Bu tədqiqat, təkərdaxili motorlarla tahrik edilen elektrikli nəqliyyat vasitələrida regenerativ əyləcləmə ilə hidravlik əyləcləməyi və ABS işlevini eyni sistem üçünde koordine etmek amacıyla yeni bir elektro-hidravlik mürəkkəb əyləcləmə stratejisi inkişaf etdirir. Tədqiqatçılar, geleneksel hidravlik nəzarət blokundeki aktiv təzyiq azaltma işlevini kaldırarak iki təzyiq artırma klapanı, iki təzyiq sensual və iki yüksək təzyiq akkumulyatorunden oluşan yeni bir hidravlik nəzarət bloku tasarlamıştır. Normal əyləcləmədə motor və hidravlik tork, əyləcləmə şiddəti ilə nəqliyyat vasitəsi sürətina görə dağıtılmakta; təkər kilidlənmə eğilimi oluştuğunda ise hidravlik əyləc torku sabit tutulup yalnız motor torku hızlı şəkildə değiştirilerek sürüşmə nisbətinın hedeflenen %13–17 bölgəsində tutulması məqsədlənir.
Simulink–AMESim–CarSim birgə simulyasiyaunda düşük əyləcləmə şiddəti z=0,2 üçün enerji geri qazanım nisbəti 40 km/h'də %57,9, 80 km/h'də %76,2 və 100 km/h'də %79,1 kimi hesablanmışdır. Orta əyləcləmə şiddəti z=0,5 üçün eyni dəyərlər %26,3, %37,1 və %39,3; yüksek əyləcləmə şiddəti z=0,7 üçün ise %20,3, %33,5 və %36,4'tür. Islak asfalt üzərindəki ABS müqayisəsında yalnız motor torkuyla yapılan kontrol 41,5 kJ enerji geri kazanırken geleneksel motor-hidravlik koordineli ABS 18,2 kJ geri kazanmıştır. Buna qarşılıq koordineli sistem ABS aktivasyonu, oturma müddəti və həddən artıq yüksəlmə baxımından az miktarda daha iyi nəticə vermiştir. Dolayısıyla önerilen sistemin əsas avantajı bütün performans göstergelerinde mutlak üstünlük değil, hidravlik torku sürekli azaltıp artırmadan təkər sürüşməsinı motor torkuyla düzenleyerek enerji geri qazanımı ilə əyləc sabitlığı arasında fərqli bir denge kurmasıdır.
Gerçek nəqliyyat vasitəsi təcrübəi 30 km/h başlangıç hızında quru asfalt üzərində ağırlıklı kimi saf motor regenerativ əyləcləmə modunu doğrulamıştır. Araç hızı 10 km/h'nin altına düştüğünde motorun ürettiği geri besleme cərəyanının təxminən sıfıra yaklaşması, tədqiqatçıların bu hızın altında motor əyləcini kademeli kimi çekip hidravlik əyləce geçme mantığını destoynaqiştir. Ancaq aşağı tutunmalı səthlerde saf motor ABS kontrolü, tam elektro-hidravlik mürəkkəb əyləcləmə və karmaşık yol geçişleri real nəqliyyat vasitəsi üzərində əhatəlı kimi sınanmamıştır.
Türkiyə baxımından tədqiqat; dağıtık tahrikli elektrikli nəqliyyat vasitələri, təkərdaxili motorlu prototipler və enerji geri kazanımlı əyləc sistemlərinde əyləc güvenliği ilə regenerativ enerji kullanımını birlikdə ele alan bir kontrol mimarisi sunmaktadır. Ancaq tədqiqatdaki nəqliyyat vasitəsi kütlesi, motor tutumsi, hidravlik sistem, batareya, təkər-yol əlaqəsi və kontrol parametreleri müəyyən bir tədqiqat platformauna aittir. Türkiyə'deki real nəqliyyat vasitəsi tətbiqlərında ECE/nəqliyyat vasitəsi homoloqasiyau gereklilikleri, yerli yol səthleri, təkər xüsusiləri, motor tork sərhədləri, hidravlik avadanlıq və funksional təhlükəsizlik gereksinimleri həmçinin doğrulanmalıdır; bu tədqiqatdan birbaşa seri üretim əyləc güvenliği və ya müəyyən bir mənzil artımı sonucu çıkarılamaz.
Tədqiqatın çözmeye çalıştığı əsas problem nedir?
Elektrikli nəqliyyat vasitəsi əyləcləməsinde eyni yavaşlama talebi iki fərqli fiziksel mekanizmayla oluşturulabilir. Tekerlek içi motor generator kimi çalıştırıldığında aracın kinetik enerjisinin bir bölümü elektrik enerjisine dönüştürülerek batarepiyada geri göndərilə bilər. Hidrolik sürtünme əyləci ise kinetik enerjiyi böyük ölçüde ısıya dönüştürür. Enerji baxımından mümkün olduğunca fazla motor əyləcinden yararlanmak avantajlıdır; lakin yüksek əyləcləmə tələbinde və ya düşük yol tutuşuununda yalnız regenerativ tork aracın bütün əyləcləmə və sabitlik gereksinimlerini karşılayamayabilir.
İkinci sualn ABS ilə ortaya çıkmaktadır. Geleneksel elektro-hidravlik bilhədd sistemlərde təkər kilidlənmə eğilimi başladığında həm motor torku həm hidravlik əyləc basıncı değiştirilir. İki aktuatorün tepki sürətlərı eyni olmadığı üçün bu eşzamanlı kontrol tork salınımlarına, çox sayda valf hareketine və regenerativ enerji miktarının azalmasına yol açabilir.
Tədqiqatçılar bu problemi fərqli bir arxitekturayle çözmeye tədqiqatktadır: hidravlik sistem əsas əyləc torkunu sağladıktan sonra ABS sırasında hidravlik tork mümkün olduğunca sabit tutulmakta və tekerleğin toplam torku yalnız hızlı cevap verebilen təkərdaxili motor üzərindən değiştirilmekte və ya gerektiğinde motor torku ters yönde sürüş torkuna çevrilmektedir.
Yeni elektro-hidravlik əyləc sistemi hangi komponentlərden oluşmaktadır?
Şekil 1'də sistemin genel yapısı gösterilmektedir. Temel komponentlər:
- elektro-hidravlik mürəkkəb əyləc sistemi nəzarətçisi,
- hidravlik nəzarət bloku (HCU),
- motor nəzarətçisi,
- güc batareyası,
- disk əyləclər,
- təkərdaxili motorlar,
- əsas əyləc silindri,
- əyləc pedalı və pedal mövqe sensual,
- təkər sürəti, nəqliyyat vasitəsi sürəti və hidravlik təzyiq sensorlaridir.
Fren pedalı konum bilgisi mərkəzi nəzarətçiye gönderilir. Denetleyici əvvəl ön və arka aks toplam əyləc torkunu, ardından motor və hidravlik tork paylarını belirler. Motor kontrolcüsüne komut CAN üzərindən gönderilir. Hidrolik əyləc torku ise HCU'daki təzyiq sensorlari və solenoid klapanlerle geri əlaqəli kimi kontrol edilir. Tekerlek sürətlərı və nəqliyyat vasitəsi sürəti istifadə edilərək sürüşmə nisbəti hesaplanır; kayma sərhədi aşılırsa ABS işlevi motor torkunun değiştirilmesiyle yürütülür.
Yeni HCU geleneksel hidravlik nəzarət blokunden nasıl ayrılıyor?
Şekil 2 geleneksel HCU'nun çox sayda giriş klapani, çıkış klapani, pompa və akümülatörden oluşan yapısını; Şekil 3 ise tədqiqatda önerilen daha sade sistemi göstərir.
Yeni HCU'da əsas elemanlar:
| HCU komponenti | Adet | Tədqiqatdaki vəzifəsi |
|---|---|---|
| Basınç artırma / booster klapanı | 2 | Hidrolik axının tekerlek silindirlerine geçişini kontrol eder. |
| Basınç sensorü | 2 | Gerçek hidravlik əyləc basıncını geri besler. |
| Yüksek təzyiq akümülatörü | 2 | Saf regenerativ əyləcləməde əyləc mayesinı depolar və gerektiğinde hidravlik torkun sürətlə desteklenmesini sağlar. |
| Aktif təzyiq azaltma klapani | Yok | Önerilen ABS arxitekturasınde hidravlik tork aktif şəkildə azaltılmadığı üçün kullanılmaz. |
Saf motor regenerativ əyləcləməde təzyiq artırma klapanı kapalı tutulur. Ana silindirden gelen əyləc mayesi yüksək təzyiq akkumulyatorune yönelir və təkər silindrindeki hidravlik əyləc torkunun sıfıra yakın tutulması hedeflenir.
Elektro-hidravlik mürəkkəb əyləcləmə modunda valf açılır; əyləc mayesi təkər silindrine ulaşır və əsas hidravlik əyləc torku oluşturulur. İstenen toplam əyləc torkunun kalan kısmını təkərdaxili motor sağlar.
Motor torkunun yetersiz kalması və ya motorun arızalanması hâlinde akümülatördeki yüksek təzyiqlı sıvı təkər silindrine aktarılabilir. Kaynak bu işlevi əyləc sisteminde işlevsel yedeklilik sağlayan bir unsur kimi dəyərlendirmektedir.
ABS sırasında hidravlik tork neden sabit tutuluyor?
Önerilen HCU'nun en ayırt edici özelliği, ABS sırasında hidravlik əyləc torkunu klasik ABS'deki gibi sürekli düşürüp tekrar yükseltmemesidir. Tekerlek kilitlenmeye başladığında təzyiq artırma klapanı kapatılır və mövcud hidravlik tork korunur.
Toplam tekerlek əyləc torkunun azaltılması gerekiyorsa motorun negatif regenerativ torku azaltılır; daha böyük bir düzəltmə gerektiğinde motor torku geçici kimi ters yönde, yani sürüş torku yönünde uygulanabilir. Böylece sabit hidravlik tork ilə hızlı değişebilen motor torkunun toplamı istenen tekerlek torkunu yaradır.
Bu yanaşmasın amacı motorun hızlı tork cevabından yararlanırken hidravlik sistemin görəce yavaş valf-təzyiq dinamiğini ABS çevriminden böyük ölçüde ayırmaktır.
Hidrolik sistem nasıl modellenmiştir?
Yeni HCU, AMESim'in hidravlik, mekanik və siqnal kütüphaneleri istifadə edilərək modellenmiştir. Sistem tandem əsas əyləc silindrine dayanmaktadır.
Arka silindir pistonu üçün boşluk mövcudken hareket tənliki:
\[ m_1\frac{d^2x_1}{dt^2} = -F_b+F_{y1}+F_{s1}+F_{d1} \]
ön silindir pistonu üçün:
\[ m_2\frac{d^2x_2}{dt^2} = F_{s3}+F_{y2}-F_{s1}-F_{d1} \]
kimi məlumatlmiştir. Pistonlar arasındaki yay və sönüm kuvvetleri:
\[ F_{s1}=(x_1-x_2+G_1)k_1 \]
\[ F_{d1}= \left( \frac{dx_1}{dt}-\frac{dx_2}{dt} \right)f_1 \]
ilə hesaplanmaktadır.
Ön və arka hazneden çıkan əyləc mayesi sərfleri ise:
\[ q_1=A_1\frac{dx_1}{dt} \]
\[ q_2=A_2\frac{dx_2}{dt} \]
şeklindedir.
Solenoid klapanın fiziksel modeli nasıl kurulmuştur?
İki konumlu iki yollu solenoid valf üçün valf sürgüsünün hareketi elektromaqnit qüvvə, yay qüvvəsi və hidravlik qüvvə üzərindən modellenmiştir:
\[ m\frac{d^2x}{dt^2} = F_{magn}+F_{spring}+F_{hyd}+F_k \]
Kaynak, sürtünme və diğer kiçik kuvvetleri əvvəlki üç kuvvete görə kiçik kabul ederek sonrakı analizde ihmal etmektedir.
Elektromanyetik kuvvet:
\[ F_{magn} = \frac{\phi^2} {2\mu_0A_{armature}} \]
manyetik akı ise:
\[ \phi= \frac{I N}{R_{total}} \]
ilə ifade edilmiştir.
Valfin iki tarafındaki təzyiq fərqından doğan hidravlik təzyiq kuvveti:
\[ F_{yeyali}=\Delta P A \]
və keçici axın qüvvəsi:
\[ F_{transient} = \rho L\frac{dQ}{dt} \]
kimi modellenmiştir.
Valf açıklığından geçen sıvı sərfsi:
\[ Q=C_dA(x) \sqrt{ \frac{2\Delta P}{\rho} } \]
bağıntısıyla hesaplanmaktadır. Şekil 5'te valf açıklığı kiçikken sərfnin açıklıkla arttığı, kritik \(x_{lim}\) dəyərinden sonra ise orifis kəsiyinin sərhədlayıcı hala gelmesi nedeniyle sərfnin plato yaptığı gösterilmektedir.
HCU basıncı ne kadar hassas kontrol edilebildi?
AMESim nəticələri və daha sonra yapılan fiziksel hidravlik test, valf PWM iş dövrünin təzyiq artım sürətinı değiştirdiğini göstərir. Tədqiqatçılar fərqli vəzifə çevrimlerini karşılaştırdıktan sonra %84 iş dövründe hedef təzyiq izleme davranışını uygun bulmuştur.
Şekil 27'də 0, %20, %40, %60, %80, %84 və %88 vəzifə çevrimleri karşılaştırılmaktadır. Şekil 28'də %84 iş dövründe real təkər silindri basıncının pilləli hədəf təzyiq değişimlerini izlediği gösterilmektedir.
İdeal əyləc qüvvəsi paylanması neden kullanılıyor?
Fren sırasında ağırlık ön aksa transfer olduğundan ön və arka tekerleklerin eyni zamanda yol tutuşu sərhədina ulaşabilmesi üçün əyləc kuvvetlerinin uygun nisbətlarda dağıtılması gerekir. Tədqiqatçılar bu əlaqəyi ideal əyləc qüvvəsi paylanma eğrisi, yani I eğrisi üzərindən kullanmaktadır.
Ön və arka əyləc kuvvetlerinin eşzamanlı kilitlenme şərti üçün qaynaqta məlumatlen əsas əlaqə:
\[ F_{\mu2} = \frac{1}{2} \left[ \frac{G}{h_g} \sqrt{ d^2+\frac{4h_gL}{G}F_{\mu1} } - \left( \frac{Gd}{h_g}+2F_{\mu1} \right) \right] \]
şeklindedir.
Fren kuvveti paylanma katsayısı:
\[ \beta= \frac{F_{\mu1}}{F_\mu} \]
kimi müəyyən edilmişdir.
Üç əsas əyləcləmə rejimi nasıl seçiliyor?
Kontrolcü hedef əyləcləmə şiddəti \(z\), sərhəd \(z_0\) və nəqliyyat vasitəsi sürəti \(v\) üzərindən üç əsas tədqiqat modundan birini seçmektedir. Kaynakta \(z_0\)'ın sayısal dəyəri məlumatlmemiştir.
Verianla Live: Fren pedalından ABS tork kontrolüne işlem zinciri
Aşağıdaki süreç, tədqiqatın Şekil 9–12'də tanımladığı nəzarət məntiqinı qaynaq sırasına bağlı şəkildə özetlemektedir.
| Aşama | Kaynakta tanımlanan işlem | Kontrol amacı |
|---|---|---|
| 1. Fren talebi aşkarlama | Fren pedalı yer değiştirmesi və nəqliyyat vasitəsi durumu nəzarətçiye aktarılır. | Hedef əyləcləmə şiddəti belirlenir. |
| 2. Mod seçimi | z < z0 və v > 10 km/h ise saf motor regenerativ əyləcləmə; z ≥ z0 və v > 10 km/h ise elektro-hidravlik mürəkkəb əyləcləmə seçilir. | Enerji geri kazanımı ilə əyləcləmə tələbinin dengelenmesi. |
| 3. Ön–arka əyləc qüvvəsi paylanması | Fren torkları ideal əyləc qüvvəsi paylanması və ilgili tədqiqat bölgəsine görə hesaplanır. | Ön və arka aks əyləc taleplerinin belirlenmesi. |
| 4. Motor–hidravlik tork paylhəddən artıq yüksəlməı | Düşük şiddette motor tek başına; daha yüksek şiddette motor və hidravlik sistem birlikdə əyləc torku sağlar. | Rejenerasyonun mümkün olduğunca korunması. |
| 5. Kayma nisbəti izleme | Tekerlek və nəqliyyat vasitəsi sürətlərından sürüşmə nisbəti hesaplanır. | Tekerlek kilitlenme eğiliminin algılanması. |
| 6. Saf motor torklu ABS | Hidrolik tork sabitlenir; PID və mantık eşiğiyle motor torku değiştirilir. | Kayma nisbətinı hedef bölgəye thəddən artıq yüksəlməak. |
| 7. Düşük sürət geçişi | v ≤ 10 km/h olduğunda motor torku kademeli çekilir və hidravlik əyləc torku devralır. | Düşük hızda motorun zayıflayan regenerativ tutumsine uyum sağlamak. |
Verianla Live: Tablo elmi qaynaq-of-truth kimi görünür kalır; etkileşimli katman ortak Verianla Live v0.2 motoru tarafından oluşturulabilir.
Saf motor regenerativ əyləcləmə modu nasıl çalışıyor?
\(z<z_0\) və \(v>10\) km/h olduğunda əyləcləmə tələbi tamamen təkərdaxili motorlarla karşılanmaktadır. Ön və arka aks motor torkları I eğrisine görə:
\[ T_{m\_req\_fl} = -\frac{mzgr}{2L}(d+zh_g) \]
\[ T_{m\_req\_rl} = -\frac{mzgr}{2L}(c-zh_g) \]
kimi hesaplanmaktadır.
Bu modda HCU klapani kapalı olduğundan hidravlik tork sıfırdır və əsas hedef kinetik enerjinin mümkün olan en böyük kısmını batarepiyada geri göndermektir.
Elektro-hidravlik mürəkkəb əyləcləməde tork nasıl dağıtılıyor?
\(z\geq z_0\) və \(v>10\) km/h olduğunda daha yüksek əyləcləmə tələbi nedeniyle motor və hidravlik sistem birlikdə kullanılır. Kaynaktaki stratejide motor və hidravlik tork başlangıçta eşit paylaştırılmaktadır:
\[ T_{m\_req\_fl} = T_{h\_req\_fl} = -\frac{mzgr}{4L}(d+zh_g) \]
\[ T_{m\_req\_rl} = T_{h\_req\_rl} = -\frac{mzgr}{4L}(c-zh_g) \]
Bu düzenleme xüsusilə ABS devreye girdiğinde motor torkunun toplam əyləc torkunu aşağı və ya yukarı yönde ayarlayabilmesi üçün kontrol alanı bırakmaktadır.
Tekerlek sürüşmə nisbəti nasıl hesaplanıyor?
Kayma nisbəti:
\[ s= \frac{v-r_r\omega}{v} \times100\% \]
kimi müəyyən edilmişdir. Burada \(v\) nəqliyyat vasitəsi sürəti, \(r_r\) tekerlek yuvarlanma yarıçapı və \(\omega\) tekerlek açısal hızıdır.
Tədqiqat, təkər-yol yapışma eğrisinin maksimumunun genel kimi %10–20 kayma bölgəsində bulunduğunu referans alarak hədəf sürüşmə aralığını %13–17 kimi seçmiştir.
PID nəzarətçi motor torkunu nasıl düzenliyor?
ABS sırasında real sürüşmə nisbəti ilə hedef sürüşmə nisbəti arasındaki xəta PID nəzarətçiye məlumatlmektedir. PID'nin oluşturduğu düzəltmə torku, aracın ölçülen yavaşlaması və real hidravlik tork istifadə edilərək hesaplanan əsas motor torkuyla birleştirilmektedir.
Ön və arka əsas motor torkları qaynaqta:
\[ T_{m\_basic\_front} = \frac{m\dot vr}{2L} \left( d-\frac{\dot v}{g}h_g \right) - T_{h\_real\_front} \]
\[ T_{m\_basic\_rear} = \frac{m\dot vr}{2L} \left( c+\frac{\dot v}{g}h_g \right) - T_{h\_real\_rear} \]
biçiminde tanımlanmaktadır.
Hidrolik tork değiştirilirken motor ABS kontrolü geçici kimi kapatılmakta; hidravlik ayar tamamlandığında tekrar etkinleştirilmektedir. Tədqiqatçılar bu mantığı iki aktuatorün birbirine karşı tədqiqatsını önlemek üçün kullanmaktadır.
Tədqiqatın desteklediği əsas nəticələr
- Düşük əyləcləmə şiddətinde saf regenerativ motor əyləcləməsi yüksek enerji geri kazanım nisbətları sağlamıştır.
- Enerji geri kazanım nisbəti üç əyləcləmə şiddətinde də başlangıç hızı yükseldikçe artmıştır.
- Frenleme şiddeti yükseldikçe hidravlik əyləcin payı arttığı üçün geri kazanım nisbəti düşmüştür.
- Düşük tutunmalı simulyasiyalarda hidravlik tork sabit tutulurken yalnız motor torkunun değiştirilmesiyle sürüşmə nisbəti hedef bölgə yakınında kontrol edilebilmiştir.
- Saf motor torklu ABS, yaş asfalt senaryosunda geleneksel koordineli ABS'ye görə daha fazla enerji geri kazanmıştır.
- Geleneksel koordineli ABS bazı geçici tepki ölçütlerinde saf motor kontrolünden az miktarda daha iyi kalmıştır.
- %84 HCU valf iş dövrü fiziksel hidravlik testte hedef təkər silindri basıncını uygun şəkildə izlemiştir.
- 30 km/h quru asfalt real nəqliyyat vasitəsi testinde 10 km/h altına inildiğinde motor generator cərəyanının təxminən sıfıra düşmesi, aşağı sürət geçiş mantığını destoynaqiştir.
Tədqiqatın göstermediği nəticələr
- Saf motor torklu ABS'nin bütün real yol səthlerinde güvenli olduğu fiziksel nəqliyyat vasitəsi testləriyle gösterilmemiştir.
- Düşük tutunmalı kar, buz və ya yaş asfalt üzərində real nəqliyyat vasitəsi ABS doğrulaması yapılmamıştır.
- Tam elektro-hidravlik mürəkkəb əyləcləmə real nəqliyyat vasitəsi üzərində bütün simulyasiya şərtlərıyla doğrulanmamışdır.
- Tədqiqat ticari nəqliyyat vasitəsi fonksiyonel təhlükəsizlik sertifikasiyası və ya homoloqasiya sonucu sunmamaktadır.
- Enerji geri kazanımındaki artım real sürüş çevrimi mənzil artımına dönüştürülmemiştir.
- Daha yüksək güclü təkərdaxili motorlarda eyni kontrol performansının korunacağı eksperimental kimi gösterilmemiştir.
- Yeni HCU'nun uzun dönem aşınma, kirlenme, temperatur çevrimi və seri üretim dayanıklılığı dəyərlendirilmemiştir.
Tədqiqatın Yöntemi və Bulguları
Ortak Simulink–AMESim–CarSim platformau
Kontrol stratejisinin sayısal doğrulaması üç fərqli ortamın birlikdə kullanılmasıyla gerçəkləşdirilmişdir:
| Yazılım / model ortamı | Tədqiqatdaki vəzifə |
|---|---|
| Simulink | Fren kuvveti paylanmaı, ABS kontrolü və genel kontrol algoritması. |
| AMESim | Tekerlek içi motor, motor nəzarətçisi, batareya, regenerativ əyləc sistemi, əsas əyləc silindri və HCU'nun fiziksel modeli. |
| CarSim | Fren, süspansiyon, sükan, güc sistemi və nəqliyyat vasitəsi dinamikasıni içeren tam nəqliyyat vasitəsi modeli. |
Simulink ilə AMESim və CarSim arasındaki məlumat alışməlumatşi S-function arabirimleri üzərindən gerçəkləşdirilmişdir. Böylece nəzarətçi komutları fiziksel alt sistem modellərine gönderilmiş, nəqliyyat vasitəsi və sistem sensorlarinden əldə edilən siqnaller tekrar kontrol modeline aktarılmıştır.
Kaynakta məlumatlen nəqliyyat vasitəsi parametreleri
| Araç parametresi | Kaynak dəyəri | Kaynakta məlumatlen birim |
|---|---|---|
| Araç kütlesi | 1340 | kg |
| Dingil mesafesi | 2400 | m |
| İz genişliği | 1,45 | m |
| Kütle mərkəzi yüksekliği | 0,52 | m |
| Lastik yuvarlanma yarıçapı | 0,29 | m |
| Yaylanmış nəqliyyat vasitəsi kütlesi | 1200 | kg |
Kaynak içi not: Dingil mesafesi qaynaq Tablo 1'də açıq şəkildə “2400 m” kimi yazılmıştır. Verianla bu dəyəri tahmin yoluyla “2400 mm” və ya “2,4 m” kimi değiştirmemektedir; qaynaq üçündeki birim tutarsızlığı görünür bırakılmıştır.
Normal əyləcləmə simulyasiyaları nasıl kuruldu?
Tədqiqatçılar üç əyləcləmə şiddəti belirlemiştir:
- Düşük: z = 0,2
- Orta: z = 0,5
- Yüksek: z = 0,7
Her əyləcləmə şiddəti 40, 80 və 100 km/h başlangıç sürətlərında dəyərlendirilmiştir. Enerji geri kazanım nisbəti:
\[ \eta= \frac{E_r}{E_0} \times100\% \]
ilə hesablanmışdır. \(E_r\) geri qazanıla bilən/geri qazanılan enerji, \(E_0\) ise əyləcləmə sırasında tüketilen toplam kinetik enerji kimi kullanılmaktadır.
Verianla Live: Frenleme şiddeti və başlangıç hızına görə enerji geri qazanımı
Aşağıdaki dəyərlər qaynaq tədqiqatın Tablo 2–4 nəticələridır. Aynı başlangıç hızında əyləcləmə şiddəti yükseldikçe hidravlik əyləc katkısı artmakta və regenerativ enerji nisbəti azalır.
| Başlangıç hızı (km/h) | Düşük şiddet z=0,2 — geri kazanım (%) | Orta şiddet z=0,5 — geri kazanım (%) | Yüksek şiddet z=0,7 — geri kazanım (%) |
|---|---|---|---|
| 40 | 57,9 | 26,3 | 20,3 |
| 80 | 76,2 | 37,1 | 33,5 |
| 100 | 79,1 | 39,3 | 36,4 |
Verianla Live: Bu nisbətlar sayısal birgə simulyasiya nəticələridır; real nəqliyyat vasitəsi enerji geri kazanım ölçmələri değildir.
Düşük şiddetli əyləcləmədə ne oldu?
z=0,2 şərtinda nəqliyyat vasitəsi 10 km/h'nin üzərində olduğu sürece bütün əyləc torku təkərdaxili motorlardan sağlanmıştır. Hidrolik tork sıfır tutulmuş və nəqliyyat vasitəsi sürəti 10 km/h'nin altına indiğinde hidravlik əyləc devreye girmiştir.
| Başlangıç hızı | Tüketilen kinetik enerji | Geri kazanılan enerji | Enerji geri kazanım nisbəti |
|---|---|---|---|
| 40 km/h | 82,1 kJ | 47,5 kJ | %57,9 |
| 80 km/h | 328,4 kJ | 250,2 kJ | %76,2 |
| 100 km/h | 513,1 kJ | 405,9 kJ | %79,1 |
Kaynakta yavaşlama təxminən −0,2g seviyesinde tutulmuş və motor–hidravlik geçişinin aydın bir yavaşlama kesintisi oluşturmadığı göstərilmişdir.
Orta şiddetli əyləcləmə nəticələri
z=0,5 şərtinda motor və hidravlik tork birlikdə uygulanmış, hedef yavaşlama təxminən −0,5g olmuştur.
| Başlangıç hızı | Tüketilen kinetik enerji | Geri kazanılan enerji | Enerji geri kazanım nisbəti |
|---|---|---|---|
| 40 km/h | 82,1 kJ | 21,6 kJ | %26,3 |
| 80 km/h | 328,4 kJ | 121,9 kJ | %37,1 |
| 100 km/h | 513,1 kJ | 201,6 kJ | %39,3 |
Hidrolik əyləc enerjiyi geri kazanamadığı üçün eyni başlangıç sürətlərında z=0,2 şərtina kıyasla batareya SOC artımı və enerji geri qazanım nisbəti daha düşüktür.
Yüksek şiddetli əyləcləmə nəticələri
z=0,7 şərtinda hedef yavaşlama təxminən −0,7g kimi tutulmuş və elektro-hidravlik mürəkkəb əyləc sistemi istifadə edilmişdir.
| Başlangıç hızı | Tüketilen kinetik enerji | Geri kazanılan enerji | Enerji geri kazanım nisbəti |
|---|---|---|---|
| 40 km/h | 82,1 kJ | 16,7 kJ | %20,3 |
| 80 km/h | 328,4 kJ | 110,1 kJ | %33,5 |
| 100 km/h | 513,1 kJ | 186,6 kJ | %36,4 |
En yüksek əyləcləmə şiddətinde motor hâlâ enerji geri qazanımına katılmakla birlikdə hidravlik əyləc payının büyümesi nedeniyle enerji geri qazanım nisbəti orta və düşük şiddetli şərtlərdan düşük kalmıştır.
Tekrarlı simulyasiyaların istatistikleri
Kaynak üç təkrarlı simulyasiyadan standart sapmalar və geri qazanılan enerji üçün %95 güven aralıqları raporlamaktadır. Düşük şiddette 100 km/h şərti üçün orta geri kazanım %79,1, standart sapma %0,9 və geri qazanılan enerji üçün %95 etibar intervalı 404,5–407,3 kJ'dir.
Ancaq qaynaq metni “orta mutlak kayma xətası %1,5'in altında” ifadesini kullanırken Tablo 5'te z=0,7 üçün 40 km/h'də %1,6 və 100 km/h'də %1,7 dəyərləri bulunmaktadır. Bu nedenle daha doğru qaynaq-sadık nəticə, cədvəldaki teksturaz şərtda orta mutlak kayma xətasının %1,0 ilə %1,7 arasında olduğudur; qaynaq metnindeki “%1,5'in altında” cümlesi cədvəlyla tam kimi uyuşmamaktadır.
Sıkıştırılmış kar simulyasiyaunda ABS ne yaptı?
Düşük tutunmalı yol üçün yapışma əmsalı \(\mu=0,2\), başlangıç hızı 70 km/h və hedef əyləcləmə şiddəti z=0,5 kimi seçilmiştir.
Şekil 21'də təkər kilidlənməye başladığında hidravlik torkun təxminən sabit kaldığı və motor torkunun yüksek tezliklı şəkildə değiştirilerek sol ön təkər sürüşmə nisbətinın təxminən %13 civarında tutulduğu gösterilmektedir.
Kaynak bu şərtda ilk aşamada motorun təxminən −350 N·m regenerativ tork ürettiğini belirtmektedir. Hidrolik tork hədd seviyesine ulaşınca valf kapatılmakta və ABS düzəltməsinin tamamı motor üzərindən yürütülmektedir.
Kaynak içi mühüm tutarsızlık: Şekil 21 əvvəlsindeki kısa açıklama yavaşlamayı təxminən “−2g” kimi yazmaktadır. Aynı sayfadaki ayrıntılı paragraf ise \(\mu=0,2\) üçün təxminən −2 m/s² vermektedir. Verianla bu iki ifadeden birini sessizce diğerinin yerine kullanmamaktadır.
Değişkən aşağı tutunmada kayma kontrolü
Yol yapışma əmsalı 0,2 ilə 0,3 arasında sürekli değiştirilerek yapılan simulyasiyada sürüşmə nisbəti yalnız motor torku kontrolüyle təxminən %14 civarında tutulmuştur. Tədqiqatçılar bunu stratejinin kiçik yapışma əmsalı değişimlerine karşı dayanıklılığının göstergesi kimi yorumlamaktadır.
Islak asfaltta ABS sonucu
Islak asfalt şərtinda yapışma əmsalı \(\mu=0,5\), başlangıç hızı 70 km/h və hedef əyləcləmə şiddəti z=0,8'dir. Şekil 23'ün açıklamasında sürüşmə nisbətinın təxminən %17 seviyesinde yalnız motor torkuyla kontrol edildiği və hidravlik torkun sabit kaldığı belirtilmektedir.
Değişken yaş asfalt yapışmasında da qaynaq təxminən %17 sürüşmə nisbətinın korunabildiğini bildirmektedir.
Geleneksel ABS ilə saf motor ABS nasıl karşılaştırıldı?
Tədqiqat, həm motor həm hidravlik torku sürekli değiştiren geleneksel koordineli ABS yanaşmasını yalnız motor torkunu değiştiren önerilen stratejiyle karşılaştırmıştır.
| Performans ölçütü | Motor + hidravlik koordineli ABS Islak asfalt, µ=0,5 | Saf motor ABS Islak asfalt, µ=0,5 | Saf motor ABS Sıkıştırılmış kar, µ=0,2 | Islak asfalt → sıxılmış qar geçişi |
|---|---|---|---|---|
| ABS aktivasyon zamanı | 0,22 s | 0,25 s | 0,28 s | 0,26 s |
| Yerleşme süresi | 0,65 s | 0,70 s | 0,80 s | 0,75 s |
| Aşım | %6,5 | %7,8 | %8,4 | %8,1 |
| Kararlı durum kayma xətası | ±%1,2 | ±%1,3 | ±%1,5 | ±%1,4 |
| ABS sırasında geri qazanılan enerji | 18,2 kJ | 41,5 kJ | 48,5 kJ | 44,8 kJ |
| Ortalama sürüşmə nisbəti | %19,2 | %19,5 | %15,8 | %17,5 |
Islak asfalt müqayisəsında saf motor ABS'nin geri kazandığı 41,5 kJ, koordineli üsulun 18,2 kJ dəyərinin iki katından fazladır. Buna qarşılıq koordineli kontrol 0,22 s ilə biraz daha erken ABS aktivasyonu, 0,65 s ilə daha kısa yerleşme və %6,5 ilə daha düşük həddən artıq yüksəlmə göstərmişdir.
Bu nedenle qaynaq nəticələri saf motor kontrolünü “her açıdan daha iyi” göstermemektedir. Asıl ödünleşim, kiçik bir geçici tepki performansı kaybına karşı daha yüksek regenerativ enerji və daha az hidravlik valf hareketidir.
Kaynak içi ikinci sürüşmə nisbəti tutarsızlığı: Tədqiqat hədəf sürüşmə bölgəsini %13–17 kimi tanımlamakta və Şekil 23 metninde yaş asfaltta təxminən %17 bildirmektedir; buna karşın Tablo 6 saf motor–yaş asfalt sütununda orta sürüşmə nisbəti %19,5'tir. Bu iki nəticə ayrı qaynaq dəyərləri kimi korunmalıdır.
Hidrolik sistemin fiziksel testi
HCU'nun təkər silindri basıncını hedef basınca taşıyabilmesi həmçinin fiziksel düzenekte sınanmıştır. Valf kontrol siqnalinin iş dövrü değiştirilmiş və fərqli təzyiq reaksiyaları ölçülmüşdür.
Kaynak, %84 iş dövründe hedef izleme davranışının uygun olduğunu belirtmektedir. Şekil 28'də təxminən 20, 30 və 40 barlık basamaklı hedeflerin real HCU basıncı tarafından izlenme davranışı gösterilmektedir.
Gerçek nəqliyyat vasitəsi testi neyi doğruladı?
Gerçek nəqliyyat vasitəsi testi quru asfalt üzərində 30 km/h başlangıç hızında gerçəkləşdirilmişdir. Bu təcrübəde əsas kimi saf motor regenerativ əyləcləmə modu dəyərlendirilmiştir.
Motor sürüş modundayken qaynaq işaret tanımına görə cərəyan negatiftir; generator/regenerativ modda cərəyan pozitiftir. Araç 30 km/h'ye çıktıktan sonra regenerativ əyləcləmə uygulanmış və motor generator durumuna geçmiştir.
Şekil 32 və 33'te nəqliyyat vasitəsi sürəti 10 km/h'nin altına düştüğünde motorun ürettiği pozitif geri besleme cərəyanının təxminən sıfıra indiği gösterilmektedir. Tədqiqatçılar bu sonucu v ≤ 10 km/h olduğunda motor əyləcini kademeli geri çekip hidravlik əyləce geçme stratejisinin eksperimental gerekçesi kimi kullanmaktadır.
Bu təcrübə, real nəqliyyat vasitəsita aşağı tutunmalı ABS kontrolünün fiziksel doğrulaması değildir. Kaynağın nəticə bölümü də real nəqliyyat vasitəsi doğrulamasının regenerativ əyləcləmə moduyla məhdud kaldığını və kompleks səthlerde mürəkkəb əyləcləmə ilə ABS testlərinin gelecekte yapılması gerektiğini açıq şəkildə belirtmektedir.
Gerçek nəqliyyat vasitəsi siqnallerine uygulanan filtr
Araç hızı dört təkər sürəti siqnalinden hesaplandığı və motor cərəyanında dalgalanmalar bulunduğu üçün tədqiqatda birinci dərəcəli filtr istifadə edilmişdir:
\[ Y_n= \alpha X_n+ (1-\alpha)Y_{n-1} \]
Kaynak α=0,05, 0,1 və 0,2 dəyərlərini karşılaştırdığını və sonrakı analizlerde α=0,1 kullandığını belirtmektedir.
Kaynak içi matematiksel anlatım notu: Denklemde α büyüdükçe mövcud ölçmə \(X_n\)'nin ağırlığı birbaşa büyümektedir. Buna karşın qaynaq metni daha böyük α'nın daha fazla yumuşatma və daha fazla gecikmə oluşturduğunu, α=0,2'nin aşırı gecikməye yol açtığını yazmaktadır. Denklem ilə sözel yorum eyni yönde görünmediği üçün Verianla bu kısmı sessizce yeniden yorumlamamaktadır; yalnız qaynaqta seçilen α=0,1 dəyəri aktarılmaktadır.
Tədqiqatın mühəndislik baxımından ana mesajı nedir?
Tədqiqatın əsas katkısı yalnız regenerativ əyləc torkunu artırmak değildir. Önerilen arxitektura, hidravlik əyləc sistemini hızlı ABS modulasyonundan böyük ölçüde ayırmakta və təkər sürüşməsi düzəltməsini tekerlek içi motorun hızlı tork cevabına bırakmaktadır. Böylece hidravlik əyləc əsas torku sağlarken elektrik motoru həm rejenerasyon həm də ince toplam tork ayarı üçün kullanılmaktadır.
Bu fikir simulyasiyada enerji geri qazanımı baxımından güçlü nəticə vermiştir; xüsusilə yaş asfalt ABS müqayisəsında 41,5 kJ'a karşı 18,2 kJ fərqı dikkat çekicidir. Bununla birlikdə tədqiqatçılar fiziksel real nəqliyyat vasitəsi doğrulamasının henüz bütün ABS və bilhədd əyləc şərtlərını əhatəadığını açıq şəkildə kabul etmektedir. Dolayısıyla üsulun nihai dəyəri, daha yüksək güclü təkərdaxili motorlar, HIL testləri, əyləc stendi və aşağı tutunmalı real yol təcrübələri tamamlandığında daha güvenilir şəkildə dəyərlendirilebilecektir.
Mənbə və Metod Qeydi
Tam özgün tədqiqat adı: Braking Force Coordination Control for In-Wheel Motor Drive Electric Vehicles with Electro-Hydraulic Composite Braking System
Müəlliflər və sıraları: Huichen Li; Liqiang Jin; Jianhua Li; Feng Xiao; Zhongshu Wang; Guangming Zhang.
Eş katkı/bərabər birinci müəllif: Kaynakta belirtilmemiştir.
Sorumlu yazar: Feng Xiao.
Kurumlar:
1. School of Vehicle Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China.
2. SAIC Motor Corp. Technology Center, Shanghai 201804, China.
Kaynak türü: Hakemli tədqiqat makalesi. Yöntem; matematiksel modelləşdirmə, Simulink–AMESim–CarSim birgə simulyasiyau, fiziksel HCU testi və məhdud real nəqliyyat vasitəsi təcrübəini birleştirmektedir.
Dergi: Vehicles.
Yayınevi: MDPI.
Cilt / sayı / makale numarası: 7 / 4 / 119.
DOI: 10.3390/vehicles7040119
Gönderim tarihi: 16 Ağustos 2025.
Revizyon tarihi: 28 Eylül 2025.
Kabul tarihi: 13 Ekim 2025.
Yayın tarihi: 17 Ekim 2025.
Resmî nəşr bağlantısı: https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/119
DOI bağlantısı: https://doi.org/10.3390/vehicles7040119
Lisans: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Finansman: Guangxi Science and Technology Major Program, Grant No. Guike AA23062067.
Veri erişilebilirliği: Verilerin makul talep üzerine məsul müəllifdan edinilebileceği; devam eden tədqiqat nedeniyle kamuya açık olmadığı qeyd edilmişdir.
Çıkar damşması: Guangming Zhang'ın SAIC Motor Corp. Technology Center çalışanı olduğu qeyd edilmişdir. Diğer müəlliflər ticari və ya finansal maraqlar toqquşması oluşturabilecek bir əlaqə olmadığını beyan etmiştir.
Yazar katkıları: Kavramsallaştırma Huichen Li və Liqiang Jin; üsul Huichen Li və Jianhua Li; proqram təminatı Jianhua Li; doğrulama Huichen Li, Jianhua Li və Feng Xiao; biçimsel analiz Huichen Li; tədqiqat Feng Xiao; qaynaqlar Feng Xiao və Zhongshu Wang; məlumat düzenleme Feng Xiao və Guangming Zhang; ilk taslak Huichen Li; gözden geçirme və düzenleme Liqiang Jin ilə Zhongshu Wang; görselleştirme Guangming Zhang; danışmanlık Liqiang Jin; proje yönetimi və maliyyələşmə temini Feng Xiao tarafından gerçəkləşdirilmişdir.
Gerçek nəqliyyat vasitəsi doğrulamasının sərhədi: Fiziksel nəqliyyat vasitəsi təcrübəi ağırlıklı kimi 30 km/h başlangıç hızındaki quru asfalt saf regenerativ əyləcləmə şərtiyla məhduddur. Düşük yapışmalı səthlerde saf motor ABS, bütün mürəkkəb əyləcləmə modları və değişken səth geçişleri real nəqliyyat vasitəsi üzərində tam kimi doğrulanmamışdır.
Kaynak içi dingil mesafesi notu: Tablo 1, wheel base dəyərini 2400 və birimini “m” kimi vermektedir. Kaynak bu ifadeyi başqa yerde açıq şəkildə düzəltməmektedir; Verianla tahmin yoluyla birim değiştirmemiştir.
Kaynak içi yavaşlama notu: Şekil 21 ətrafındaki bir cümle düşük yapışmalı şərt üçün təxminən −2g yavaşlama belirtirken hemen sonrakı ayrıntılı açıklama təxminən −2 m/s² vermektedir. Her iki ifade eyni qaynaqta bulunduğundan tutarsızlık açıq şəkildə qeyd edilmişdir.
Kaynak içi kayma xətası notu: Tablo 5 əvvəlsindeki mətn orta mutlak kayma xətasının %1,5'in altında kaldığını belirtmektedir; ancaq eyni cədvəlda z=0,7 üçün %1,6 və %1,7 nəticələri vardır.
Kaynak içi ABS sürüşmə nisbəti notu: Hedef kayma aralığı %13–17 və Şekil 23 açıklamasındaki yaş asfalt dəyəri təxminən %17 iken Tablo 6, saf motor kontrolü altında yaş asfalt üçün orta %19,5 sürüşmə nisbəti vermektedir.
Kaynak içi filtr notu: Denklem 26'daki α ağırlıklandırması ilə α'nın yumuşatma və gecikmə etkisini açıklayan sözel bölüm arasında görünür bir yön tutarsızlığı vardır. Kaynakta istifadə edilən α=0,1 dəyəri korunmuş, mekanizma Verianla tarafından sessizce düzeltilmemiştir.
Bilimsel içerik sərhədi: Bu Verianla makalesindeki HCU yapısı, tənlikler, əyləcləmə modları, kontrol algoritması, enerji geri kazanım nisbətları, kayma nisbətları, ABS müqayisəları, hidravlik testler və real nəqliyyat vasitəsi nəticələri yalnız incelenen tədqiqatya dayanmaktadır. Dış qaynaq yalnız bibliyoqrafik kimlik və rəyli nəşr durumunun doğrulanması amacıyla istifadə edilmişdir.
Verianla Live v0.2 notu: Fren kontrol süreci və enerji geri qazanımı müqayisəları görünür HTML cədvəllarında tutulmuştur. Makale HTML'sine Live SVG, JavaScript, inline event handler və ya data-vlive-* alanı eklenmemiştir. Etkileşimli SVG katmanı site səviyyəsindeki ortak məlumatanla-live.js v0.2 motoru tarafından tədqiqat zamanında oluşturulabilir; JavaScript tədqiqatsa bile elmi cədvəllar və ana tapıntılar okunabilir kalır.
Şərh yazın
E-poçt ünvanınız yayımlanmayacaq. Məcburi sahələr * ilə işarələnib