Повышение энергоэффективности и безопасности движения электромобилей путём использования мехатронных приводов в системах рулевого и тормозного управления

Введение (постановка задачи и актуальность). В настоящее время наблюдается тенденция по постепенному увеличению числа эксплуатируемых электромобилей, и это поддерживается на государственном уровне. Одновременно остро стоит вопрос повышения энергоэффективности и безопасности электромобилей, и поиск путей решения данной проблемы является весьма актуальным.

Цель исследования – повышение энергоэффективности и безопасности электромобилей путём использования мехатронных приводов в системах рулевого и тормозного управления.

Методология и методы. В данном исследовании использовался метод поиска информации в области повышения энергоэффективности и безопасности транспортных средств с её последующим анализом и синтезом.

Результаты и научная новизна. Научная новизна исследования заключается в формулировке актуальной проблемы и предложенных путях её решения. В исследовании на основе собранной и обобщённой информации по направлениям развития электромобилей в части систем рулевого и тормозного управления сформулирована актуальная проблема повышения их энергоэффективности и безопасности. В исследовании впервые установлена обоснованная взаимосвязь повышения энергоэффективности и безопасности электромобилей с использованием мехатронных приводов в системах управления движением, являющихся частным случаем концепции полностью электрифицированного автомобиля.

Практическая значимость. Исследование направлено на повышение энергоэффективности и безопасности электромобилей. Практические и подтверждённые результаты будут получены в рамках продолжения исследований и решения поставленных в данном исследовании задач.

1. Концепция по развитию производства и использования электрического автомобильного транспорта в Российской Федерации на период до 2030 года. Распоряжение Правительства России от 23 августа 2021 г. № 2290-р. – 2021. URL: http://government.ru/docs/43060/ (дата обращения: 18.01.2024).

2. О национальных целях развития Российской Федерации на период до 2030 года и на перспективу до 2036 года. Указ Президента Российской Федерации от 07.05.2024 № 309. – 2024. URL: http://www.kremlin.ru/acts/bank/50542/page/1 (дата обращения: 18.04.2025).

3. «КАМАЗ» обновил дизайн электробуса. Официальный сайт ПАО «КАМАЗ». – 2024. URL: https://digital.kamaz.ru/press/releases/kamaz_obnovil_dizayn_elektrobusa/ (дата обращения: 24.07.2024).

4. Электробус. КГС-Автоцентр. – 2024. URL: https://tc-gaz.ru/buses/elektrobus/gallery/ (дата обращения: 24.07.2024).

5. Хрипунов С.А. Тормозная система с электроприводом, интегрированная в мультиплексную архитек- туру электрооборудования автомобиля: дис. … канд. техн. наук. – М., 2003. – 218 с. EDN: NMGMZV.

6. Helsley S.W. Power-by-Wire for aircraft the all electric airplane // SAE PREPRINT. – 1977. – No. 771006.

7. Полностью электрический самолёт. Содружество авиационных экспертов “Aviation Explorer”. – 2009. URL: https://www.aex.ru/fdocs/1/2009/5/29/14561 (дата обращения: 18.01.2024).

8. Капустин А. Самолёты нового поколения // Наука и инновации. – 2019. – № 9 (199). – С. 16–20. EDN: LFMYWI.

9. Car Hydraulics Battles. The March Of All-Electric. SARUM HYDRAULICE. – 2016. URL: https://sarumhydraulics.co.uk/blog/car-hydraulics-vs-electric/ (дата обращения: 18.01.2024).

10. Engineering Refresher: The Basics and Benefits of Electromechanical Actuators. TIEN PO International Ltd. – 2018. URL: https://www.tienpo.com.hk/images/news/0025/1.jpg (дата обращения: 18.01.2024).

11. Гаджиалиева И.В., Любицкий А.М., Любицкий М.В., Топчиев А.В., Чебанов К.А. Применение современных электроцилиндров в управлении оборудованием гидроэнергетики // Sciences of Europe. – 2021. – № 69-1 (69). – С. 61–64. DOI: 10.24412/3162-2364-2021-69-1-61-64. EDN: YVSVHF.

12. Брылина О.Г., Языков Ю.С. К сравнительному анализу пневматических, гидравлических и электроприводов / Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, учёных. – 2016. – Т. 4. – № 1. – С. 66–70. EDN: WAQDFN.

13. Ащеулов А.В. Экспансия электропривода на объёмный гидропривод // Гидравлика – Пневматика – Приводы. – 2014. – № 3. – С. 8–9.

14. Блинов Д.С., Морозов М.И. Перспективные конструкции планетарных роликовинтовых механизмов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2013. – № 3. – С. 62–72. EDN: PYMCMJ.

15. Жданов С.В., Курашов В.А., Хатуев А.Н., Фёдоров Р.Ю. Анализ применения электрических приводов рулевого управления на современных автомобилях / Актуальные вопросы совершенствования специальной техники: сборник научных материалов, Пермь / под общ. ред. Р.В. Стрельцова. – Пермь, 2021. – С. 33–39. EDN: QOHCQX.

16. Алексанин С.А., Лысый М.Н., Моралес Г.Х., Николаев В.В., Уваров М.М. Перспективы развития технологии и рынка приводных решений: куда движется привод // Современные технологии управления. – 2013. – № 11 (35). – С. 1–12. EDN: RNIDPD.

17. Белоусов Б.Н., Щербин А.М. Энергоэффективность рулевого привода многоосной машины // Автомобильная промышленность. – 2022. – № 11. – С. 22–25. EDN: YBFHYB.

18. Белоусов Б.Н., Шухман С.Б. Прикладная меха- ника наземных тягово-транспортных средств с меха- тронными системами. – М.: Агроконсалт, 2013. – 612 с.

19. Гусев Н., Ланграф С. Блок управления рулевой рейкой БУРР-30 // Control Engineering Россия. – 2021. – № 6 (96). – С. 42–44. EDN: XZLWQB.

20. Нуждин Р.В., Курочкин С.В., Спиридонов Д.С. Перспективы применения электроусилителей рулевого управления на колёсных транспортных средствах // Бюллетень транспортной информации. – 2020. – № 5 (299). – С. 21–24. EDN: USPBAY.

21. Королёв В.В. Система электромеханического усилителя рулевого управления автомобиля: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Тольятти, 2005. – 19 с. EDN: NIMBFZ.

22. Today software magazine // Electric Power Steering Systems: The now and the future. – 2021, iss. 115. URL: https://www.todaysoftmag.com/article/3539/electric-powersteering-systems-the-now-and-the-future (дата обращения: 18.01.2024).

23. Правила ООН (Технический регламент Российской Федерации «О безопасности колёсных транспортных средств») Правила ООН № 79-01. Росстандарт. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. – 2007. URL: https://rst.gov.ru:8443/file-service/file/load/1515764024506 (дата обращения: 18.01.2024).

24. Tesla запатентовала систему рулевого управления без механической связи с колёсами. Хабр. – 2023. URL: https://habr.com/ru/news/742570/ (дата обращения: 18.01.2024).

25. Driving the 2023 Lexus RZ 450E. Lexus Enthusiast. – 2022. URL: https://lexusenthusiast.com/2022/05/02/driving-the-2023-lexus-rz-450e/ (дата обращения: 14.01.2024).

26. Рулевое управление МЗКТ-7429. PZ BY Планета запчастей и аксессуаров. – 2024. URL: https://pz.by/acat/gruzovye_avtomobili/mzkt/mzkt_7429/rulevoe_upravlenie-188.html (дата обращения: 18.01.2024).

27. Стародубцева И.В. Методы контроля тормозного сопротивления гибридного электромобиля // Мир транспорта и технологических машин. – 2014. – № 1 (44). – С. 21–27. EDN: QFKJQA.

28. Тутубалин Р.Ю., Филимонов В.Н. Математическое моделирование динамики электромеханического тормозного привода // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3. – С. 23. EDN: RPOINR.

29. Пластков К.П., Фёдоров Р.Ю. Электрический привод управления стояночной тормозной системой легкового автомобиля / Сборник научных материалов / под общ. ред. Е.В. Свиридова. – Пермь, 2015. – С. 57–62. EDN: UAIWEZ.

30. Waknin D., Eng J., Surcel M. Electromechanical braking systems review. Technical report. – Atlanta: PIT Group, 2020.

31. Ho L., Roberts R., Hartmann H., Gombert B. The electronic wedge brake – EWB // SAE Technical Paper. – 2006. – No. 2006-01-3196. URL: https://doi.org/10.4271/2006-01-3196 (дата обращения: 18.01.2024).

32. Roberts R., Gombert B., Hartmann H., Lange D., Schautt M. Testing the mechatronic wedge brake // SAE Technical Paper Series. – 2004. DOI: 10.4271/2004-01- 2766.

33. Болдорев А.Г. Метод оценки энергетических затрат при функционировании всеколёсного рулевого управления многоосных колёсных машин на стадии проектирования: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2006. – 16 с. EDN: NIXYUV.

34. Горелов В.А. Научные методы повышения безопасности и энергоэффективности движения многоосных колёсных транспортных комплексов: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – М., 2012. – 34 с. EDN: QIFSBV.

35. Попов Н.С. Повышение энергетической эффективности системы тягового электропривода безрельсового транспортного средства: дис. … канд. техн. наук. – Новосибирск, 2022. – 150 с. EDN: WFXJQK.