Меню

Электро тормоза для ваз

Электрические тормоза – вымысел или реальность

Конструкторские работы, призванные заменить технологии, использующие механические и гидравлические тормоза, пока довольно далеки от практической реализации. Тем не менее, исследования по использованию электрической тормозной системы ведутся довольно интенсивно. Как оказалось такая тормозная система имеет много преимуществ по сравнению с традиционными схемами.

Концепция электрического тормоза

Идея очень проста – она заключается в устранении обычных тормозных шлангов и замены их более удобными в использовании, более легкими и гибкими проводами. Фактически, в схеме привычной сейчас гидравлической тормозной системы убирается тормозная жидкость. Сам принцип торможения, вероятно, не изменится – тормозной диск и колодки останутся практически без изменений, как и другие детали. Часть же деталей оказывается не нужна, как, например, регулятор давления задних тормозов, впрочем, как и передних. В целом конструкция тормозной системы значительно упрощается.

Естественным следствием того факта, что тормозной жидкости нет, необходимо чтобы каким-то образом работа, которую она прежде выполняла, была сделана. Для этого используются ряд механизмов, которые работают на электричестве. Самое дешевое, и наиболее пригодное для серийного производства решения, представляет собой механизм, состоящий из двух пластин, параллельный друг другу и имеющих специальную структуру (показано на рисунке). Тормозная сила возникает от использования физических принципов рычага, перемещая (с помощью электродвигателя) ролики, которые толкают ранее упомянутые пластины, развивая значительную силу.

Самым большим преимуществом этого типа механизма более быстрая реакция по сравнению с традиционными системами. Импульс для включения тормоза передается с помощью электрического тока, а не жидкости. Еще более очевидно это преимущество во время выключения тормоза – и эта особенность может существенно повысить эффективность различных систем с целью повышения безопасности автомобиля, а также использования тормоза для этой цели (например, ABS и контроль тяги различных систем).

Такие тормоза также способны развивать большую силу, действующую на тормозные диски, что означает более короткий тормозной путь. Имеет значение и такие факты, как снижение общей массы тормозной системы и ее способность работать с нормальной 12-вольтной электрической системой.

Еще одно преимущество электрической тормозной системы является то, что она не содержит тормозной жидкости. Тормозная жидкость подвержена различным негативным явлениям ухудшения его свойств (сжимаемости), что требует ее периодической замены.

Несмотря на значительный прогресс в разработке электрических тормозов, до их использования в серийной автомобильной технике нам придется подождать несколько лет. Дополнительные работы над ними проводятся в компании Siemens. Впрочем, не только отработка технологии создает проблемы во внедрении этого типа тормозов. Закон требует, чтобы рулевая и тормозная системы имели механическое соединение с рулевыми колесами. Эта проблема впрочем, уже почти решена. Широкого появления легковых автомобилей с электрическими тормозами, можно ожидать, скорее всего, уже через несколько лет. Тем не менее, процесс перехода на новый тип тормозов должен произойти не скоро, внедряясь постепенно и достаточно неторопливо.

Источник

Электрический тормоз вместо ручного: преимущества и недостатки

Электронный ручник против механического: кто кого?

Электрический стояночный тормоз (ручник) в последние годы начинает эффективно заменять классический механический тормоз, который обычно активируется с помощью рычага. Благодаря этому в современных автомобилях появилось множество полезных функций, а их эксплуатация стала проще. Однако электрический ручник не лишен недостатков. Причем они довольно существенны.

Электрический стояночный тормоз (EPB) – это решение, в котором вместо традиционного рычага, расположенного рядом с сиденьем водителя или педалью для левой ноги, появляется небольшая кнопка, активирующая сложный тормозной механизм. Такая технология имеет несколько преимуществ:

  • больше дополнительного места для хранения вещей между передними сиденьями
  • эстетика салона автомобиля
  • более эффективное торможение в аварийных ситуациях
  • автоматическое удержание автомобиля на подъеме (функции помощи при подъеме)

Давайте посмотрим на последние два преимущества электронного ручника, потому что первые два и так очевидны. Оказывается, эта современная система стояночного тормоза не всегда безопаснее механического ручника. Однако чтобы хорошо понять суть предмета, нужно сначала узнать хотя бы общую структуру системы.

Две широко используемые системы

Как правило, сегодня автопроизводители не отказались от использования классического ручного стояночного тормоза в пользу электрического ручника. В итоге в настоящее время в автопромышленности используются как старая механическая, так и новая электрическая.

Стоит отметить, что есть два вида электрического стояночного тормоза. Сегодня автопроизводители используют обе системы. Первая – это электромеханический ручник – очень похож на классическое механическое решение, в котором есть механизм для торможения задней оси автомобиля. При этой конструкции для активации стояночного тормоза используется трос, который зажимает тормозные колодки на задних колесах. Единственное отличие от обычного ручника – это отсутствие в салоне классического рычага для активации ручного тормоза. Вместо рычага используется кнопка, расположенная на консоли между передними сиденьями. Чаще всего такую систему можно встретить на французских и японских автомобилях.

Читайте также:  Втулка с ножным тормозом люфт

Второе решение немного более сложное – это полностью электрическая система стояночного тормоза, с задними тормозными суппортами, оснащенными крошечными двигателями, задача которых состоит в перемещении зажимов. Например, это решение используют немецкие и американские автопроизводители. В частности, компания Volkswagen Group.

Когда безопаснее, а когда нет?

Система EPB задействует гидравлическую тормозную систему всеми четырьмя колесами в критических ситуациях и на более высоких скоростях. Поэтому в качестве аварийного тормоза электрический ручник работает не так, как классический стояночный тормоз. Благодаря действию всей гидравлики тормозов мощность торможения значительно выше, чем у традиционного ручника-рычага. А благодаря системе ABS автомобиль более устойчив (система предотвращает блокировку колес во время торможения).

Поэтому когда, например, водитель теряет сознание, даже пассажир может остановить транспортное средство (конечно, при условии, что он знает, как это сделать и где находится кнопка электронного ручника). В этом случае вы должны нажать или потянуть кнопку и удерживать ее для достижения цели. К сожалению, это не всегда так просто, как кажется на первый взгляд.

Дело в том, что кнопка электрического ручника может быть достаточно маленькой. В экстренной ситуации, пока пассажир найдет кнопку стояночного тормоза, может уйти много времени, в результате чего может быть уже поздно. В современных автомобилях такая кнопка может находиться в окружении множества других кнопок, что не дает возможность быстро разобраться, где находится кнопка ручника. Быстро схватиться и потянуть ручной тормоз проще и интуитивно понятнее.

Кажется очевидным, где находится кнопка стояночного тормоза. Однако в стрессовой ситуации найти ее может быть нелегко.

Также на некоторых моделях (например, на Volkswagen Passat B6) такая кнопка расположена слева от двери водителя, поэтому пассажир не дотянется до нее в случае необходимости. Однако здесь можно поспорить о различиях. Ведь, например, во многих автомобилях Мерседес классический механический ручник представлен не в виде рычага между передними сиденьями, а в виде обычной ножной педали слева, к которой никто другой не имеет доступа, кроме водителя.

Еще один аспект. Если электрический современный аварийный тормоз работает во всей гидравлической тормозной системе, то что будет происходить при утечке тормозной жидкости? К счастью, это необычная ситуация, и система будет работать даже при одной рабочей тормозной цепи. Если выйдут из строя все контуры цепей тормозной системы, то тут, конечно, стоит призадуматься. Особенно если в машине используется электрическая стояночная система, основанная на маленьких двигателях на тормозных суппортах. При отсутствии тормозной жидкости вся система выйдет из строя.

В итоге автомобиль можно будет остановить только на низкой скорости. Ведь изначально электронный ручник используется только для остановки на медленно движущейся машине или для ее блокировки в неподвижном состоянии (например, для того, чтобы машина не скатывалась на неровной поверхности).

Дополнительные функции для удобства

Благодаря использованию электрического ручного тормоза в автомобилях появились две очень полезные функции. Одной из них является система автоматического удержания, которая автоматически активирует стояночный тормоз сразу после остановки автомобиля. Это особенно удобно для автомобилей с автоматической коробкой передач, поскольку освобождает водителя от необходимости держать ногу на педали тормоза при кратковременных остановках на дороге (например, на светофоре).

При активации системы автоматического удержания автомобиль без удержания педали тормоза не будет скатываться, так как будет стоять на стояночном тормозе. Но как только вы нажмете педаль газа, стояночный тормоз автоматически выключится. Также это же решение используется на некоторых автомобилях с механической коробкой передач.

Система помощи при спуске при движении с горы – фактически то же самое решение, что и система автоматического удержания автомобиля, но только работает в других ситуациях. Когда, например, водитель едет с горы, он ограничивает скорость движения машины с помощью педали тормоза. Система помощи при спуске избавляет водителя от удержания педали тормоза при спуске. Эта функция автоматически притормаживает машину, ограничивая ее скорость при спуске. Кстати, функция помощи при движении по склону также доступна на автомобилях с классическим рычагом ручного тормоза, без системы EPB.

Читайте также:  Как сделать педаль тормоза мягкой

Нет электричества, и что тогда?

Система EPB, конечно, зависит от электричества, а иногда случается, что аккумулятор разряжается. Что в этом случае будет? Это, к сожалению, приводит к тому, что вы не можете сдвинуть автомобиль после остановки, поскольку для разблокировки тормозной системы, которую активирует электрический ручник, необходимо электричество. В этом случае потребуется ручная разблокировка тормозов, процедура которой описана в руководстве по эксплуатации автомобиля.

Также стоит знать, что электрический ручник EPB работает только в одном направлении, когда ключ автомобиля не находится в замке зажигания или внутри машины (если машина оснащена бесключевым доступом). То есть вы можете активировать ручник без ключа зажигания, но не можете разблокировать стояночный тормоз, пока не вставите ключ в замок зажигания (или не положите в салоне бесключевой брелок). Естественно, если в машине села батарея, то снять машину с электрического ручника вы не сможете.

Технические проблемы

К сожалению, самым большим недостатком электрического стояночного тормоза является его значительно более сложная конструкция и принцип работы, а также частота вероятных отказов. Стоит отметить, что такая система используется сегодня уже гораздо чаще, чем старая классическая система, основанная на ручном механическом ручнике. Например, во всех автомобилях с системой автоматического удержания машины при остановке в настоящий момент используется только электронный ручник. Из-за более сложной конструкции существует больший риск возможных поломок.

Самый большой враг EPB – это влага и грязь, которых нельзя избежать. Неудивительно, что через несколько лет некоторые автомобили могут потребовать технического обслуживания или даже ремонта электрической системы стояночного тормоза. Что еще хуже, исправить проблему электронного ручника намного сложнее и дороже, чем механический стояночный тормоз. Даже заменить тормозные колодки, используемые электрическим ручником, не так-то просто. Например, во многих автомобилях вы не можете этого сделать без компьютера. Естественно, при обращении в мастерскую, где есть такой компьютер, вам придется за замену тормозных колодок отдать больше денег.

Простая необходимость замены одного из компонентов системы EPB создает дополнительные расходы для автовладельцев по сравнению с затратами, необходимыми для обслуживания классического ручника. Да, конечно, электрический ручник – это не зло, но тем не менее факт остается фактом – обслуживать современный автомобиль намного дороже, чем старый, где нет таких продвинутых систем. Да, пользоваться современным ручником удобнее и даже в некоторых ситуациях безопаснее. Но есть и минусы, о которых мы вам рассказали. Но, увы, таков современный мир, в котором никуда не деться от новых технологий. А современность всегда стоит намного дороже. Поэтому если у вас есть выбор, то решайте, что вам больше по душе: платить за обслуживание электрической стояночной тормозной системы больше, но пользоваться ручником в более комфортных условиях, получив вдобавок несколько полезных функций, или же уменьшить затраты на обслуживание, купив автомобиль с классическим механическим ручником, но оказаться без современных продвинутых опций комфорта и безопасности.

Источник

Мотор в качестве электромагнитного тормоза

Я занимаюсь разработкой бесколлекторных моторов в компании Impulsor. В последнее время к нам часто обращаются для разработки мотора/генератора, который будет выступать в качестве тормоза. В данной статье я расскажу об особенностях такого применения моторов, какие при этом преимущества и недостатки, и как реализовать такой режим работы.

Преимущества и варианты использования

Использование мотора в качестве тормоза даёт ряд преимуществ и параметров, которых не достичь, используя другие, доступные на данный момент, виды тормозов. Однако у данного подхода есть и недостатки.

  • Быстрый режим включения/выключения и выставления тормозного момента.
  • Широкий диапазон рабочих оборотов. Возможно сделать и сверх оборотистый тормоз ( до 100 000 rpm), так наоборот и очень медленный.
  • Плавная установка нагрузки, отсутствие возможности случайной блокировки вала.
  • Отсутствие пыли и отработанных материалов от тормоза. Можно использовать в помещении или замкнутом объёме.
  • Можно использовать в качестве генератора.

Недостатки:

  • Ограничения по рабочей температуре до 150, 200 градусов. Немного поднять температуру возможно, но при этом цена изделия возрастает очень сильно.
  • Обычный тормоз из диска и колодок в тех же габаритах будет эффективнее.
  • Сильные ограничения по моменту на низких оборотах и невозможность полностью заблокировать вал. Данное ограничение можно обойти с применением контроллера с внешним питанием.
  • Постоянное наличие небольшого тормозного момента.
Читайте также:  Надо ли качать тормоза после замены колодок

Благодаря своей скорости, точности и чистоте, такой тормоз незаменим в лабораториях и закрытых приборах. Близким аналогом мотора-тормоза, является порошковый тормоз. Он такой же быстрый, не создаёт пыль, но он не может работать на высоких оборотах и большинство существующих моделей и вовсе ограниченны 1500-3000rpm. Обычный дисковый тормоз не способен обеспечить такую же точность и стабильность работы.

Режимы работы

Для электромагнитного тормоза доступны 3 режима торможения, они различаются тем, куда идёт энергия от торможения:

  1. Режим замыкания и выделения тепла непосредственно в моторе.
  2. Выделение тепла на внешней нагрузке, сопротивлении или биполярном транзисторе.
  3. Рекуперация и зарядка аккумулятора.

Далее я подробнее расскажу об этих режимах для моторов синхронного типа с постоянными магнитами BLDC, также это применимо и к обычным DC.

1. Режим замыкания

Это самый простой режим. В нём контакты мотора просто замыкаются, и тормозная мощность выделяется на сопротивлении обмотки мотора. Моторы изначально спроектированы с уклоном на охлаждение и к тому же они обладают достаточно большой массой и теплоёмкостью. Это позволяет достаточно интенсивно использовать такой режим без доработок мотора/генератора.

Для реализации данного режимы достаточно диодного моста и механического (кнопки, рубильника или реле) или электронного ключа (MOSFET, IGBT). Для корректировки тормозного усилия применяется ШИМ, который задаёт скважность открытия ключа. Схема подключения выглядит следующим образом:

Данный режим имеет интересную особенность. С ростом оборотов максимальный тормозной момент будет падать. Это связанно с тем, что обмотка мотора имеет значительную индуктивность и с ростом оборотов, растёт и частота токов. В результате реактивное сопротивление обмотки превысит активное и мощность потерь будет ниже максимально возможной для этого мотора. Характерная зависимость максимального тормозного момента от оборотов показана на графике ниже:

Несмотря на то, что любой готовый мотор можно сразу использовать в таком режиме, такой режим не позволит раскрыть весь потенциал изделия. Однако характеристики работы тормоза в таком режиме можно значительно повысить, есть его изначально проектировать как тормоз.

У этого режима есть ещё один важный недостаток. Из-за быстрого и резкого замыкания и размыкания обмоток будут возникать сильные электромагнитные помехи. Также диодный мост должен быть рассчитан на большие импульсные токи.

2. С внешней нагрузкой

В данном режиме основным источником выделения тепла от торможения служит внешнее сопротивление. Этот режим гораздо более эффективный, так как тормозная мощность более не ограниченна теплоотводом тепла мотора, а радиатор на сопротивлении можно сделать сколь угодно большим. Кроме того, если правильно подстраивать величину сопротивления, то максимальный тормозной момент будет выше, чем просто при замыкании и чем выше обороты, тем существеннее это будет проявляться.

Для реализации данного режима также необходим диодный мост, но после него включается либо механический реостат, либо биполярный транзистор со схемой контроля тока, либо сопротивления (схема электронной нагрузки). Схема подключения выглядит следующим образом:

При малой величине внешнего сопротивления относительно сопротивления мотора, характер тормозного момента будет близок к первому режиму. При увеличении сопротивления точка пикового момента будет смещаться к большим оборотам, и максимальная тормозная мощность будет расти. Динамика изменения тормозного момента с ростом сопротивления нагрузки показана на графике ниже:

Данный режим позволяет получить на нужном диапазоне рабочих оборотов участок, на котором тормозной момент возрастает с ростом оборотов. Этот режим работы крайне удачный, так как он позволяет стабилизировать обороты или ограничить их. Образуется стабильная система с обратной связью.

3. Рекуперация

Данный режим самый сложный в реализации. Он требует контроллера (ESC) наподобие тех, что применяется для управления бесколлекторными моторами BLDC. Но при этом данный режим и самый эффективный. Он способен устранить большинство недостатков тормоза такого типа. Так, например, контроллер позволит полностью блокировать вал мотора, он позволит использовать тормоз одновременно в режиме генерации и контролируемого торможения и в данном режиме можно достигнуть тормозных моментов значительно выше, чем в предыдущих 2х.

В данной статье я не буду подробно описывать устройство контроллера и алгоритмы его работы, т.к. эта тема для отдельной статьи, а возможно и не одной. Для желающих разобраться в данном вопросе можно изучить принцип работы контроллера в электротранспорте (велосипедах, самокатах) и то как в них реализованы алгоритмы торможения и рекуперации.

Источник

Adblock
detector