Bättre kurvtagning ger energieffektivare fordon

tisdag, december 4, 2018

Genom att minska motståndet när ett fordon svänger, sparar man energi. Det är bra både för miljön och för den som betalar. Energibesparingen blir möjlig genom att kontrollera varje hjul individuellt, i form av styrning, drivning, bromsning, hjulupphängningsinställning och hjulvinklar.

Vid KTH arbetar docent Jenny Jerrelind och hennes kollegor inom området Vehicle Dynamics med att hitta lösningar som minskar motståndet som uppstår när ett fordon svänger.

– Vi fokuserar på däckens funktion och deras potential till att bidra till mer energieffektiva fordon. Under färd med ett fordon skapar däcken ett motstånd som måste övervinnas. Detta motstånd består dels av rullmotståndet som framförallt beror på förluster när däck deformeras och dels av kurvmotståndet som uppstår vid kurvtagning då däckskrafterna skapar kraftkomposanter som verkar motsatt fordonets färdriktning. Vår forskning går ut på att studera olika sätt att reducera kurvmotståndet, berättar Jenny Jerrelind.

Forskargruppen i Fordonsdynamik på KTH har studerat ett framtida fordonskoncept i form av en hjulhörnsmodell, där man har en elmotor integrerad med en aktiv hjulupphängning. Det ger möjligheten att för varje hjul individuellt reglera styrning, drivning, bromsning, hjulupphängningsinställningar och hjulvinklar.

– Genom att till exempel luta däcken utåt eller inåt relativt karossen så skapas en så kallad cambervinkel. Cambervinkeln ger en extra sidkraft i den riktning man lutar däcket.

RCV Asta Zero

KTHs forskningsfordon RCV, Research Concept Vehicle är byggt vid det egna labbet ITRL, Integrated Transport Research Lab. Fordonet är utrustat med hjulhörnsfunktionalitet har gjort det möjligt för forskarna att prova strategierna på ett verkligt fordon. Tester har genomförts bland annat vid provanläggningen AstaZero utanför Borås.

Den stora utmaningen för forskarna är att skapa tillförlitliga och verifierade däckmodeller:

– Att optimera däckens funktion för energieffektivitet kan skapa motstridiga krav när det gäller till exempel säkerhet, komfort och prestanda. Man bör också försöka ta med däckslitage i modellerna för att se hur däcken påverkas av att man har elmotorer och när man har cambervinklar på däcken.

Jenny JerrelindDe simuleringar och tester som forskarna har utfört, visar att energiförlusterna mycket riktigt kan minskas genom att för varje hjul individuellt reglera cambervinkel, drivning och styrning. Att reglera däckens funktion under färd för bättre energieffektivitet är bra utifrån flera aspekter.

– Möjligheten att individuellt reglera styrning, drivning, bromsning och hjulupphängningsinställningar för att minska energiförbrukningen är både bra för konsumenterna likväl som för miljön, menar Jenny Jerrelind.

Nu återstår att forska vidare och genomföra fler skarpa tester:

– Det finns behov att bland annat forska om däckslitage och se hur man kan implementera däckslitage i simuleringsmodellerna. Det behövs också fler fysiska test med testfordon för att utvärdera de olika reglerstrategierna.

 

/ Daniel Karlsson, foto: Jenny Jerrelind