваемое за счет перемещения поршня 17 воздействует на тормозные механизмы колес. Давление, создаваемое блоком электродвигатель/поршень, измеряется датчиком давления 6 и сообщается в блок управления тормозной системы. Синхронный электродвигатель имеет электронную коммутацию и поэтому оснащен датчиком положения ротора 18, для контроля положения поршня.
В случае отказа тормозной системы (рис. 8.7), работающей с помощью электрического насоса, открываются клапана подачи давления 1 и 4, обеспечивающие подачу тормозной жидкости от главного тормозного цилиндра к рабочим цилиндрам колес. В таком режиме тормозная система работает как обычная тормозная система без усилителя, и величина давления жидкости в тормозной системе зависит от усилия нажатия водителем на тормозную педаль.
