Tính mô men phanh cơ khí Mck1
Mô men phanh của cơ cấu phanh sinh ra: Mp = (p1 + p2).C.rt Trong đó:
p1 = Kp1.t1 ; p2 = Kp2.t2
C là tỉ số truyền tổng của cơ cấu phanh phụ thuộc vào kiểu và thông số kết cấu của cơ cấu phanh, hệ số ma sát của cơ cấu phanh.
rt là bán kính trống phanh.
Hình 3.3: Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh guốc.
Tổng các lực dẫn động tác dụng lên cơ cấu phanh trƣớc và sau là P1 + P2 đƣợc xác định nhƣ sau:
P1 + P2 = (π.d12.p1 + π.d22.p2)
Trong dó: d1, d2 là đƣờng kính xi lanh bánh xe. Các kết cấu hệ thống phanh thƣờng có d1 = d2
p1,p2 là áp suất dẫn động của hệ thống phanh thủy lực.
Trong quá trình phanh, áp suất dẫn động phanh tăng từ 0 đến áp suất cực đại Pmax. Tốc độ tăng của áp suất phụ thuộc vào kết cấu của hệ thống phanh, lực tác động của ngƣời lái lên bàn đạp phanh và chế độ đạp phanh. Ở chế độ phanh ngặt áp
46
suất phanh tăng lên đến Pmax rất nhanh. Coi quy luật tăng của áp suất phanh là quan hệ bậc nhất với thời gian.
p(t) = Kp.t ≤ Pmax
Với Kp là hệ số tăng áp suất. Hệ số này phụ thuộc vào gia tốc phanh:
(3.9) Trong đó: jyc là mô men phanh yêu cầu
μ0 là hệ số bám
k1max là hệ số tăng áp lớn nhất của cầu trƣớc. Mô men phanh cơ khí trên cầu trƣớc.
(3.10)
Trong đó: kp1 đƣợc tính theo công thức Tính mô men phanh bánh sau Mp2
Hệ số tăng áp suất phanh sau:
(3.11)
Mô men phanh sinh ra do cơ cấu phanh trên cầu sau:
(3.12)
Tính toán mô men phanh của hệ thống thu hồi năng lƣợng phanh.
Mô men phanh của hệ thống thu hồi đƣợc tính theo công thức: Mth = Mđc.Kv.Ksoc (3.13) Trong đó:
Mth : Là mô men thu hồi.
Mđc: Là mô men hãm của động cơ điện hoạt động ở chế độ máy phát. Kv: Là hệ số vận tốc.
Ksoc: Là hệ số % khả năng nạp điện của ắc quy. Mđc: Là mô men hãm của máy phát.
47
Tính mô men hãm của máy phát: Mđc
Mmax Nếu ωđc < ωcb
Mđc = (3.14) Pm/ωđc Nếu ωđc > ωcb
Trong đó: Hình 3.4: Đặc tính động cơ điện 1 chiều. Mmax: Là mô men lớn nhất của động cơ điện.
Pm: Là công suất cực đại của động cơ điện. ωcb: Là vận tốc góc cơ bản của động cơ điện. ωđc: Là vận tốc góc trục của động cơ điện.
Tính hệ số Kv và Ksoc:
Do đặc tính của động cơ điện khi tốc thấp thì công suất thu hồi nhỏ nên hiệu quả thu hồi kém. Vì vậy khi tốc độ ô tô v < 3 m/s thì hệ thống thu hồi không làm việc. Quan hệ giữa hệ số Kv và vận tốc ô tô đƣợc mô tả nhƣ hình 3.
- Hệ số Kv :
Kv = 0 Nếu v < 3 km/h
Kv = (3.15) Kv = 1 Nếu v > 8 km/h
Hình 3.5 : Quan hệ giữa Kv vận tốc của Ô tô.
- Hệ số Ksoc:
Để đảm bảo cho Ắc quy không bị hỏng do quá nạp. Khi ắc quy đƣợc nạp đến 90% thì không nạp nữa. Do đó khi %SOC > 90 % thì hệ thống thu hồi cũng không làm việc. Quan hệ giữa Ksoc và %SOC đƣợc mô tả nhƣ trên hình 3.
48 - Hệ số Ksoc:
Ksoc= 1 Nếu %SOC < 75%
Ksoc= (3.16) Ksoc = 0 Nếu %SOC > 90%
Hình 3.6 :Quan hệ giữa hệ số Ksoc và % SOC
Để đảm bảo Ô tô không bị trƣợt khi phanh thì tổng lực phanh phải nhỏ hơn lực bám. Tức là Fp = Fck1 + Fth + Fp2 < Pφ. Vì vậy hệ thống phanh thƣờng đƣợc kết hợp với hệ thống chống bó cứng ABS.
Có nhiều phƣơng án điều khiển phanh ABS và trong luận văn này sử dụng điều khiển độ trƣợt. Điều khiển ABS theo độ trƣợt sử dụng biến điều khiển là độ trƣợt đƣợc ƣớc lƣợng trong quá trình phanh, áp suất phanh đƣợc điều chỉnh thay đổi để khống chế độ trƣợt này trong khoảng điều chỉnh theo liên hệ sau.
smin < s < smax (3.17)
Hình 3.7. Các pha làm việc của ABS điều khiển theo độ trượt.
Cơ sở của phƣơng pháp này dựa trên đặc tính bám dọc và ngang giữa bánh xe với mặt đƣờng theo độ trƣợt và thừa nhận giả thiết rằng lực bám dọc và ngang
min max
49
đạt giá trị lớn trong khoảng [ smin, smax ]đối với hầu hết các điều kiện phanh trong thực tế.
Thuật toán điều khiển hệ thống phanh ABS nhƣ trên hình 3.8. Khi đƣa tín hiệu jp yêu cầu vào chƣơng trình sẽ tính toán các thông số vận tốc v, vận tốc góc ω và độ trƣợt s. Sau đó chƣơng trình sẽ kiểm tra độ trƣợt và so sánh với độ trƣợt tính toán stt = 0.25. Nếu s < 0.25 thì hệ thống phanh làm việc bình thƣờng. Khi s > 0.25 thì chu trình điều khiển ABS làm việc. Trong chu trình này sẽ điều khiển áp suất phanh của hệ thống phanh theo các chế độ tăng áp, giữ áp và giảm áp. Tiếp theo hệ thống sẽ kiểm tra vận tốc của Ô tô so với vận tốc cuối của quá trình phanh vc.Nếu v = vc thì chƣơng trình kết thúc. Nếu v > vc thì lặp lại kiểm tra độ trƣợt và quá trình tiếp tục đến khi v = vc.
50
Chu trình điều khiển hệ thống phanh ABS đƣợc thực hiện nhƣ sau: Khi bắt đầu quá trình phanh, hệ số trƣợt bắt đầu tăng dần nhƣng bộ điều khiển ABS vẫn chƣa kích hoạt và hệ thống làm việc nhƣ một hệ thống phanh thông thƣờng. Khi bộ điều khiển ƣớc lƣợng đƣợc hệ số trƣợt tăng bằng giá trị smin và bắt đầu nằm trong khoảng điều khiển thì ABS đƣợc kích hoạt và hoạt động ở chế độ giữ áp. Trong quá trình này nếu hệ số trƣợt s tiếp tục tăng tới khi bằng giá trị smax thì ABS chuyển sang chế độ giảm áp. Ở chế độ giảm áp, áp suất phanh đƣợc điều khiển giảm, ngăn không cho hệ số trƣợt tăng quá điểm ứng với lực bám dọc lớn nhất. Áp suất phanh giảm làm mô men phanh tác dụng lên bánh xe giảm, vận tốc bánh xe có xu hƣớng tăng lên khiến độ trƣợt giảm trị số. Khi hệ số trƣợt giảm xuống bằng trị số smax thì ABS chuyển sang chế độ giữ áp. Nếu trong pha giữ áp này hệ số trƣợt s tiếp tục giảm tới khi bằng giá trị smin thì ABS chuyển sang chế độ tăng áp để điều khiển tăng trị số độ trƣợt. Giai đoạn giữ áp trong quá trình điều khiển có tác dụng làm chậm quá trình tăng hoặc giảm trị số độ trƣợt. Trong một chu trình gồm 4 pha nhƣ trên, hệ số trƣợt đƣợc khống chế theo nhƣ công thức (3.17).