namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»JZLNKKnami-424Research ArticleАВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕAUTOMOBILE DEVELOPMENTОпыт разработки электромеханического привода для тормозного механизма электромобилейExperience in developing an electromechanical actuator for electric vehicle brakesАнисимовА. В.AnisimovA. V.

Анисимов Александр Витальевич – начальник отдела шасси

г. Набережные Челны 423800

Anisimov A.V. – head of the chassis department

Naberezhnye Chelny 423800

ГалимовА. А.GalimovA. A.

Галимов Азат Азгатович – главный специалист по тормозным системам отдела шасси

г. Набережные Челны 423800

Galimov A.A. – chief specialist for braking systems of the chassis department

Naberezhnye Chelny 423800

ГригорьевМ. В.Grigor’evM. V.

Григорьев Максим Владимирович – главный конструктор по автомобильным агрегатам

г. Набережные Челны 423800

Grigor’ev M.V. – chief designer of automobile units

Naberezhnye Chelny 423800

ЛапенковР. А.LapenkovR. A.

Лапенков Роман Алексеевич – начальник управления колёсных специальных транспортных средств, Центр «Специальные транспортные средства»

г. Москва 125438

Lapenkov R.A. – head of the department of special wheeled vehicles, Center “Special vehicles”

Moscow 125438

ЩербинА. М.ShcherbinA. M.

Щербин Алексей Михайлович – канд. техн. наук, начальник отдела мехатроники и систем управления специальными транспортными средствами, Центр «Специальные транспортные средства»

г. Москва 125438

Shcherbin A.M. – PhD (Eng), head of the department of mechatronics and control systems for special vehicles, Center “Special vehicles”

Moscow 125438

alexey.scherbin@nami.ruНаучно-технический центр ПАО «КАМАЗ»РоссияScientific and Technical Center of PJSC KAMAZRussian FederationГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute” (FSUE “NAMI”)Russian Federation202508012026048695Copyright © Анисимов А.В., Галимов А.А., Григорьев М.В., Лапенков Р.А., Щербин А.М., 20262026Анисимов А.В., Галимов А.А., Григорьев М.В., Лапенков Р.А., Щербин А.М.Anisimov A.V., Galimov A.A., Grigor’ev M.V., Lapenkov R.A., Shcherbin A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/424

Введение (постановка задачи и актуальность). В настоящее время происходит увеличение числа используемых электромобилей. Задача повышения энергоэффективности и безопасности электромобилей является весьма актуальной, в частности, за счёт применения электромеханических приводов рабочего тормоза, в котором исключено двойное преобразование энергии.

Цель исследования – создание электромеханического (мехатронного) привода рабочего тормоза электромобилей.

Методология и методы

Методология и методы. В данном исследовании использовались эмпирические методы исследования: поиск информации в области электромеханических приводов тормозных систем электромобилей с её последующим анализом и синтезом, проведение экспериментов с образцом мехатронного привода рабочего тормоза, моделирование мехатронного привода рабочего тормоза по математической модели динамики.

Результаты и научная новизна. В исследовании собрана и обобщена информация по направлению замещения в тормозной системе электромобилей неэлектрических приводов мехатронными. Разработан мехатронный привод рабочего тормоза и проведены его испытания. Разработаны математические модели динамики мехатронного привода рабочего тормоза и проведена их валидация по результатам натурных испытаний. Сформулировано направление дальнейших исследований.

Практическая значимость

Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при разработке или модернизации электромобилей, а также положены в основу более глубокого исследования для подтверждения повышения энергоэффективности и безопасности электромобилей при использовании мехатронных приводов в качестве привода рабочего тормоза.

Introduction (problem statement and relevance). The number of electric vehicles in use is currently increasing. The task of improving energy efficiency and safety of electric vehicles is highly relevant, in particular, through the use of electromechanical actuators of the service brake, which eliminates double energy conversion.

The purpose of the study is to create an electromechanical (mechatronic) service brake actuator for electric vehicles.

Methodology and research methods. Empirical research methods were used in this study: search for information in the field of electromechanical brake system actuators of electric vehicles with its subsequent analysis and synthesis, conducting experiments with a sample of a mechatronic service brake actuator, modelling a mechatronic service brake actuator using a mathematical dynamic model.

Scientific novelty and results. The study compiles and summarizes information in the field of replacement of non-electric actuators with mechatronic actuators in the brake system of electric vehicles. A mechatronic service brake actuator has been developed and tested. Mathematical models of dynamics of the mechatronic service brake actuator have been developed. Mathematical models of mechatronic actuator dynamics have been validated based on the results of physical tests. The focus area of further research has been formulated.

Practical significance. The results of the study can be used in development or modernization of electric vehicles, as well as can form the basis for a deeper study to confirm improvement in energy efficiency and safety of electric vehicles when using mechatronic actuators as a service brake actuator.

электромеханический приводмехатронный приводрабочий тормозэлектромобильматематическая модель динамикиэнергоэффективностьбезопасностьэкспериментальные исследованияelectromechanical actuatormechatronic actuatorservice brakeelectric vehiclemathematical dynamic modelenergy efficiencysafetyexperimental studiesReferencesСайкин А.М., Карпухин К.Е., Переладов А.С. [и др.] Особенности создания перспективного экологически чистого беспилотного транспортного средства на электротяге / Беспилотные транспортные средства: проблемы и перспективы: сборник материалов 94-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров, Нижний Новгород, 18 марта 2016 г.; глав. ред. С.М. Дмитриев. – Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2016. – С. 44–52. EDN: VRFQIH.Saykin A.M., Karpukhin K.E., Pereladov A.S. et al. [Features of the creation of a promising environmentally friendly unmanned electric vehicle]. [Unmanned Vehicles: Problems and Prospects: Proceedings of the 94th International Scientific and Technical Conference of the Association of Automotive Engineers, Nizhny Novgorod, March 18, 2016; Editor-in-Chief S.M. Dmitriev]. Nizhny Novgorod, NSTU Publ., 2016, pp. 44–52. EDN: VRFQIH. (In Russian)Faisal H., Mohammed F., Mohammed Ja. Design and implementation of an electromechanical brake system // Engineering and Technology Journal. – 2022. – V. 40, no. 1. – P. 31–39. DOI: 10.30684/etj.v40i1.2150. EDN: WIDSAP.Faisal H., Mohammed F., Mohammed Ja. Design and implementation of an electromechanical brake system. Engineering and Technology Journal, 2022, vol. 40, no. 1, pp. 31–39. DOI: 10.30684/etj.v40i1.2150. EDN: WIDSAP.Тебекин М.Д. Перспективы использования электробусов в качестве городского общественного транспорта / Информационные технологии и инновации на транспорте: материалы VI Международной научнопрактической конференции, Орёл, 20 мая 2020 г.; под общ. ред. А.Н. Новикова. – Орёл: Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева, 2020. – С. 262–269. EDN: VCBFYL.Tebekin M.D. [Prospects for using electric buses as urban public transport]. [Information Technologies and Innovations in Transport: Proceedings of the 6 International Scientific and Practical Conference, Orel, May 20, 2020; ed. by A.N. Novikov]. Orel, OSU Publ., 2020, pp. 262–269. EDN: VCBFYL. (In Russian)Лапенков Р.А., Щербин А.М., Малиновский М.П. Перспективы применения приводов пневматического и гидравлического типа на автомобильном транспорте // Энергои ресурсосбережение: промышленность и транспорт. – 2024. – № 4 (49). – С. 92–96. DOI: 10.35211/25000586-2024-4-49-92-96. EDN: XSTKQO.Lapenkov R.A., Shcherbin A.M., Malinovskiy M.P. [Prospects for using pneumatic and hydraulic type drives in automobile transport]. Energo- i resursosberezhenie: promyshlennost’ i transport, 2024, no. 4 (49), pp. 92–96. DOI: 10.35211/2500-0586-2024-4-49-92-96. EDN: XSTKQO. (In Russian)Тутубалин Р.Ю., Филимонов В.Н. Математическое моделирование динамики электромеханического тормозного привода // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3. – С. 23. EDN: RPOINR.Tutubalin R.Yu., Filimonov V.N. [Mathematical modelling of dynamics of an electromechanical brake drive]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, 2013, no. 3, p. 23. EDN: RPOINR. (In Russian)Li C., Zhuo G., Tang Ch. [et al.] A review of electromechanical brake (EMB) system: structure, control and application // Sustainability. – 2023. – V. 15, no. 5. – P. 4514. DOI: 10.3390/su15054514. EDN: EKYWLQ.Li C., Zhuo G., Tang Ch. et al. A review of electromechanical brake (EMB) system: structure, control and application. Sustainability, 2023, vol. 15, no. 5, p. 4514. DOI: 10.3390/su15054514. EDN: EKYWLQ.Хрипунов С.А. Тормозная система с электроприводом, интегрированная в мультиплексную архитектуру электрооборудования автомобиля: дис. … канд. техн. наук. – М., 2003. – 218 с. EDN: NMGMZV.Khripunov S.A. [An electric braking system integrated into the multiplex architecture of the vehicle’s electrical equipment. Cand. eng. sci. diss.]. Moscow, 2003. 218 p. EDN: NMGMZV. (In Russian)Xiong L., Yu Z., Zhang L. Present situation and prospect of automotive electric braking system (BBW). Shanghai Auto. 2002, 6, 1–4. URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?FileName=SHQC200206000&DbName=CJFQ2002 (дата обращения: 13.02.2025).Xiong L., Yu Z., Zhang L. Present situation and prospect of automotive electric braking system (BBW). Shanghai Auto. 2002, 6, 1–4. Available at: https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?FileName=SHQC200206000&DbName=CJFQ2002 (accessed 13 February 2025).Zhang M., Song J. A review of electromechanical brake (EMB) system // Mech. Sci. Technol. Aerosp. Eng. – 2005. – V. 24. – P. 208–211.Zhang M., Song J. A review of electromechanical brake (EMB) system. Mech. Sci. Technol. Aerosp. Eng., 2005, vol. 24, pp. 208–211.Zhao Y. Research and development of electromechanical brake system actuator. Master’s Thesis, Tsinghua University. – Beijing, China, 2010.Zhao Y. Research and development of electromechanical brake system actuator. Master’s Thesis, Tsinghua University. Beijing, China, 2010.Jo C.H., Lee S.M., Song H.L. [at al.] Design and control of an upper-wedge-type electronic brake // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. – 2010. – V. 224, no. 11. – P. 1393–1405. DOI: 10.1243/09544070JAUTO1268.Jo C.H., Lee S.M., Song H.L. et al. Design and control of an upper-wedge-type electronic brake. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 2010, vol. 224, no. 11, pp. 1393–1405. DOI: 10.1243/09544070JAUTO1268.Дисковые тормозные механизмы троллейбуса LAZ E183D1-01. Устройство и эксплуатация: троллейбусов и электромобилей. URL: https://eltroll.ru/troll_e183d1_m7.php (дата обращения: 15.02.2025).[LAZ E183D1-01 trolleybus disc brakes. Design and operation: trolleybuses and electric vehicles]. Available at: https://eltroll.ru/troll_e183d1_m7.php (accessed 15 February 2025). (In Russian)Белоусов Б.Н., Келлер А.В., Харитончик С.В., Бахмутов С.В., Бердников А.А. Проблемы прикладной механики при создании тягово-транспортных средств с мехатронными модулями // Автомобильная промышленность. – 2020. – № 1. – С. 8–16. EDN: DVIKZQ.Belousov B.N., Keller A.V., Kharitonchik S.V., Bakhmutov S.V., Berdnikov A.A. [Problems of applied mechanics when creating vehicles with mechatronic modules]. Avtomobil’naya promyshlennost’, 2020, no. 1, pp. 8–16. EDN: DVIKZQ. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.