ANALYSIS OF BRAKING DYNAMICS AND THERMAL CHARACTERISTICS IN PASSENGER CARS BASED ON A BIDIRECTIONAL INTERACTION MODEL
Abstract
This paper investigates the bidirectional interaction between brake actuation parameters and vehicle dynamics, alongside thermal analysis of disc brake assemblies based on a simplified equivalent thermal model. A generalized Matlab-based algorithm is developed to simulate the variation of braking dynamic state parameters under optimal braking (forward approach) and evaluate Mean Fully Developed Deceleration (MFDD) in accordance with UN R13-H regulations (inverse approach). Simulation results across various load cases demonstrate consistent alignment between brake actuation parameters and braking dynamics, while confirming that MFDD values satisfy international standards. Furthermore, a simplified thermal model in Ansys Workbench verifies that the temperatures generated at the friction interfaces remain within the stable friction zone of the brake components.
Tóm tắt
This paper investigates the bidirectional interaction between brake actuation parameters and vehicle dynamics, alongside thermal analysis of disc brake assemblies based on a simplified equivalent thermal model. A generalized Matlab-based algorithm is developed to simulate the variation of braking dynamic state parameters under optimal braking (forward approach) and evaluate Mean Fully Developed Deceleration (MFDD) in accordance with UN R13-H regulations (inverse approach). Simulation results across various load cases demonstrate consistent alignment between brake actuation parameters and braking dynamics, while confirming that MFDD values satisfy international standards. Furthermore, a simplified thermal model in Ansys Workbench verifies that the temperatures generated at the friction interfaces remain within the stable friction zone of the brake components.
Tài liệu tham khảo
[1]. Dương Tuấn Tùng, Huỳnh Phước Sơn, Hồ Dương Duy Anh, và Ngô Quang Thành, "Nghiên cứu mô phỏng hệ thống phanh tái sinh dựa trên chu trình lái xe thực tế," Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, ISSN: 1859-1272, số 76, tr. 76-85, tháng 4, 2023. DOI: 10.54644/jte.76.2023.1271.
[2]. Ngô Quang Thành và Dương Tuấn Tùng, "Nghiên cứu tính toán mô phỏng hệ thống phanh tái sinh trên xe Plug-in Hybrid", Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, tr. 1-11, 2025, ISSN: 1859-1272. DOI: 10.54644/jte.2025.1824.
[3]. Zeina Ammar, Mahmoud Adly, Somia Yassin Hussain Abdalakrim, và Sherif Mehanny, "Incorporating date palm fibers for sustainable friction composites in vehicle brakes", Scientific Reports, tập 14, số 1, bài số 23204, năm 2024. DOI: 10.1038/s41598-024-73275-1.
[4]. Nguyễn Thành Trường Giang (2022), Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến hiệu quả phanh ô tô điện Tesla Model 3, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, Vĩnh Long.
[5]. Phan Thảo My (2023), Xây dựng mô hình mô phỏng nghiên cứu hiệu quả phanh của ô tô điện, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long, Vĩnh Long.
[6]. Bộ Giao thông vận tải (2015), QCVN 09:2015/BGTVT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô, Hà Nội.
[7]. United Nations (2018), UN Regulation No. 13-H: Uniform provisions concerning the approval of passenger cars with regard to braking, Revision 4.
[8]. A. A. Yevtushenko and P. Grzes, "Initial Selection of Disc Brake Pads Material based on the Temperature Mode," Materials, vol. 13, no. 4, p. 822, Feb. 2020, doi: 10.3390/ma13040822.
[9]. PGS. TS. Cao Hùng Phi (2012), Nhiệt kỹ thuật, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, Hà Nội.
[10]. TCVN 5658:1999 (1999), Phương tiện giao thông đường bộ - Hệ thống phanh - Yêu cầu kỹ thuật, Bộ Khoa học và Công nghệ.
[11]. TCVN 9595-3:2013 (2013), Độ không đảm bảo đo - Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995), Bộ Khoa học và Công nghệ.
[12]. Rudolf Limpert (1999), Brake Design and Safety, 2nd edition, Society of Automotive Engineers (SAE), Warrendale, PA, USA.
[13]. Sivakumar Sarip (2011), Lightweight friction brakes for a road vehicle with regenerative braking, Ph.D. dissertation, School of Engineering, Design and Technology, University of Bradford, UK.
[14]. Thomas D. Gillespie (1992), Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineers (SAE), Warrendale, PA, USA.
[15]. William C. Orthwein (2004), Clutches and Brakes: Design and Selection, 2nd edition, Marcel Dekker, Inc., New York, NY, USA.
[16]. Jo Yung Wong (2008), Theory of Ground Vehicles, 4th edition, John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, USA.