Ajonvakautusjärjestelmän suunnittelu sähkömoottoripyörään
Salmi, Oskari (2022)
Kandidaatintyö
2022
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022082356015
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022082356015
Tiivistelmä
Tekniikan kehittyessä ja tullessa yhä merkityksellisemmäksi ratamoottoripyörissä, myös erilaisten ajonvakautusjärjestelmien (engl. electronic stability control, ESC) tärkeys korostuu. Kaksipyöräisen ajoneuvon ESC-järjestelmällä on kaksi merkittävää tehtävää: ajoneuvon turvallisuuden parantaminen eli hallinnan säilyttäminen sekä maksimaalisen suorituskyvyn optimoiminen. Käytännössä ESC:n toiminnan edellytyksenä on vetävän renkaan luistosuhteen määrittäminen sekä keulimisen tunnistaminen.
Tässä kandidaatintyössä perehdytään ajonvakautusjärjestelmiin, moottoripyörän dynamiikkaan ja siihen, mikä yhteys renkaan luistamisella ja kitkakertoimella on. Työssä tutkitaan tarkemmin renkaan ja ratapinnan välisen voiman sekä luistamisen yhteyttä Pacejkan mallin (Magic Formula) avulla. Lisäksi työssä tarkastellaan optimaaliseen luistosuhteeseen vaikuttavia tekijöitä.
J. Hyneman Centerillä (JHC) kehitetään Ukkonen-superpyörää, jonka ESC-järjestelmä on suunnittelun alaisena. Työssä tarkastellaan mistä osista ESC koostuu ja kuinka tieto järjestelmässä kulkee eri osien välillä. Anturidatan avulla saadaan tietoa moottoripyörän tilasta, minkä pohjalta ESC voi rajoittaa moottorin vääntömomenttia. Työssä pohditaan mittaus- ja säätömenetelmiä ajonvakautuksessa käytettäväksi sekä esitetään yksi mahdollinen toteutus lohkokaaviomuodossa. As technology is developing and becoming more relevant in track motorcycles, also the importance of electronic stability control (ESC) systems increases. The ESC of a two-wheeled vehicle has two important tasks: improving the safety of the vehicle, i.e. maintaining control, and optimizing maximum performance. In practice, the operation of the ESC requires the determination of the slip ratio of the driving tire and detection of wheelies.
This bachelor’s thesis focuses on stability control systems and to modeling of the dynamics of a motorcycle with a viewpoint to the connection between tire slip and friction. The relationship of force between the tire and the track surface and slipping is investigated in more detail using Pacejka’s model (Magic Formula). This thesis examines the factors affecting to the optimal slip ratio and how the control system can estimate it.
At the J. Hyneman Center (JHC), the Ukkonen superbike and it’s ESC system is being under development. The work looks at what parts an ESC consists of and how information between different components and devices in the system is coordinated. The sensor data provides information about the condition of the motorcycle, based on which the ESC system can limit the engine’s torque. The work also considers measurement and control methods needed for driving stability and introduces a block diagram of possible architecture.
Tässä kandidaatintyössä perehdytään ajonvakautusjärjestelmiin, moottoripyörän dynamiikkaan ja siihen, mikä yhteys renkaan luistamisella ja kitkakertoimella on. Työssä tutkitaan tarkemmin renkaan ja ratapinnan välisen voiman sekä luistamisen yhteyttä Pacejkan mallin (Magic Formula) avulla. Lisäksi työssä tarkastellaan optimaaliseen luistosuhteeseen vaikuttavia tekijöitä.
J. Hyneman Centerillä (JHC) kehitetään Ukkonen-superpyörää, jonka ESC-järjestelmä on suunnittelun alaisena. Työssä tarkastellaan mistä osista ESC koostuu ja kuinka tieto järjestelmässä kulkee eri osien välillä. Anturidatan avulla saadaan tietoa moottoripyörän tilasta, minkä pohjalta ESC voi rajoittaa moottorin vääntömomenttia. Työssä pohditaan mittaus- ja säätömenetelmiä ajonvakautuksessa käytettäväksi sekä esitetään yksi mahdollinen toteutus lohkokaaviomuodossa.
This bachelor’s thesis focuses on stability control systems and to modeling of the dynamics of a motorcycle with a viewpoint to the connection between tire slip and friction. The relationship of force between the tire and the track surface and slipping is investigated in more detail using Pacejka’s model (Magic Formula). This thesis examines the factors affecting to the optimal slip ratio and how the control system can estimate it.
At the J. Hyneman Center (JHC), the Ukkonen superbike and it’s ESC system is being under development. The work looks at what parts an ESC consists of and how information between different components and devices in the system is coordinated. The sensor data provides information about the condition of the motorcycle, based on which the ESC system can limit the engine’s torque. The work also considers measurement and control methods needed for driving stability and introduces a block diagram of possible architecture.