Utafiti huu unatengeneza mkakati mpya wa breki mseto wa elektro-hidroliki ili kuratibu breki ya urejeshaji nishati, breki ya hidroliki na kazi ya ABS ndani ya mfumo mmoja katika magari ya umeme yanayoendeshwa na mota za ndani ya gurudumu. Watafiti wameondoa kazi ya kupunguza shinikizo kwa njia amilifu katika kitengo cha kawaida cha udhibiti wa hidroliki na kubuni kitengo kipya cha udhibiti wa hidroliki chenye vali mbili za kuongeza shinikizo, vihisi viwili vya shinikizo na akumulata mbili za shinikizo la juu. Katika breki ya kawaida, torati ya mota na torati ya hidroliki hugawanywa kulingana na ukali wa breki na kasi ya gari; pale mwelekeo wa gurudumu kufunga unapojitokeza, torati ya breki ya hidroliki hudumishwa kuwa thabiti huku torati ya mota pekee ikibadilishwa kwa haraka ili kuweka uwiano wa utelezi katika eneo lengwa la %13–17.

Katika uigaji wa pamoja wa Simulink–AMESim–CarSim, kwa ukali mdogo wa breki z=0,2, kiwango cha urejeshaji nishati kilihesabiwa kuwa %57,9 katika 40 km/h, %76,2 katika 80 km/h na %79,1 katika 100 km/h. Kwa ukali wa kati wa breki z=0,5, thamani hizo zilikuwa %26,3, %37,1 na %39,3; kwa ukali mkubwa wa breki z=0,7 zilikuwa %20,3, %33,5 na %36,4. Katika ulinganisho wa ABS kwenye lami yenye unyevunyevu, udhibiti kwa torati ya mota pekee ulirejesha 41,5 kJ ya nishati, wakati ABS ya kawaida iliyoratibiwa kati ya mota na hidroliki ilirejesha 18,2 kJ. Hata hivyo, mfumo ulioratibiwa ulitoa matokeo bora kidogo katika muda wa kuanza kwa ABS, muda wa kutulia na overshoot. Kwa hiyo, faida kuu ya mfumo uliopendekezwa si ubora kamili katika viashiria vyote vya utendaji, bali ni kuunda uwiano tofauti kati ya urejeshaji nishati na uthabiti wa breki kwa kudhibiti utelezi wa gurudumu kwa torati ya mota bila kupunguza na kuongeza torati ya hidroliki mfululizo.

Jaribio la gari halisi kwenye lami kavu kwa kasi ya awali ya 30 km/h lilithibitisha hasa hali ya breki ya urejeshaji nishati kwa mota pekee. Kasi ya gari iliposhuka chini ya 10 km/h, mkondo wa kurejesha umeme unaozalishwa na mota ulikaribia takriban sifuri, jambo lililounga mkono mantiki ya watafiti ya kupunguza taratibu breki ya mota chini ya kasi hiyo na kuhamia kwenye breki ya hidroliki. Hata hivyo, udhibiti wa ABS kwa mota pekee kwenye nyuso zenye mshikamano mdogo, breki kamili mseto wa elektro-hidroliki na mabadiliko changamani ya uso wa barabara hayajajaribiwa kwa upana kwenye gari halisi.

Kwa mtazamo wa Türkiye, utafiti huu unatoa usanifu wa udhibiti unaochanganya usalama wa breki na matumizi ya nishati ya urejeshaji katika magari ya umeme yenye uendeshaji uliosambazwa, prototaipu za mota za ndani ya gurudumu na mifumo ya breki inayorejesha nishati. Hata hivyo, uzito wa gari, uwezo wa mota, mfumo wa hidroliki, betri, uhusiano wa tairi na barabara pamoja na vigezo vya udhibiti katika utafiti huu ni vya jukwaa mahususi la utafiti. Katika matumizi halisi ya magari nchini Türkiye, mahitaji ya ECE/homologation ya gari, nyuso za barabara za eneo husika, sifa za matairi, mipaka ya torati ya mota, vifaa vya hidroliki na mahitaji ya usalama wa kiutendaji yanapaswa kuthibitishwa kando; kutoka katika utafiti huu haiwezekani kutoa moja kwa moja hitimisho la usalama wa breki wa uzalishaji wa mfululizo au ongezeko fulani la masafa ya kuendesha.

Tatizo kuu ambalo utafiti unajaribu kutatua ni lipi?

Katika breki ya gari la umeme, hitaji lilelile la kupunguza kasi linaweza kutolewa na mifumo miwili tofauti ya kifizikia. Mota ya ndani ya gurudumu inapofanya kazi kama jenereta, sehemu ya nishati ya kinetiki ya gari inaweza kubadilishwa kuwa nishati ya umeme na kurudishwa kwenye betri. Breki ya msuguano ya hidroliki, kwa upande mwingine, hubadilisha sehemu kubwa ya nishati ya kinetiki kuwa joto. Kwa upande wa nishati, ni faida kutumia breki ya mota kwa kiwango kikubwa iwezekanavyo; lakini wakati hitaji la breki ni kubwa au mshikamano wa barabara ni mdogo, torati ya urejeshaji pekee inaweza isitoshe kutimiza mahitaji yote ya breki na uthabiti wa gari.

Tatizo la pili linajitokeza pamoja na ABS. Katika mifumo ya kawaida mseto ya elektro-hidroliki, pale mwelekeo wa gurudumu kufunga unapoanza, torati ya mota na shinikizo la breki ya hidroliki hubadilishwa kwa pamoja. Kwa sababu kasi za mwitikio wa aktueta hizi mbili si sawa, udhibiti huu wa wakati mmoja unaweza kusababisha mitikisiko ya torati, mizunguko mingi ya vali na kupungua kwa kiasi cha nishati inayorejeshwa.

Watafiti wanajaribu kutatua tatizo hili kwa usanifu tofauti: baada ya mfumo wa hidroliki kutoa torati ya msingi ya breki, wakati wa ABS torati ya hidroliki hudumishwa kuwa thabiti kadiri iwezekanavyo, na torati ya jumla ya gurudumu hubadilishwa kupitia mota ya ndani ya gurudumu yenye mwitikio wa haraka pekee au, inapohitajika, torati ya mota hubadilishwa kwa muda kuwa katika mwelekeo wa kinyume, yaani mwelekeo wa torati ya kuendesha.

Mfumo mpya wa breki ya elektro-hidroliki una vipengele gani?

Mchoro 1 unaonyesha muundo wa jumla wa mfumo. Vipengele vikuu ni:

• kidhibiti cha mfumo wa breki mseto wa elektro-hidroliki,
• kitengo cha udhibiti wa hidroliki (HCU),
• kidhibiti cha mota,
• betri ya nguvu,
• breki za diski,
• mota za ndani ya gurudumu,
• silinda kuu ya breki,
• pedali ya breki na kihisi cha nafasi ya pedali,
• vihisi vya kasi ya gurudumu, kasi ya gari na shinikizo la hidroliki.

Taarifa ya nafasi ya pedali ya breki hutumwa kwa kidhibiti cha kati. Kwanza kidhibiti huamua torati ya jumla ya breki kwenye ekseli za mbele na nyuma, kisha huamua sehemu za torati ya mota na hidroliki. Amri hutumwa kwa kidhibiti cha mota kupitia CAN. Torati ya breki ya hidroliki hudhibitiwa kwa mzunguko wa mrejesho kupitia vihisi vya shinikizo na vali za solenoidi katika HCU. Uwiano wa utelezi huhesabiwa kwa kutumia kasi za magurudumu na kasi ya gari; kikomo cha utelezi kikizidiwa, kazi ya ABS hutekelezwa kwa kubadilisha torati ya mota.

HCU mpya inatofautianaje na kitengo cha kawaida cha udhibiti wa hidroliki?

Mchoro 2 unaonyesha muundo wa HCU ya kawaida yenye vali nyingi za kuingiza, vali za kutoa, pampu na akumulata; Mchoro 3 unaonyesha mfumo rahisi zaidi uliopendekezwa katika utafiti.

Vipengele vya msingi katika HCU mpya ni:

Katika breki ya urejeshaji nishati kwa mota pekee, vali ya kuongeza shinikizo hufungwa. Kimiminika cha breki kutoka kwenye silinda kuu huelekezwa kwenye akumulata ya shinikizo la juu, na lengo ni kuweka torati ya breki ya hidroliki kwenye silinda ya gurudumu karibu na sifuri.

Katika hali ya breki mseto wa elektro-hidroliki, vali hufunguka; kimiminika cha breki hufika kwenye silinda ya gurudumu na kutengeneza torati ya msingi ya breki ya hidroliki. Sehemu iliyobaki ya torati ya jumla ya breki inayohitajika hutolewa na mota ya ndani ya gurudumu.

Ikiwa torati ya mota haitoshi au mota imeharibika, kimiminika cha shinikizo la juu katika akumulata kinaweza kuhamishwa kwenda kwenye silinda ya gurudumu. Chanzo kinatathmini kazi hii kama kipengele kinachotoa redundancy ya kiutendaji katika mfumo wa breki.

Kwa nini torati ya hidroliki hudumishwa kuwa thabiti wakati wa ABS?

Sifa kuu inayotofautisha HCU iliyopendekezwa ni kwamba wakati wa ABS torati ya breki ya hidroliki haipunguzwi na kuongezwa tena mfululizo kama ilivyo katika ABS ya kawaida. Gurudumu linapoanza kufunga, vali ya kuongeza shinikizo hufungwa na torati ya hidroliki iliyopo huhifadhiwa.

Ikiwa torati ya jumla ya breki ya gurudumu inahitaji kupunguzwa, torati hasi ya urejeshaji ya mota hupunguzwa; ikiwa marekebisho makubwa zaidi yanahitajika, torati ya mota inaweza kutumika kwa muda katika mwelekeo wa kinyume, yaani mwelekeo wa torati ya kuendesha. Hivyo jumla ya torati ya hidroliki iliyo thabiti na torati ya mota inayoweza kubadilika haraka hutengeneza torati inayohitajika ya gurudumu.

Lengo la mbinu hii ni kutumia mwitikio wa haraka wa torati ya mota huku kwa kiasi kikubwa ikitenganisha mienendo ya polepole kiasi ya vali-shinikizo ya mfumo wa hidroliki na mzunguko wa ABS.

Mfumo wa hidroliki uliundwa katika modeli gani?

HCU mpya iliundwa kwa kutumia maktaba za hidroliki, mekanika na ishara za AMESim. Mfumo unategemea silinda kuu ya breki ya tandem.

Kwa pistoni ya silinda ya nyuma wakati nafasi pengo ipo, mlinganyo wa mwendo ni:

\[ m_1\frac{d^2x_1}{dt^2} = -F_b+F_{y1}+F_{s1}+F_{d1} \]

kwa pistoni ya silinda ya mbele:

\[ m_2\frac{d^2x_2}{dt^2} = F_{s3}+F_{y2}-F_{s1}-F_{d1} \]

kama ilivyoelezwa. Nguvu za chemchemi na damping kati ya pistoni huhesabiwa kwa:

\[ F_{s1}=(x_1-x_2+G_1)k_1 \]

\[ F_{d1}= \left( \frac{dx_1}{dt}-\frac{dx_2}{dt} \right)f_1 \]

.

Mtiririko wa kimiminika cha breki kutoka kwenye vyumba vya mbele na nyuma ni:

\[ q_1=A_1\frac{dx_1}{dt} \]

\[ q_2=A_2\frac{dx_2}{dt} \]

kwa mtiririko huo.

Modeli ya kifizikia ya vali ya solenoidi iliundwaje?

Kwa vali ya solenoidi ya njia mbili yenye nafasi mbili, mwendo wa spool ya vali uliundwa kwa kuzingatia nguvu ya sumakuumeme, nguvu ya chemchemi na nguvu ya hidroliki:

\[ m\frac{d^2x}{dt^2} = F_{magn}+F_{spring}+F_{hyd}+F_k \]

Chanzo kinachukulia msuguano na nguvu nyingine ndogo kuwa ndogo ikilinganishwa na nguvu tatu za awali na hivyo kuzipuuza katika uchanganuzi unaofuata.

Nguvu ya sumakuumeme ni:

\[ F_{magn} = \frac{\phi^2} {2\mu_0A_{armature}} \]

na flux ya sumaku ni:

\[ \phi= \frac{I N}{R_{total}} \]

.

Nguvu ya shinikizo la hidroliki inayotokana na tofauti ya shinikizo pande mbili za vali imeundwa kama:

\[ F_{yeyali}=\Delta P A \]

na nguvu ya muda ya mtiririko kama:

\[ F_{transient} = \rho L\frac{dQ}{dt} \]

.

Kiasi cha mtiririko wa kimiminika kupitia uwazi wa vali huhesabiwa kwa:

\[ Q=C_dA(x) \sqrt{ \frac{2\Delta P}{\rho} } \]

. Mchoro 5 unaonyesha kuwa mtiririko huongezeka pamoja na uwazi wa vali wakati uwazi ni mdogo, lakini baada ya thamani muhimu ya \(x_{lim}\), eneo la orifisi huwa kizuizi na mtiririko huingia kwenye plateau.

Shinikizo la HCU liliweza kudhibitiwa kwa usahihi gani?

Matokeo ya AMESim na jaribio la baadaye la kifizikia la hidroliki yalionyesha kuwa duty cycle ya PWM ya vali hubadilisha kasi ya kuongezeka kwa shinikizo. Baada ya kulinganisha duty cycle tofauti, watafiti waliona tabia ya kufuatilia shinikizo lengwa kuwa inafaa katika duty cycle ya %84.

Mchoro 27 unalinganisha duty cycle za 0, %20, %40, %60, %80, %84 na %88. Mchoro 28 unaonyesha kuwa katika duty cycle ya %84 shinikizo halisi la silinda ya gurudumu linafuatilia mabadiliko ya hatua kwa hatua ya shinikizo lengwa.

Kwa nini usambazaji bora wa nguvu ya breki hutumiwa?

Wakati wa breki, uzito huhamia kwenye ekseli ya mbele, hivyo ili magurudumu ya mbele na nyuma yafikie kikomo cha mshikamano wa barabara kwa wakati mmoja, nguvu za breki zinahitaji kugawanywa kwa uwiano unaofaa. Watafiti hutumia uhusiano huu kupitia mviringo wa usambazaji bora wa nguvu ya breki, yaani mviringo I.

Kwa sharti la kufunga kwa wakati mmoja kwa nguvu za breki za mbele na nyuma, uhusiano wa msingi uliotolewa katika chanzo ni:

\[ F_{\mu2} = \frac{1}{2} \left[ \frac{G}{h_g} \sqrt{ d^2+\frac{4h_gL}{G}F_{\mu1} } - \left( \frac{Gd}{h_g}+2F_{\mu1} \right) \right] \]

.

Kigezo cha usambazaji wa nguvu ya breki kinafafanuliwa kama:

\[ \beta= \frac{F_{\mu1}}{F_\mu} \]

.

Hali tatu kuu za breki huchaguliwaje?

Kidhibiti huchagua mojawapo ya hali tatu kuu za uendeshaji kwa kutumia ukali wa breki lengwa \(z\), kikomo \(z_0\) na kasi ya gari \(v\). Chanzo hakitoi thamani ya namba ya \(z_0\).

Hali ya breki ya urejeshaji kwa mota pekee inafanyaje kazi?

Wakati \(z<z_0\) na \(v>10\) km/h, hitaji la breki hutimizwa kikamilifu na mota za ndani ya gurudumu. Torati za mota za ekseli za mbele na nyuma huhesabiwa kulingana na mviringo I:

\[ T_{m\_req\_fl} = -\frac{mzgr}{2L}(d+zh_g) \]

\[ T_{m\_req\_rl} = -\frac{mzgr}{2L}(c-zh_g) \]

kama inavyohesabiwa.

Katika hali hii, kwa kuwa vali ya HCU imefungwa, torati ya hidroliki ni sifuri na lengo kuu ni kurudisha sehemu kubwa iwezekanavyo ya nishati ya kinetiki kwenye betri.

Torati inagawanywaje katika breki mseto wa elektro-hidroliki?

Wakati \(z\geq z_0\) na \(v>10\) km/h, mota na mfumo wa hidroliki hutumiwa kwa pamoja kwa sababu hitaji la breki ni kubwa zaidi. Katika mkakati wa chanzo, torati ya mota na hidroliki hugawanywa kwa usawa mwanzoni:

\[ T_{m\_req\_fl} = T_{h\_req\_fl} = -\frac{mzgr}{4L}(d+zh_g) \]

\[ T_{m\_req\_rl} = T_{h\_req\_rl} = -\frac{mzgr}{4L}(c-zh_g) \]

Mpangilio huu huacha nafasi ya udhibiti ili torati ya mota iweze kurekebisha torati ya jumla ya breki kwenda chini au juu, hasa ABS inapowashwa.

Uwiano wa utelezi wa gurudumu huhesabiwaje?

Uwiano wa utelezi hufafanuliwa kama:

\[ s= \frac{v-r_r\omega}{v} \times100\% \]

. Hapa \(v\) ni kasi ya gari, \(r_r\) ni radius ya kuviringika ya gurudumu na \(\omega\) ni kasi ya angular ya gurudumu.

Utafiti umechagua eneo lengwa la utelezi la %13–17, ukirejea kwamba kilele cha mviringo wa mshikamano wa tairi-barabara kwa kawaida kiko katika eneo la utelezi la %10–20.

Kidhibiti cha PID kinadhibitije torati ya mota?

Wakati wa ABS, hitilafu kati ya uwiano halisi wa utelezi na uwiano lengwa huingizwa kwenye kidhibiti cha PID. Torati ya marekebisho inayozalishwa na PID huunganishwa na torati ya msingi ya mota inayohesabiwa kwa kutumia kupungua kwa kasi kulikopimwa kwa gari na torati halisi ya hidroliki.

Torati za msingi za mota za mbele na nyuma zimefafanuliwa katika chanzo kama:

\[ T_{m\_basic\_front} = \frac{m\dot vr}{2L} \left( d-\frac{\dot v}{g}h_g \right) - T_{h\_real\_front} \]

\[ T_{m\_basic\_rear} = \frac{m\dot vr}{2L} \left( c+\frac{\dot v}{g}h_g \right) - T_{h\_real\_rear} \]

kwa namna hiyo.

Wakati torati ya hidroliki inabadilishwa, udhibiti wa ABS wa mota huzima kwa muda; marekebisho ya hidroliki yakikamilika, huwashwa tena. Watafiti hutumia mantiki hii kuzuia aktueta mbili kufanya kazi dhidi ya kila moja.

Matokeo makuu yanayoungwa mkono na utafiti

• Katika ukali mdogo wa breki, breki ya urejeshaji kwa mota pekee ilitoa viwango vya juu vya urejeshaji nishati.
• Kiwango cha urejeshaji nishati kiliongezeka kadiri kasi ya awali ilivyoongezeka katika viwango vyote vitatu vya ukali wa breki.
• Kadiri ukali wa breki ulivyoongezeka, sehemu ya breki ya hidroliki iliongezeka na hivyo kiwango cha urejeshaji kikapungua.
• Katika uigaji wenye mshikamano mdogo, uwiano wa utelezi uliweza kudhibitiwa karibu na eneo lengwa huku torati ya hidroliki ikidumishwa kuwa thabiti na torati ya mota pekee ikibadilishwa.
• ABS kwa torati ya mota pekee ilirejesha nishati zaidi kuliko ABS ya kawaida iliyoratibiwa katika hali ya lami yenye unyevunyevu.
• ABS ya kawaida iliyoratibiwa ilibaki bora kidogo kuliko udhibiti wa mota pekee katika baadhi ya vipimo vya mwitikio wa mpito.
• Duty cycle ya %84 ya vali ya HCU ilifuatilia ipasavyo shinikizo lengwa la silinda ya gurudumu katika jaribio la kifizikia la hidroliki.
• Katika jaribio la gari halisi kwenye lami kavu kwa 30 km/h, mkondo wa jenereta ya mota kushuka karibu na sifuri chini ya 10 km/h uliunga mkono mantiki ya mpito wa kasi ndogo.

Matokeo ambayo utafiti haujaonyesha

• Usalama wa ABS kwa torati ya mota pekee kwenye nyuso zote halisi za barabara haujaonyeshwa kwa majaribio ya kifizikia ya gari.
• Uthibitishaji wa ABS kwa gari halisi kwenye theluji, barafu au lami yenye unyevunyevu yenye mshikamano mdogo haujafanywa.
• Breki kamili mseto wa elektro-hidroliki haijathibitishwa kwenye gari halisi chini ya hali zote za uigaji.
• Utafiti hautoi matokeo ya uthibitishaji wa usalama wa kiutendaji wa gari la biashara au homologation.
• Ongezeko la urejeshaji nishati halijabadilishwa kuwa ongezeko la masafa katika mzunguko halisi wa kuendesha.
• Haijaonyeshwa kwa majaribio kwamba utendaji uleule wa udhibiti utadumishwa kwa mota za ndani ya gurudumu zenye nguvu kubwa zaidi.
• Uchakavu wa muda mrefu, uchafuzi, mizunguko ya joto na uimara wa uzalishaji wa mfululizo wa HCU mpya haujatathminiwa.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Jukwaa la pamoja la Simulink–AMESim–CarSim

Uthibitishaji wa kihesabu wa mkakati wa udhibiti ulifanywa kwa kutumia mazingira matatu tofauti kwa pamoja:

Ubadilishanaji wa data kati ya Simulink na AMESim pamoja na CarSim ulifanywa kupitia violesura vya S-function. Hivyo amri za kidhibiti zilitumwa kwa modeli za mifumo ndogo ya kifizikia, na ishara kutoka kwa vihisi vya gari na mfumo zilirudishwa kwenye modeli ya udhibiti.

Vigezo vya gari vilivyotolewa katika chanzo

Dokezo la ndani la chanzo: Wheel base imeandikwa wazi kama “2400 m” katika Jedwali 1 la chanzo. Verianla haibadilishi thamani hii kwa kukisia kuwa “2400 mm” au “2,4 m”; kutolingana kwa kitengo katika chanzo kumeachwa kuonekana.

Uigaji wa breki ya kawaida uliandaliwaje?

Watafiti walifafanua viwango vitatu vya ukali wa breki:

• Mdogo: z = 0,2
• Wastani: z = 0,5
• Juu: z = 0,7

Kila kiwango cha ukali wa breki kilitathminiwa kwa kasi za awali za 40, 80 na 100 km/h. Kiwango cha urejeshaji nishati kilihesabiwa kwa:

\[ \eta= \frac{E_r}{E_0} \times100\% \]

. \(E_r\) hutumika kama nishati inayoweza kurejeshwa/iliyorejeshwa, na \(E_0\) kama jumla ya nishati ya kinetiki iliyotumika wakati wa breki.

Nini kilitokea katika breki ya ukali mdogo?

Katika hali ya z=0,2, maadamu gari lilikuwa juu ya 10 km/h, torati yote ya breki ilitolewa na mota za ndani ya gurudumu. Torati ya hidroliki iliwekwa sifuri na breki ya hidroliki iliingilia baada ya kasi ya gari kushuka chini ya 10 km/h.

Chanzo kinaonyesha kuwa kupungua kwa kasi kulidumishwa karibu na −0,2g na kwamba mpito wa mota–hidroliki haukusababisha kukatika dhahiri kwa kupungua kwa kasi.

Matokeo ya breki ya ukali wa kati

Katika hali ya z=0,5, torati ya mota na hidroliki zilitumika pamoja na kupungua kwa kasi lengwa kulikuwa karibu na −0,5g.

Kwa sababu breki ya hidroliki haiwezi kurejesha nishati, ongezeko la SOC ya betri na kiwango cha urejeshaji nishati vilikuwa chini kuliko katika hali ya z=0,2 kwa kasi zilezile za awali.

Matokeo ya breki ya ukali mkubwa

Katika hali ya z=0,7, kupungua kwa kasi lengwa kulidumishwa karibu na −0,7g na mfumo wa breki mseto wa elektro-hidroliki ulitumika.

Katika ukali wa juu kabisa wa breki, mota iliendelea kuchangia urejeshaji nishati, lakini kiwango cha urejeshaji kilibaki chini kuliko katika hali za ukali wa kati na mdogo kwa sababu sehemu ya breki ya hidroliki ilikuwa kubwa zaidi.

Takwimu za uigaji unaorudiwa

Chanzo kinaripoti mikengeuko ya kawaida kutoka kwa uigaji uliorudiwa mara tatu na vipindi vya kujiamini vya %95 kwa nishati iliyorejeshwa. Kwa hali ya ukali mdogo katika 100 km/h, wastani wa urejeshaji ni %79,1, mkengeuko wa kawaida ni %0,9 na kipindi cha kujiamini cha %95 kwa nishati iliyorejeshwa ni 404,5–407,3 kJ.

Hata hivyo, ingawa maandishi ya chanzo yanatumia kauli “wastani wa hitilafu kabisa ya utelezi chini ya %1,5”, Jedwali 5 lina %1,6 kwa z=0,7 katika 40 km/h na %1,7 katika 100 km/h. Kwa hiyo, hitimisho lililo mwaminifu zaidi kwa chanzo ni kwamba katika hali tisa za jedwali wastani wa hitilafu kabisa ya utelezi ulikuwa kati ya %1,0 na %1,7; sentensi ya chanzo “chini ya %1,5” haiendani kikamilifu na jedwali.

ABS ilifanya nini katika uigaji wa theluji iliyoshindiliwa?

Kwa barabara yenye mshikamano mdogo, mgawo wa mshikamano uliwekwa \(\mu=0,2\), kasi ya awali 70 km/h na ukali wa breki lengwa z=0,5.

Mchoro 21 unaonyesha kuwa gurudumu lilipoanza kufunga, torati ya hidroliki ilibaki karibu thabiti na torati ya mota ilibadilishwa kwa masafa ya juu ili kuweka uwiano wa utelezi wa gurudumu la mbele kushoto karibu na %13.

Chanzo kinasema kuwa katika hatua ya kwanza chini ya hali hii mota ilitoa takriban −350 N·m ya torati ya urejeshaji. Torati ya hidroliki ilipofikia kiwango cha kikomo, vali ilifungwa na marekebisho yote ya ABS yakafanywa kupitia mota.

Kutolingana muhimu ndani ya chanzo: Maelezo mafupi kabla ya Mchoro 21 yanaandika kupungua kwa kasi kuwa takriban “−2g”. Aya ya kina kwenye ukurasa huohuo inatoa takriban −2 m/s² kwa \(\mu=0,2\). Verianla haibadilishi kimya kimya mojawapo ya kauli hizi kuwa nyingine.

Udhibiti wa utelezi katika mshikamano mdogo unaobadilika

Katika uigaji ambapo mgawo wa mshikamano wa barabara ulibadilishwa mfululizo kati ya 0,2 na 0,3, uwiano wa utelezi ulidumishwa karibu na %14 kwa udhibiti wa torati ya mota pekee. Watafiti wanafasiri hili kama dalili ya uimara wa mkakati dhidi ya mabadiliko madogo ya mgawo wa mshikamano.

Matokeo ya ABS kwenye lami yenye unyevunyevu

Katika hali ya lami yenye unyevunyevu, mgawo wa mshikamano ni \(\mu=0,5\), kasi ya awali ni 70 km/h na ukali wa breki lengwa ni z=0,8. Maelezo ya Mchoro 23 yanasema kwamba uwiano wa utelezi ulidhibitiwa kwa torati ya mota pekee katika takriban %17 huku torati ya hidroliki ikibaki thabiti.

Katika mshikamano wa lami yenye unyevunyevu unaobadilika, chanzo pia kinaripoti kuwa uwiano wa utelezi wa takriban %17 uliweza kudumishwa.

ABS ya kawaida ililinganishwaje na ABS kwa mota pekee?

Utafiti ulilinganisha mbinu ya kawaida ya ABS iliyoratibiwa, ambayo hubadilisha torati ya mota na torati ya hidroliki kwa mfululizo, na mkakati uliopendekezwa unaobadilisha torati ya mota pekee.

Katika ulinganisho wa lami yenye unyevunyevu, 41,5 kJ iliyorejeshwa na ABS kwa mota pekee ni zaidi ya mara mbili ya 18,2 kJ ya mbinu iliyoratibiwa. Hata hivyo, udhibiti ulioratibiwa ulionyesha kuanza kwa ABS mapema kidogo kwa 0,22 s, muda mfupi zaidi wa kutulia wa 0,65 s na overshoot ndogo ya %6,5.

Kwa hiyo, matokeo ya chanzo hayaonyeshi udhibiti kwa mota pekee kuwa “bora kwa kila upande”. Ubadilishanaji mkuu ni kupoteza kiasi kidogo cha utendaji wa mwitikio wa mpito kwa ajili ya nishati zaidi ya urejeshaji na harakati chache za vali za hidroliki.

Kutolingana kwa pili ndani ya chanzo kuhusu uwiano wa utelezi: Utafiti unafafanua eneo lengwa la utelezi kuwa %13–17 na maandishi ya Mchoro 23 yanataja takriban %17 kwenye lami yenye unyevunyevu; hata hivyo, Jedwali 6 linatoa wastani wa uwiano wa utelezi wa %19,5 katika safu ya mota pekee–lami yenye unyevunyevu. Matokeo haya mawili yanapaswa kuhifadhiwa kama thamani tofauti za chanzo.

Jaribio la kifizikia la mfumo wa hidroliki

Uwezo wa HCU kupeleka shinikizo la silinda ya gurudumu hadi shinikizo lengwa pia ulijaribiwa kwenye kifaa cha kifizikia. Duty cycle ya ishara ya udhibiti wa vali ilibadilishwa na majibu tofauti ya shinikizo yakapimwa.

Chanzo kinaona tabia ya kufuatilia lengo kuwa inafaa katika duty cycle ya %84. Mchoro 28 unaonyesha kufuatiliwa kwa malengo ya shinikizo ya hatua takriban 20, 30 na 40 bar na shinikizo halisi la HCU.

Jaribio la gari halisi lilithibitisha nini?

Jaribio la gari halisi lilifanywa kwenye lami kavu kwa kasi ya awali ya 30 km/h. Katika jaribio hili, hasa hali ya breki ya urejeshaji kwa mota pekee ilitathminiwa.

Mota inapokuwa katika hali ya kuendesha, kwa mujibu wa ufafanuzi wa alama wa chanzo mkondo ni hasi; katika hali ya jenereta/urejeshaji mkondo ni chanya. Baada ya gari kufikia 30 km/h, breki ya urejeshaji ilitumika na mota ikaingia katika hali ya jenereta.

Michoro 32 na 33 inaonyesha kuwa kasi ya gari iliposhuka chini ya 10 km/h, mkondo chanya wa kurejesha unaozalishwa na mota ulikaribia takriban sifuri. Watafiti wanatumia matokeo haya kama msingi wa majaribio wa mkakati wa kupunguza taratibu breki ya mota na kuhamia breki ya hidroliki wakati v ≤ 10 km/h.

Jaribio hili si uthibitishaji wa kifizikia wa udhibiti wa ABS wenye mshikamano mdogo kwenye gari halisi. Sehemu ya hitimisho ya chanzo pia inaeleza wazi kuwa uthibitishaji wa gari halisi ulidumu katika hali ya breki ya urejeshaji na kwamba majaribio ya breki mseto na ABS kwenye nyuso changamani yanapaswa kufanywa baadaye.

Kichujio kilichotumika kwa ishara za gari halisi

Kwa sababu kasi ya gari ilihesabiwa kutoka ishara za kasi za magurudumu manne na mkondo wa mota ulikuwa na mitikisiko, kichujio cha daraja la kwanza kilitumika katika utafiti:

\[ Y_n= \alpha X_n+ (1-\alpha)Y_{n-1} \]

Chanzo kinasema kwamba kililinganisha thamani za α=0,05, 0,1 na 0,2 na kutumia α=0,1 katika uchanganuzi uliofuata.

Dokezo kuhusu maelezo ya kihisabati ndani ya chanzo: Katika mlinganyo, kadiri α inavyoongezeka, uzito wa kipimo cha sasa \(X_n\) huongezeka moja kwa moja. Hata hivyo, maandishi ya chanzo yanasema kuwa α kubwa zaidi huleta ulainishaji zaidi na ucheleweshaji zaidi, na kwamba α=0,2 ilisababisha ucheleweshaji kupita kiasi. Kwa sababu mlinganyo na maelezo ya maneno hayaonekani kuelekea upande uleule, Verianla haitafsiri upya sehemu hii kimya kimya; inahamisha tu thamani α=0,1 iliyochaguliwa katika chanzo.

Ujumbe mkuu wa uhandisi wa utafiti ni upi?

Mchango mkuu wa utafiti si kuongeza tu torati ya breki ya urejeshaji. Usanifu uliopendekezwa unatenganisha kwa kiasi kikubwa mfumo wa breki ya hidroliki na modulation ya haraka ya ABS na kuacha marekebisho ya utelezi wa gurudumu kwa mwitikio wa haraka wa torati ya mota ya ndani ya gurudumu. Hivyo, wakati breki ya hidroliki inatoa torati ya msingi, mota ya umeme hutumiwa kwa urejeshaji na pia kwa marekebisho madogo ya torati ya jumla.

Wazo hili lilitoa matokeo makubwa katika uigaji kwa upande wa urejeshaji nishati; hasa tofauti ya 41,5 kJ dhidi ya 18,2 kJ katika ulinganisho wa ABS kwenye lami yenye unyevunyevu ni ya kuvutia. Hata hivyo, watafiti wanakiri wazi kwamba uthibitishaji wa kifizikia wa gari halisi bado haujafunika hali zote za ABS na breki mseto. Kwa hiyo, thamani ya mwisho ya mbinu itaweza kutathminiwa kwa kuaminika zaidi baada ya kukamilika kwa majaribio ya mota za ndani ya gurudumu zenye nguvu kubwa zaidi, HIL, benchi la breki na majaribio ya barabara halisi yenye mshikamano mdogo.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la asili la utafiti: Braking Force Coordination Control for In-Wheel Motor Drive Electric Vehicles with Electro-Hydraulic Composite Braking System

Waandishi na mpangilio wao: Huichen Li; Liqiang Jin; Jianhua Li; Feng Xiao; Zhongshu Wang; Guangming Zhang.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza mwenza: Haijaelezwa katika chanzo.

Mwandishi wa mawasiliano: Feng Xiao.

Taasisi:
1. School of Vehicle Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China.
2. SAIC Motor Corp. Technology Center, Shanghai 201804, China.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti iliyopitiwa na wenzao. Mbinu inaunganisha modeli ya kihisabati, uigaji wa pamoja wa Simulink–AMESim–CarSim, jaribio la kifizikia la HCU na jaribio lenye upeo mdogo la gari halisi.

Jarida: Vehicles.

Mchapishaji: MDPI.

Juzuu / toleo / nambari ya makala: 7 / 4 / 119.

DOI: 10.3390/vehicles7040119

Tarehe ya kuwasilishwa: 16 Agosti 2025.

Tarehe ya marekebisho: 28 Septemba 2025.

Tarehe ya kukubaliwa: 13 Oktoba 2025.

Tarehe ya kuchapishwa: 17 Oktoba 2025.

Kiungo rasmi cha uchapishaji: https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/119

Kiungo cha DOI: https://doi.org/10.3390/vehicles7040119

Leseni: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Ufadhili: Guangxi Science and Technology Major Program, Grant No. Guike AA23062067.

Upatikanaji wa data: Imeelezwa kuwa data zinaweza kupatikana kutoka kwa mwandishi wa mawasiliano kwa ombi lenye sababu; haziko wazi kwa umma kutokana na utafiti unaoendelea.

Mgongano wa maslahi: Guangming Zhang ametajwa kuwa mfanyakazi wa SAIC Motor Corp. Technology Center. Waandishi wengine wametangaza kuwa hawana uhusiano wa kibiashara au kifedha unaoweza kuleta mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Uundaji wa dhana Huichen Li na Liqiang Jin; mbinu Huichen Li na Jianhua Li; programu Jianhua Li; uthibitishaji Huichen Li, Jianhua Li na Feng Xiao; uchanganuzi rasmi Huichen Li; utafiti Feng Xiao; rasilimali Feng Xiao na Zhongshu Wang; usimamizi wa data Feng Xiao na Guangming Zhang; rasimu ya kwanza Huichen Li; mapitio na uhariri Liqiang Jin na Zhongshu Wang; uwasilishaji wa kuona Guangming Zhang; ushauri Liqiang Jin; usimamizi wa mradi na upatikanaji wa ufadhili Feng Xiao.

Kikomo cha uthibitishaji wa gari halisi: Jaribio la kifizikia la gari limewekewa mipaka hasa katika hali ya breki ya urejeshaji pekee kwenye lami kavu kwa kasi ya awali ya 30 km/h. ABS kwa mota pekee kwenye nyuso zenye mshikamano mdogo, hali zote za breki mseto na mabadiliko ya nyuso tofauti hayajathibitishwa kikamilifu kwenye gari halisi.

Dokezo la ndani la chanzo kuhusu wheel base: Jedwali 1 linatoa thamani ya wheel base kuwa 2400 na kitengo “m”. Chanzo hakisahihishi kauli hii wazi mahali pengine; Verianla haijabadilisha kitengo kwa kukisia.

Dokezo la ndani la chanzo kuhusu kupungua kwa kasi: Sentensi moja karibu na Mchoro 21 inataja kupungua kwa kasi kwa takriban −2g katika hali ya mshikamano mdogo, wakati maelezo ya kina yanayofuata yanatoa takriban −2 m/s². Kwa sababu kauli zote mbili zipo katika chanzo kilekile, kutolingana huku kumeainishwa wazi.

Dokezo la ndani la chanzo kuhusu hitilafu ya utelezi: Maandishi kabla ya Jedwali 5 yanasema wastani wa hitilafu kabisa ya utelezi uliendelea kuwa chini ya %1,5; lakini jedwali hilohilo lina matokeo ya %1,6 na %1,7 kwa z=0,7.

Dokezo la ndani la chanzo kuhusu uwiano wa utelezi wa ABS: Eneo lengwa la utelezi ni %13–17 na thamani ya lami yenye unyevunyevu katika maelezo ya Mchoro 23 ni takriban %17, ilhali Jedwali 6 linatoa wastani wa uwiano wa utelezi wa %19,5 kwa lami yenye unyevunyevu chini ya udhibiti wa mota pekee.

Dokezo la ndani la chanzo kuhusu kichujio: Kuna kutolingana kwa mwelekeo kunakoonekana kati ya uzani wa α katika Mlinganyo 26 na sehemu ya maneno inayoeleza athari ya α kwenye ulainishaji na ucheleweshaji. Thamani α=0,1 iliyotumiwa katika chanzo imehifadhiwa; utaratibu haujasahihishwa kimya kimya na Verianla.

Kikomo cha maudhui ya kisayansi: Muundo wa HCU, milinganyo, hali za breki, algoriti ya udhibiti, viwango vya urejeshaji nishati, uwiano wa utelezi, ulinganisho wa ABS, majaribio ya hidroliki na matokeo ya gari halisi katika makala hii ya Verianla yanategemea utafiti uliokaguliwa pekee. Chanzo cha nje kimetumika tu kuthibitisha utambulisho wa kibibliografia na hali ya uchapishaji iliyopitiwa na wenzao.

Dokezo la Verianla Live v0.2: Mchakato wa udhibiti wa breki na ulinganisho wa urejeshaji nishati umehifadhiwa katika majedwali ya HTML yanayoonekana. Live SVG, JavaScript, inline event handler au sehemu ya data-vlive-* haijaongezwa kwenye HTML ya makala. Safu ya SVG ya mwingiliano inaweza kutengenezwa wakati wa utekelezaji na injini ya pamoja ya tovuti ya verianla-live.js v0.2; hata JavaScript isipoendesha, majedwali ya kisayansi na matokeo makuu hubaki kusomeka.