Kraftig minskning av bromssträcka med nya forskningsrön

fredag, december 19, 2014

Genom att höja och sänka bilens chassi vid inbromsning kan elektrifierade fordons bromssträcka förkortas dramatiskt, visar forskare vid KTH i en avhandling som nyligen presenterats. Upptäckten innebär ett rejält kliv framåt för säkerheten hos framtidens bilar.

Johannes EdrénJohannes Edrén, doktor i fordonsdynamik, har haft säkerhet och energieffektivitet som utgångspunkt för sin forskning. Han och hans kollegor har gjort upptäckten att bromssträckan kan förkortas avsevärt även i höga hastigheter, om däckens friktionskraft förbättras med hjälp av ett höj- och sänkbart chassi. För en personbil som kör i 100 km/h kan det röra sig om en meter kortare bromssträcka, visar Johannes Edrén i sin doktorsavhandling.

– Ofta räknar man i centimeter när man talar om förkortning av bromssträckor, så detta är verkligen ett stort framsteg, säger Johannes Edrén.

Höj- och sänkbart chassi ökar friktionen
Studien är gjord på elbilar med överaktuering, en teknisk lösning som innebär att fordonet har ett större antal ställdon vid varje hjul än vad som krävs för att styra ett visst antal frihetsgrader. Tekniken utnyttjas till exempel för individuella hjulmotorer och individuell styrning. Johannes Edrén och hans kollegor har undersökt möjligheterna med att höja och sänka chassit vid inbromsning.

– Under den tid som går innan bromsarna tar, passar man på att sänka chassit. Den lägre tyngdpunkten gör att framaxeln belastas mindre, lasten fördelas jämnare och den totala friktionen förbättras, förklarar Johannes Edrén. När sedan även bromsarna tar fullt ut, bromsas sänkningen av chassit vilket ökar lasten på hjulen ännu mer så att man kan bromsa extra hårt. Vid slutet av inbromsningen utnyttjar man bilens förmåga att resa sig. Då kan lasten på hjulen ökas igen, vilket innebär att bromskraften förstärks ytterligare.

Tekniken särskilt lämplig för elektrifierade bilar
Tidigare försök att öka friktionskraften för inbromsning har oftast gjorts med ABS-bromsar. Med möjligheterna med aktivt chassi och numerisk optimering kunde forskarna nu undersöka om det gick att förbättra bromspestandan ytterligare.

– Med elektrifierade drivlinor kan man få fler och mer kompakta ställdon som individuellt kan styra och driva hjulen. Visst kan man tillämpa samma typ av reglering på ett vanligt fordon med enbart en förbränningsmotor som drivkälla. Men den uppgiften blir mycket mer komplicerad. Överaktuering är en teknisk lösning som är särskilt väl lämpad för elektrifierade bilar, anser Johannes Edrén.

Flera studier inom projektets ramar
Inom ramarna för forskningen har Johannes Edrén även studerat hur överaktuering med individuell drivning och styrning kan utnyttjas för att minska kurvmotståndet hos elektrifierade fordon, och hur mycket man kan vinna i säkerhet med aktiv drivning och styrning.  Studier av aktiv camber-reglering har också ingått i projektet.  För att undersöka effekterna av aktuatorbegränsningar och svarstider har Johannes Edrén byggt en nedskalad fordonsprototyp.

Forskningsresultaten har nyligen publicerats i ett flertal vetenskapliga artiklar, samt i Johannes Edréns doktorsavhandl

Mer information
Johannes Edrén försvarade sin avhandling Motion modelling and control strategies of over-actuated vehicles på KTH den 3 december 2014.

Läs avhandlingen >>

Kontakt:
Johannes Edrén
Email: edren@kth.se
telefon
: +46 70-4474685

Deltagare i projektet: Johannes Edrén, Annika Stensson Trigell (projektledare), Jenny Jerrelind, Lars Drugge, Mats Jonasson

Forskningsprojektet “Generic vehicle motion modeling and control for enhanced driving dynamics and energy management” har varit en del av Svenskt hybridfordonscentrum.

Text och foto: Emilia Lundgren