Aktív futóművek alkalmazási lehetőségei kerékagymotoros közúti járművekben
A napjainkban fokozódó jelentőséggel bíró villamos autók esetén a „hagyományos”, belsőégésű motorral hajtott járművekhez képest nagyobb szabadsága lehet a tervezőnek a hajtás elemeinek elhelyezésében. Egy lehetséges elrendezés a motor kerékagyba integrálása, ami magasabb hatásfokot és könnyebb szabályozhatóságot eredményez. A „torque vectoring” módszer alapján a modern hajtásszabályozásnak köszönhetően lehetőség van a hajtónyomaték kerekenként való szabályzására is, ami menetdinamikai előnyöket jelent. Ennek az elrendezésnek viszont sokszor említett hátránya a magasabb rugózatlan tömeg, ami kényelmi és menetdinamikai, szélsőséges esetben biztonsági problémákat jelenthet. Ebben a témakörben több cikk is született a közelmúltban.
Dolgozatunkban a fent említett káros hatások kiküszöbölésének, csökkentésének egy lehetséges módját vizsgáljuk, mely az aktív futóművek, aktív rugózás használatát jelenti. Aktív illetve főleg szemi-aktív futómű jelenleg néhány, jellemzően felső kategóriás piaci forgalomban kapható járműben megtalálható, illetve kísérleti járművekben napjainkban is folynak kutatások.
Az kidolgozás folyamán sorra vesszük ezeket a különböző elveken működő, aktív és szemi-aktív futómű-rendszereket konkrét megvalósítások példáin bemutatva. Összevetjük a különböző megoldások előnyeit, hátrányait, és megvizsgáljuk, hogy melyik megvalósítás felelhet meg a leginkább jelen feladat igényeinek.
A kerékagymotor miatt megnövekedett rugózatlan tömeg hatásait egy analitikus módszerekkel felállított, az aktív futóművek igényeinek megfelelően módosított negyedjármű-modellen vizsgáljuk. A modell alapján azonosítjuk és vizsgáljuk az eltéréseket a hagyományos hajtású referenciajárműhöz képest.
Az előző lépésben azonosított eltérések közül a kritikus problémák kompenzálására szabályozót tervezünk. A különböző szabályozási lehetőségek számbavétele után egy LQR (Linear Quadratic Regulator) szabályozó tervezése mellett döntünk, aminek folyamatát bemutatjuk a dolgozatban. Ennél a szabályozónál a különböző súlyozási paraméterek megadásával sokrétű lehetőség van finomhangolásra, és a paramétereknek megfelelő optimális szabályozás tervezhető.
A tervezett szabályozás hatását a SIEMENS LMS Imagine.Lab részlegének AMESim rendszerében létrehozott járműmodellen teszteljük, és mutatjuk be. A különböző útgerjesztésekre adott válaszok mellett megmutatjuk az aktuátor által felhasznált energiát is, ami fontos paramétere lehet egy ilyen rendszernek a megvalósíthatóság szempontjából.
Irodalom:
1. Jörsen Reimpell, Jürgen W. Betzler, Bári Gergő, Hankovszki Zoltán, Kádár Lehel, Lévai Zoltán, Nagyszokolyai Iván: Gépjármű futóművek I. elektronikus jegyzet, Typotex, 2012.
2. Kőfalusi Pál: Futómű rendszerek mechatronikája elektronikus jegyzet, BME MOGI, 2014.
3. Bokor József, Gáspár Péter: Irányítástechnika járműdinamikai alkalmazásokkal, Typotex, 2008.
