Бул изилдөө электр унааларынын асма системаларында адатта басаңдатуу учурунда жоголуп кетүүчү термелүү энергиясын электр генератору аркылуу кайра калыбына келтиргенде канча электр энергиясын өндүрүүгө болорун жана бул процесстин жүргүнчүлөрдүн ыңгайлуулугу менен кандай өз ара байланышта болорун MATLAB/Simulink негизиндеги интеграцияланган модель аркылуу изилдейт. Регенеративдүү асма — дөңгөлөк менен унаа кузовунун ортосундагы салыштырмалуу тик кыймылды механикалык же электромеханикалык өткөрүү системасы аркылуу генератордун кыймылына айландырып электр энергиясын өндүргөн; генератордо пайда болгон каршы моменттин эсебинен ошол эле учурда асмага кошумча басаңдатуучу күч берген энергияны кайра калыбына келтирүү системасы.

Изилдөөдө 22 kWh батареясы жана 125 kW электр кыймылдаткычы бар компакт электр унаасынын узунунан динамикалык модели; sprung жана unsprung массаларын камтыган 2 эркиндик даражалуу quarter-car асма модели жана explicit генератор динамикасы бирдиктүү симуляциялык алкакта бириктирилген. Унаа модели NEDC айдоо цикли менен салыштырылганда 0,1175 kWh/km эталондук керектөөгө каршы 0,1167 kWh/km натыйжа берген жана булакта %1 ден төмөн четтөө менен тастыкталды деп кабыл алынган. Асма модели да адабияттагы ramp жана step жооптору менен салыштырылган.

Система 2–50 km/sa ылдамдык аралыгында жарым тегерек жана трапеция сымал ылдамдык тосмолору, ошондой эле ISO 8608 Class A жана Class B стохастикалык жол профилдеринде сыноодон өткөрүлгөн. Жалгыз тосмолордо максималдуу кайра калыбына келтирүү жарым тегерек үчүн 0,406 Wh, трапеция үчүн 0,659 Wh деп эсептелген. Үзгүлтүксүз ISO Class B жолунда булак модели 2 km/sa ылдамдыкта 70,4 Wh/km энергияны кайра калыбына келтирүү көрсөткүчүн билдирет. Бирок ISO жол профили quarter-car моделине тышкы тик негиздик козголуу катары берилгенде жолдун тегиз эместигинин узунунан кыймылдатуу энергиясына тийгизген таасири моделге байланыштырылган эмес. Ошондуктан үзгүлтүксүз жол боюнча жыйынтыктарды реалдуу унаада түздөн-түз таза батарея утушу же жүрүү аралыгынын көбөйүшү катары чечмелөөгө болбойт.

Регенеративдүү Асма Электр Энергиясын Кантип Өндүрөт?

Салттуу пассивдүү асмада жолдун тегиз эместигинен пайда болгон термелүү энергиясынын олуттуу бөлүгү амортизатордун ичинде жылуулукка айланат. Регенеративдүү асмада болсо унаа кузову менен дөңгөлөктүн ортосундагы салыштырмалуу тик кыймыл генераторго берилет. Генератор бул кыймылдан электр энергиясын өндүрүп жатканда Lenz мыйзамына ылайык кыймылга каршы багытталган электромагниттик момент да пайда болот. Бул каршы таасир механикалык өткөрүү аркылуу асмага кайра кайтып, кошумча басаңдатуучу күчтү түзөт.

Изилдөөнүн негизги айырмасы — энергия өндүрүүнү асманын кыймылынан көз карандысыз кийинки эсептөө катары карабагандыгында. Генератордун электромагниттик каршы таасири түздөн-түз асманын динамикасына кайра байланыш катары берилет.

Электромеханикалык өзгөртүү чынжыры

Асманын sprung жана unsprung массаларынын ортосундагы салыштырмалуу ылдамдык:

\[ \dot z_s-\dot z_u \]

түрүндө аныкталат.

Бул ылдамдык жогорку өткөрүү катышы \(G\) аркылуу генераторго берилет жана back-EMF:

\[ V_{emf}(t) = k_eG \left( \dot z_s(t)-\dot z_u(t) \right) \]

түрүндө моделденет.

Генератор чынжырындагы ток:

\[ I(t)= \frac{V_{emf}(t)} {R_{int}+R_L} \]

аркылуу эсептелет.

Бул жерде \(R_{int}\) — генератордун ички каршылыгы, ал эми \(R_L\) — электр жүгүнүн каршылыгы.

Электр тогунан пайда болгон каршы момент механикалык тарапка кайра байланыш аркылуу берилип, булакта:

\[ F_{reg}(t) = \frac{k_t I(t)G} {\eta_m} \]

регенеративдүү басаңдатуучу күчтү түзөт.

Электр жүгүнө берилген таза кубат:

\[ P_{net}(t) = I^2(t)R_L \]

жана жалпы кайра калыбына келтирилген энергия:

\[ E_{regen} = \int_{t_0}^{t_f} P_{net}(t)\,dt \]

түрүндө эсептелет.

Генератор моделинде колдонулган параметрлер

Булакта бул параметрлердин ичинен өзгөчө \(k_e\) жана \(k_t\) үчүн ачык бирдик берилген эмес. Ошондуктан теңдемелерди кайра түзүүгө мүмкүн болгону менен, параметрлерди башка генераторлорго физикалык жактан колдонуу үчүн кошумча аныктама талап кылынат.

2-DOF Quarter-Car Модели Эмнени Билдирет?

Quarter-car модели унаанын бир дөңгөлөк бурчун чагылдырып, унаа кузовунун төрттөн бир массасын sprung mass, дөңгөлөктү жана ага байланышкан бөлүктөрдү unsprung mass катары эсептейт. Бул ыкма толук унаа моделине караганда кыйла жөнөкөй болгону менен, асманын тик кыймылын, кузовдун ылдамдануусун, дөңгөлөктүн кыймылын жана асманын иш жүрүшүн изилдөөдө кеңири колдонулат.

Булак моделинин параметрлери

Баштапкы учурда унаа статикалык тең салмакта деп кабыл алынат:

\[ z_s(0)=0,\qquad \dot z_s(0)=0 \]

\[ z_u(0)=0,\qquad \dot z_u(0)=0. \]

Булак PDF файлынын 4. бетиндеги 4-сүрөт бул системаны унаа кузову, \(m_s\), \(m_u\), пружиналар жана басаңдаткычтар менен механикалык түрдө көрсөтөт. Ошол эле беттеги 5-сүрөт анын MATLAB/Simulink блок моделин берет.

Динамикалык моделди текшерүү

Quarter-car моделинин ramp жана step кириштерине берген дөңгөлөк жана кузов жылышынын жооптору адабияттагы эталондук модель менен салыштырылган. Булак 6-сүрөттө жооптор окшош термелүү жана басаңдоо жүрүм-турумун көрсөткөнүн билдирет.

FFT негизиндеги transmissibility талдоосунда системанын эң жогорку өткөрүү мааниси болжол менен:

1,19 Hz

чамасында табылган. Булак ошондой эле displacement transmissibility жагынан болжол менен 15 Hz чамасында күчтүү басаңдоо жүрүм-туруму байкалганын белгилейт.

Электр Унаасынын Модели Кантип Текшерилди?

Узунунан модель унаанын аэродинамикалык каршылыгын, тоголонуу каршылыгын, жолдун эңишин, инерция күчүн жана электр күч берүү тутумунун мүнөздөмөлөрүн колдонуп, максаттуу ылдамдыкты камсыз кылуу үчүн керектүү моментти жана батарея энергиясын эсептейт.

Эталондук электр унаасынын NEDC энергия керектөөсү:

\[ 0,1175\ {\rm kWh/km} \]

деп кабыл алынган.

Simulink моделинин ошол эле NEDC циклиндеги 11 km жыйынтыгы:

\[ 0,1167\ {\rm kWh/km} \]

болгон.

Бул эки маанинин салыштырмалуу айырмасы болжол менен %0,68 жана булак муну %1 ден төмөн текшерүү четтөөсү катары баалайт.

ISO 8608 Жол Тегиз Эместигинин Модели Кантип Түзүлөт?

Жолдун тегиз эместиги жалгыз тосмолор менен гана чектелбейт. Реалдуу жол бети ар кандай толкун узундуктарындагы көптөгөн тегиз эместиктердин кошулмасынан турат. Изилдөө бул үзгүлтүксүз козголууну ISO 8608 мейкиндиктик кубаттын спектралдык тыгыздыгы ыкмасы менен түзөт.

Булак:

\[ G_q(n)= G_q(n_0) \left( \frac{n}{n_0} \right)^{-w} \]

байланышын колдонот.

Бул жерде:

• \(n\): мейкиндиктик жыштык,
• \(n_0=0,1\;{\rm m^{-1}}\): эталондук мейкиндиктик жыштык,
• \(G_q(n_0)\): жол классын аныктаган тегиз эместик коэффициенти,
• \(w\): адатта 2 деп алынган waviness exponent

мааниси.

Андан кийин PSD кокустук фазалуу multisine профилине айландырылат:

\[ z(x)= \sum_{k=1}^{N} A_k \cos(2\pi n_kx+\theta_k). \]

Ар бир гармониканын амплитудасы:

\[ A_k= \sqrt{ 2G_q(n_k)\Delta n } \]

түрүндө эсептелет.

Кокустук фазалар туруктуу seed менен түзүлгөндүктөн, бир эле жол классы кайра симуляцияланганда ошол эле профиль алынат.

Эмне үчүн Class A жана Class B гана колдонулган?

Булак адегенде ISO Class A–F профилдерин түзөт. PDF файлынын 7. бетиндеги 9-сүрөт класс жогорулаган сайын жолдун тик амплитудалары абдан тез өсөрүн көрсөтөт.

Изилдөөдө типтүү жеңил унаа асмасынын иш диапазону болжол менен:

\[ \pm0,08\ {\rm m} \]

менен чектелген.

C–F класстары түзгөн жол козголуулары салттуу жеңил унаа асмасы үчүн реалдуу иш диапазонунан ашат деген негизде кийинки энергия талдоолорунда Class A жана Class B гана колдонулган.

Изилдөөнүн Ыкмасы жана Жыйынтыктары

Жарым тегерек түрүндөгү ылдамдык тосмосу

Жарым тегерек тосмонун максималдуу бийиктиги болжол менен 0,05 m. Модель тосмодон 2, 5, 10, 20, 30, 40 жана 50 km/sa ылдамдыктарында өткөрүлгөн.

Эң жогорку кайра калыбына келтирүү 2 km/sa ылдамдыкта 0,406 Wh. Булак төмөн ылдамдыкта асманын жол профили менен узагыраак убакыт өз ара аракеттенишин энергия өндүрүшүнүн өсүшүнүн негизги себеби катары түшүндүрөт.

Кузовдун жылышы ылдамдык жогорулаган сайын азаят, бирок булак тик ылдамдануу көбөйүп, ыңгайлуулук начарлай турганын билдирет.

Трапеция түрүндөгү ылдамдык тосмосу

Трапеция тосмосунун бийиктиги болжол менен 0,1 m жана ал жарым тегерек мисалына караганда узагыраак жол козголуусун түзөт.

Таблицадагы максималдуу энергия:

5 km/sa → 0,659 Wh

деп көрсөтүлгөн.

Булактын ырааттуулугу боюнча эскертүү: 4-таблицанын алдындагы текстте “highest energy gain rate was obtained at 20 km/h” деп айтылат. Бирок 4-таблица жана макаланын жыйынтык бөлүмү жалпы максималдуу энергияны кайра калыбына келтирүүнү 5 km/sa ылдамдыкта 0,659 Wh деп берет.

ISO 8608 Class A жыйынтыгы

Моделдин негизги тенденциясы ачык: унаанын ылдамдыгы өскөн сайын эсептелген кайра калыбына келтирилген энергия олуттуу азаят.

ISO 8608 Class B жыйынтыгы

Тегиз эместиги жогору Class B жолу Class A жолуна караганда күчтүүрөөк тик козголуу жараткандыктан, бардык ылдамдыктарда кайра калыбына келтирүү маанилери жогору болот.

70,4 Wh/km Реалдуу Электр Унаасында Таза Батарея Утушун Билдиреби?

Түздөн-түз жок. ISO 8608 талдоосунда жол профили quarter-car асмасына тышкы тик негиздик козголуу катары берилген жана ыкма бөлүмүндө жолдун узунунан эңиши менен унаанын алдыга кыймыл динамикасы бул козголууну эсептөөдө эске алынбаганы көрсөтүлгөн. Ал эми таблицада берилген унаа керектөөсү өзүнчө узунунан электр унаа моделинен алынат. Ошондуктан тик жол козголуусун пайда кылууга керектүү механикалык энергия ошол эле жабык энергия бюджетинин ичинде батареянын керектөөсүнө кайра байланышкан эмес.

Бул айырма өзгөчө 2 km/sa жыйынтыгында даана көрүнөт. Class B моделинде 29,6 Wh/km кыймылдатуу керектөөсүнө каршы 70,4 Wh/km асма энергиясын кайра калыбына келтирүү эсептелет. Бул жыйынтык моделдин ичиндеги регенеративдүү генератор тик козголуудан канча электр энергиясын өндүргөнүн көрсөтөт; реалдуу унаанын жалпы энергия бюджетинде ошол эле көлөм бекер таза энергия катары пайда болорун көрсөтпөйт.

Реалдуу унаада жолдун тегиз эместигине байланышкан тик кыймылдын энергиясы дөңгөлөк-road өз ара аракети, тоголонуу каршылыгы, асмадагы жоготуулар жана унаанын алдыга кыймыл энергиясы менен бирге бааланууга тийиш. Толук энергия эсеби үчүн узунунан жана тик динамика энергия агымы боюнча жабык түрдө байланышышы керек.

Жүрүү Ыңгайлуулугу менен Энергияны Кайра Калыбына Келтирүүнүн Ортосунда Эмне Үчүн Тең Салмак Бар?

Асманын чоңураак кыймылы генераторду күчтүүрөөк козгоп, көбүрөөк электр энергиясын өндүрүү мүмкүнчүлүгүн берет. Бирок ошол эле кыймыл унаа кузовуна жогорку тик ылдамдануу түрүндө берилсе, жүргүнчүнүн ыңгайлуулугу начарлашы мүмкүн. Ошондуктан максималдуу электр энергиясын өндүрүү жана кузовдун минималдуу ылдамдануусу бир эле долбоорлоо максаты эмес.

Изилдөө ыңгайлуулукту ISO 2631 ыкмасынан алынган ылдамдануу диапазондору менен баалайт.

Бул диапазондордун айрым бөлүктөрү бири-бирин кайталайт. Булак кайталанган ылдамдануу кайсы бир гана категорияга киргизилерин өзүнчө түшүндүрбөйт.

Изилдөө колдогон жыйынтыктар

• Электромеханикалык регенеративдүү басаңдатуучу күч асманын кыймылына кайра байланыш аркылуу кошулуп моделдениши мүмкүн.
• Узунунан электр унаа модели NEDC энергия керектөөсүн болжол менен %1 ден төмөн айырма менен кайра берет.
• 2-DOF quarter-car модели адабияттагы ramp жана step жүрүм-турумуна окшош динамикалык жооп көрсөтөт.
• Жалгыз тосмолордо төмөн ылдамдыктар жалпысынан көбүрөөк энергияны кайра калыбына келтирүүгө мүмкүндүк берет.
• Жарым тегерек тосмодо эң жогорку кайра калыбына келтирүү 0,406 Wh.
• Трапеция тосмодо таблицадагы эң жогорку маани 0,659 Wh.
• ISO Class B, Class A га караганда көбүрөөк регенеративдүү энергия өндүрөт.
• ISO A/B жыйынтыктарында унаанын ылдамдыгы 50 km/sa ге жеткенде кайра калыбына келтирилген энергия кескин азаят.
• Энергияны кайра калыбына келтирүү менен кузовдун ылдамдануусу/жүргүнчүнүн ыңгайлуулугу ортосунда долбоорлоо тең салмагы талап кылынат.

Изилдөө түздөн-түз далилдебеген жыйынтыктар

• Реалдуу электр унаасында 70,4 Wh/km таза батарея энергиясы алынары.
• Регенеративдүү асма унаанын жалпы керектөөсүнөн көбүрөөк энергия өндүрө алары.
• Бул жыйынтыктар төрт дөңгөлөктүү толук унаада ошол эле чоңдукта пайда болору.
• Реалдуу генератор, тиштүү механизм жана кубат электроникасы моделденген маанилердегидей эффективдүүлүктү камсыз кылары.
• Реалдуу жол бетинде ошол эле энергияны кайра калыбына келтирүү маанилери алынары.
• Батареяны кубаттоо электроникасы, rectifier/converter жана сактоо жоготуулары эсепке алынгандан кийин ошол эле Wh маанилери батареяга жетери.
• Модель бул изилдөөнүн алкагында физикалык регенеративдүү амортизатор прототиби менен эксперименталдык түрдө текшерилгени.

Келечектеги изилдөөлөр үчүн сунуштар

Авторлор кийинки изилдөөлөр үчүн:

• көбүрөөк жол шарттарын жана жогорку жүрүү ылдамдыктарын,
• унаанын салмак бөлүштүрүлүшүн жана асманын геометриясын,
• регенеративдүү, активдүү жана жарым активдүү асмаларды салыштырууну,
• predictive control ыкмаларын,
• жылдык унаа колдонуу боюнча реалдуу жүрүү аралыгына кошкон салымды баалоону,
• neuro-fuzzy сыяктуу өнүккөн башкаруу ыкмаларын камтыган толук унаа моделдерин,
• автономдуу унааларда энергияны кайра калыбына келтирүүнү жогорулатуучу маршрут жана айдоо стратегияларын

сунуш кылышат.

Булак жана Ыкма Жөнүндө Эскертүү

Түп нуска изилдөө: The Role of Regenerative Suspension in Energy-Efficient and Comfortable Electric Vehicle Driving

Авторлор: Veli Gökhan Demir; Efe Savran.

Жооптуу автор: Efe Savran.

Аффилиация 1: Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Balıkesir University, Balıkesir, Türkiye.

Аффилиация 2: Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Bursa Uludag University, Bursa, Türkiye.

Журнал: Engineering Perspective.

Том / Сан: 6(3).

Беттер: 344–353.

DOI: 10.64808/engineeringperspective.1886607

e-ISSN: 2757-9077.

Тапшырылган: 10 Февраль 2026.

Кайра кароо: 2 Апрель 2026.

Кабыл алынган: 25 Апрель 2026.

Расмий жарыяланган күнү: 9 Май 2026.

Макаланын түрү: Research Article.

Рецензиялоо: Engineering Perspective журналынын учурдагы саясаты кеминде эки көз карандысыз адис менен single-blind peer review колдонот.

Ачык жеткиликтүүлүк / лицензия: Журналдын саясаты изилдөө макалалары Creative Commons Attribution 4.0 International, CC BY 4.0 лицензиясы менен жарыяланарын көрсөтөт.

Негизги программалык камсыздоо: MATLAB/Simulink R2022b.

Негизги унаа модели: 1443 kg B-segment battery-electric vehicle, 125 kW / 250 Nm электр кыймылдаткычы, 22 kWh батарея.

Узунунан моделди текшерүү: NEDC эталону 0,1175 kWh/km; Simulink жыйынтыгы 0,1167 kWh/km; болжол менен %0,68 салыштырмалуу айырма.

Асма модели: 2-DOF quarter-car; sprung mass 365,4 kg; unsprung mass 43 kg; ks=24.000 N/m; cs=2126,4 Ns/m; ku=350.000 N/m; cu=1000 Ns/m.

Электромеханикалык модель: Асманын салыштырмалуу ылдамдыгы → генератор back-EMF → ток → жүк кубаты → регенеративдүү басаңдатуучу күчтүн кайра байланышы.

Жалгыз жол кириштери: жарым тегерек жана трапеция сымал ылдамдык тосмолору.

Үзгүлтүксүз жол кириштери: ISO 8608 Class A жана Class B стохастикалык жол профилдери.

Сыноо ылдамдыктары: 2, 5, 10, 20, 30, 40 жана 50 km/sa.

Жалгыз тосмодогу эң жогорку кайра калыбына келтирүү: жарым тегерек 0,406 Wh; трапеция 0,659 Wh.

Эң жогорку ISO жыйынтыктары: Class A 57,1 Wh/km; Class B 70,4 Wh/km; экөө тең 2 km/sa сыноосунда.

Энергия эсебинин чеги: ISO жол тегиз эместиги quarter-car моделине тышкы тик негиздик козголуу катары берилгенде жол тегиз эместигинин узунунан энергия чыгымы моделден өзүнчө каралган. Ошондуктан кайра калыбына келтирүү маанилерин түздөн-түз таза батарея же жүрүү аралыгынын утушу катары чечмелөөгө болбойт.

Ыңгайлуулукту баалоо: Булак ISO 2631 негизиндеги унаа кузовунун тик ылдамдануу классификациясын колдонот; таблицадагы айрым класс диапазондору бири-бирин кайталайт.

Эксперименталдык текшерүү: Бул изилдөөнүн алкагында физикалык регенеративдүү асма прототиби же реалдуу унаанын жол сыноосу билдирилген эмес.

Кызыкчылыктардын кагылышы: Авторлор кызыкчылыктардын кагылышы жок экенин билдиришет.

Авторлордун салымы: Veli Gökhan Demir — концептуалдаштыруу, методология, формалдык талдоо, изилдөө, алгачкы долбоор жана визуалдаштыруу; Efe Savran — концептуалдаштыруу, методология, көзөмөл, текшерүү жана карап чыгуу/редакциялоо.

Жасалма интеллектти колдонуу жөнүндө билдирүү: Булак AI куралдары англис тилинин грамматикасын оңдоо жана академиялык тилдин түшүнүктүүлүгүн жакшыртуу үчүн гана колдонулганын; мазмун түзүүдө, маалыматтарды талдоодо, жыйынтыктарды чечмелөөдө же илимий табылгаларды түзүүдө колдонулбаганын билдирет.

Каржылоо: Каралган макалада өзүнчө каржылоо билдирүүсү берилген эмес.

Маалымат/код жеткиликтүүлүгү: Каралган макалада өз алдынча MATLAB модель репозиторийи же ачык маалымат топтомуна шилтеме берилген эмес.