博世IBooster2.0系统技术解析

文章来源:动力哥 发布时间:2020-05-26
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今天就对博世IBooster2.0做一个技术解析,向大家一一分析博世IBooster2.0究竟是什么?它又是如何进行工作的?当其应用到车型上对于底盘电控系统又能有哪些提升以及它又有哪些不完美?

随着新能源汽车和自动驾驶技术的不断更新发展,当然对于整车的底盘电控系统也有了更高的技术要求,因此,全球各大公司的线控制动产品应运而生,线控制动系统即电子控制制动系统。作为代表的博世研发了IBooster、大陆研发了MKC1、日立研发了EACT等等。

近期,随着博世IBooster2.0的推出,市场对其1.0的争议也是褒贬不一,2.0相较于1.0还是有许多技术上的提升。动力哥今天就对博世IBooster2.0做一个技术解析,向大家一一分析博世IBooster2.0究竟是什么?它又是如何进行工作的?当其应用到车型上对于底盘电控系统又能有哪些提升以及它又有哪些不完美?


博世IBooster2.0产品





博世IBooster2.0技术参数

2.1



博世IBooster2.0结构组成

2.2


IBooster2.0主要包括:传感器机构、传动机构、推杆机构、主缸,助力电机等系统构件。同时为了满足产品轻量化的需求,传动齿轮均采用了非金属材料,主动驱动小齿轮除外。主动驱动小齿轮继续采用钢制齿轮,毕竟主动系对其强度还是有一定的要求。

但使用非金属材料并不是说该构件对其使用强度要求不高,相反,材料的耐久性也是一大挑战,齿轮的精度,间隙以及减小两齿轮长时间接触造成的磨损这些都是至关重要的,博世之所以采用非金属材料,相信其也是对精度能够准确把控,换来的将是产品的更加轻量化。这里也需要提一点,目前国内的类似产品均采用的是金属齿轮传动。 

 

博世IBooster2.0工作原理

2.3



当驾驶员踩下制动踏板,连杆作用使得输入推杆产生位移,踏板行程传感器检测到输入推杆位移产生的信号,并将其信号发送至电机控制器,电机控制器计算出电机应产生的扭矩,并将信号发送给电机,电机接收到信号后利用传动装置将扭矩转化为伺服制动力(兼用人力和发动机动力作为制动能源的制动系统),配合上驾驶员踩下制动踏板产生的推杆力一起作用,在制动主缸内共同转化为制动器轮缸液压力来实现制动。简单来说其工作过程可以缩略为:踏板制动→提供位移信号→电机转动提供助力→实现制动。

 


博世IBooster2.0性能优势






 传统真空制动助力器

3.1


在过去的燃油车时代,当驾驶员踩下制动踏板后,连接推杆将推力传递给真空助力器(真空助力器是一个通过大气压和真空之前的压力差将力矩放大然后传送给液压制动总泵进行制动的装置),这里就需要强调一下真空源是由发动机的负压产生的。

现如今,新能源汽车逐渐成为主流,由于纯电动汽车没有发动机或者混合动力汽车发动机有时不工作,真空制动助力器所需的真空度无法得到提供,只能通过搭载真空泵以代替传统发动机来获得真空度,这也是目前绝大多数车企对于解决新能源汽车的制动压力所采用的方法。但这套看似完美成熟的方案也存在着许多不足,比如:真空泵工作时存在明显的噪音,占用机舱的空间,同时也增加了整车的重量。


传统制动系统的真空助力器以及制动总泵


博世IBooster2.0的优势

3.2


 (1)不再依赖真空泵或者发动机负压产生的压力差,真空泵的取消使得整个制动系统的重量得以减轻,也不会占用机舱的布局。同时,由于传统的真空泵已经被电机所代替,所以也不会存在所谓的高原反应,在海拔较高的地方也能获得充足的制动力。

 

(2)在进行紧急制动时,仅有电机需要消耗电量同时整个的功耗相较于采用真空泵制动的方式也能有明显的降低。 


搭载博世IBooster2.0制动踏板感受





 博世IBooster2.0属于非解耦踏板系统,只是用电机产生扭矩代替传统的真空源,制动原理与真空制动助力器相似,因此,当驾驶员踩下制动踏板后同样能获得真实的制动反馈,例如:ABS回馈力和刹车片的衰退等等。

同时制动踏板的特性也可通过对控制器进行标定调整,具体参数有:1、跳增值2助力比、3拐点、4迟滞。


系统功能安全性






双保险制动

5.1


(1)当车载电源存在负载运行的情况下,IBooster2.0会自动切换成节能模式工作,以防止对车载电源造成损坏,也能够满足车辆其他用电设备的用电需求。

 

(2)如果IBooster2.0发生故障,ESP会及时接管制动系统并提供制动助力(主动增压)。

 

在车载电源存在负载运行或者IBooster2.0发生故障的情况下,制动系统均可在200N踏板力作用下,对车辆提供0.4g的减速度。

 

(3)当车载电源失效,即电机无法工作时,驾驶员可以通过无制动助力(纯液压模式)对四个车轮采取紧急制动,使其停止行驶。需要提一下的是,当搭载真空助力器的车辆助力器失效时,也是采用同样的方式(无制动助力)使其紧急制动。

 

系统自检策略

5.2


IBooster2.0系统为避免在非工作状态下的失效,在驾驶员请求制动前有效判断助力系统是否正常,系统会每20s执行一次自检动作,来评估系统的有效性。  


结合其他硬件实现能量回收制动





 与ESP hev 系统组合使用时,可实现最高达0.25g 减速度的能量回收。这是由于IBooster2.0能够通过软件控制,随时根据液压条件调节助力器伺服力。如此高的制动能量回收水平,能使得纯电动汽车的续航里程增加高达20%以上。


当驾驶员踩下制动踏板时,踏板行程传感器会计算驾驶员的制动请求。ESP hev 系统向电机请求与踏板行程相一致的制动扭矩并使车辆减速。由驾驶员脚部切换至制动系统的液压容积暂时保存在ESP hev 的低压蓄能器内,这意味着车轮制动不产生制动扭矩。如果电机不能利用回收方式满足制动请求,低压蓄压器中的可用容积将转移至车轮制动器,且车辆会通过传统制动进行减速。 


实现驾驶辅助





通过电机工作,IBooster2.0能够实现主动建压,而无需驾驶员踩下制动踏板。与典型的ESP系统相比,获得所需制动力的速度提高了三倍,并且可通过电子控制系统进行更加精确的调节。紧急情况下,IBooster2.0可在约120毫秒内自动建立全制动压力。这不仅有助于缩短制动距离,还能在碰撞无法避免时降低撞击速度和对当事人的伤害风险。


对于L3级以下的自动驾驶系统来说,单一控制器失效了,需要驾驶员来接管,对于L3级及以上的自动驾驶系统来说,单一控制器失效了,另一控制器直接接管,不需驾驶员的介入,系统可靠性要求就更高。


总结





对于IBooster2.0制动系统来说,重量、踏板感受、响应程度相较于以往的真空助力器有了一定程度的提升,但毕竟其还是“小鲜肉”,也存在着一些不足:

 

(1)由于助力的型式为电机和齿轮,与真空助力器的橡胶膜片相比,在助力和回位的过程中存在一些机械结构传动的轻微噪音,通过系统匹配优化可以使其不被轻易感知但仍无法完全消除。

 

(2)关于能量回收与液压制动切换过程中的减速度变化,由于属于完全不同属性的制动源(电机制动和摩擦制动),经历了长期的标定优化后,也无法实现在部分特定工况下的100%平顺衔接,还是会被敏感的体验者感知到。

 

随着科技的进步,一些硬件或者软件上的更新这些问题依旧可以解决,电子控制制动系统也会逐渐变得完美,应用到未来的新能源车型上将会带给驾驶者更加安全的行驶品质。


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