Elektromechanikus ékfék modellezés és szimuláció

Electromechanical Wedge Brake Modeling and Simulation

Abstract

In today’s vehicle industry, X-by-wire technologies are gaining increasing importance, especially in fully electric vehicles. This paper presents the design steps of an electromechanical bicycle wedge brake that utilizes brake-by-wire technology. It discusses the role of Anti-lock Braking Systems (ABS) and Brake-by-Wire (BBW) technologies in the bicycle industry and summarizes how these solutions contribute to improving rider safety. Subsequently, a Model-Based Design workflowis introduced to support the development of an ABS control strategy for electronic wedge-brake mechanisms based on brake-by-wire principles. As a firstm step, the longitudinal dynamic model of a bicycle is presented, which enables a detailed investigation of wheel lock-up phenomena. After establishing the baseline model, a control algorithm is implemented to prevent wheel lock-up during braking. The study also examines how the control algorithm affects the braking distance of the bicycle. Following the evaluation of ABS brake systems in bicycle applications, the paper summarizes the next steps in the development process of the brake system.

Kivonat

Napjaink járműiparában az „X-by-wire” technológiák egyre nagyobb jelentőséget kapnak, különösen a tisztán elektromos járművek esetében. A tanulmány egy brake-by-wire technológiát alkalmazó elektromechanikus kerékpár ékfék tervezésének lépéseit mutatja be. Ismerteti az blokkolásgátló fékrendszerek (ABS) és a brake-by-wire (BBW) technológiák szerepét a kerékpáriparban, valamint összefoglalja, hogyan járulnak hozzá ezek a megoldások a kerékpárosok biztonságának növeléséhez. Ezt követően bemutatásra kerül egy modellalapú tervezési (Model-Based Design) folyamat, amely brake-by-wire elven alapuló ABS-szabályozás fejlesztését célozza elektronikus ékfék mechanizmusokhoz. Első lépésként ismertetésre kerül a kerékpár hosszirányú dinamikai modellje, amely lehetővé teszi a kerékblokkolás részletes vizsgálatát. Az alapmodell létrehozása után egy szabályozó algoritmus kerül implementálásra a fékezés közbeni kerékblokkolás megelőzésére. A vizsgálat kitér arra is, hogy a szabályozó algoritmus miként befolyásolja a kerékpár fékútját. Az ABS fékrendszerek kerékpáros alkalmazásának értékelése után a tanulmány összefoglalja a fékrendszer-fejlesztés következő lépéseit.