硬核科普之電子助力器Ibooster

作者:影舞霜華

最新特斯拉事件鬧的滿城風雨、沸沸揚揚相比大家都有所關注,在官方調查結果出來之前,一切的爭吵都是無意義的,而本次事件把博世Ibooster再次推上了風口浪尖,秉承科普的原則,我將從系統層面介紹一下Ibooster

特別宣告:本人不對特斯拉事件選邊站隊,單純討論Ibooster

什麼是Ibooster,為什麼會有Ibooster出現?

Ibooster通俗的講是電子助力器,既然是電子的那麼對應的就有機械助力器,在傳統汽車領域,機械助力器已經使用多年且技術非常成熟,那麼既然技術成熟穩定為何會有電子助力器出現呢?

首先我們來講解制動系統的工作原理

在制動過程中力的傳遞路徑為:制動踏板真空助力器主缸ESC輪缸,制動踏板既是一個槓桿,一般來說踏板比在3。2-4之間,真空助力器繼續放大踏板力,一般助力比在8-10左右,即我腳踩1N的力,假設踏板比4 助力比8,那麼作用到主缸的力就是32N,主缸內是制動液有2個出油孔連線ESC,每個迴路在ESC端一分為二共4路作用到4個輪缸,組成X型制動迴路。

說到真空助力器的原理:簡單理解為依靠大氣壓工作,當發動機啟動時,真空助力器的前後2個腔體被抽成真空,中間有膜片防止2個腔互相通氣,當踩下制動壓板,靠近防火牆的腔體跟外部大氣連線,而遠離防火防的腔體還是真空,這就是助力的來源。

硬核科普之電子助力器Ibooster

上圖即為真空助力器的機械結構圖

在燃油車時代,真空的來源對於自然吸氣發動機,依靠進氣管路的負壓自然產生,對於渦輪增壓發動機則需要機械真空泵,電車時代沒有曲軸來整合機械真空泵,要想繼續使用真空助力器只能使用電動真空泵,這個成本相對高且噪音明顯,比如老款的比亞迪宋混動。

Ibooster的工作原理

硬核科普之電子助力器Ibooster

硬核科普之電子助力器Ibooster

以上2圖分別是博世一代Ibooster和二代Ibooster,第一代博世iBooster的減速傳動裝置為兩級減速裝置,助力電機的轉矩透過蝸桿渦輪,進行第一級減速,並改變運動方向,再透過第二級齒輪齒條減速機構,將電機的轉動力矩轉變為軸向推力。第二代博世iBooster的減速傳動裝置改為一級滾珠絲槓傳動,目的是減小體積,提高控制精度且大幅度降低成本。

硬核科普之電子助力器Ibooster

特別說明:說道Ibooster不一定是博世Ibooster,市場上同類的產品是特別多的,每家的叫法不同,比如京西的Xbooster 拿森的Nbooster 匯眾的Hbooster 海之博的Hibooster 只是博世第一個叫Ibooster,另外電子助力器屬於過渡產品,是早晚會被OneBox取代的

接下來我會以一次制動過程來講解Ibooster的工作原理

硬核科普之電子助力器Ibooster

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硬核科普之電子助力器Ibooster

硬核科普之電子助力器Ibooster

硬核科普之電子助力器Ibooster

以上為一次制動時Ibooster的動作原理。

Ibooster有哪些功能?

1:基礎助力功能BBF Basic Brake Function

不論是哪個供應商的Booster,此功能僅依靠Booster內部感測器,與外部無任何關聯,駕駛員踩下制動踏板後。踏板行程感測器根據踩下的行程和速度計算駕駛員的需求後,由電機轉到目標位置達到助力的功能

特別說明:踏板行程感測器是有備份的,即有2路訊號,比如一路PWM,一路SEND,互為備份,當一路失效時還有另一路作為備份。制動燈點亮與否主要看BLS感測器,在制動踏板上,與其他感測器無關。

2:協調再生制動功能CRB Cooperative Regenerative Brake

一臺電機我們給定子電流,轉子就會轉,此為電動機,我們轉動轉子切割定子的磁場,此為發電機,CRB就是利用這個原理進行能量回收,駕駛員需求的制動力=汽車的拖滯力+液壓制動力,假設駕駛員需求0。6G制動力,此時其中的0。3G由汽車拖滯力提供,制動系統只踩下0。3G,汽車的拖滯力帶動定子最終變成電能儲存起來。這只是通俗的結誓方法,其演算法相當複雜,可能十篇都寫不完。

特別說明:特斯拉的CRB系統,制動能量回收是博世提供演算法,滑行能量回收是特斯拉VCU自己做演算法,單踏板模式的能量回收跟博世是沒啥關係的

3:主動制動功能EBR External Brake Request

我們知道Booster使用的是三相電機,而ESC使用的是直流電機,Booster不論是減壓速度還是精度都要遠遠超過ESC,所以一些主動減壓的功能都可以交由Booster來完成,比如:AEB ACC HHC AVH HDC HBB HBA等等

4:壓力協調限制功能PRL Pressure Regenerative Limit

當觸發ABS的時候,比如駕駛員踩下120Bar壓力,主缸120bar壓力,ABS在洩壓階段也會向主缸加壓,兩個壓力疊加後有可能超過主缸設計的最大承受值,導致主缸斷裂,所以設計此功能在ABS觸發時透過控制壓力避免壓力疊加導致爆缸。

以上是電子助力器最主要的4個功能,其實都是最淺顯的知識,也是幫助大家瞭解這個東西,如有有什麼疑問也歡迎討論。每個功能展開來說都是一片數千字的長文。

後面還寫不寫看心情吧,比如ABS ESC OneBox EPB 線控轉向啥的。真正的技術不是幾分鐘的短影片能講清楚的,短影片的博主看看就好。另外請大家理性討論,嘴下積德。

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