2.9 สมรรถนะของการเบรก

      สมรรถนะของการเบรก (Braking Performance) ของยานยนต์ ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามันมีความสำคัญมากแค่ไหนต่อความปลอดภัยของการใช้ยานยนต์ ในการขับขี่ในเมือง มักจะมีการเบรกบ่อยครั้งจนทำให้พลังงานต้องสูญเสียไปต่อการเบรก

รูปดิสก์เบรก

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการนำเอาการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ามาใช้งานมากขึ้น เพื่อทดแทนแรงขับเคลื่อนในยานยนต์ เช่น ยานยนต์ไฟฟ้า, ยานยนต์ไฟฟ้า / ไฮบริดจ์ และยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

ไฟฟ้าของระบบขับเคลื่อนของยานยนต์สมัยใหม่ มีความสามารถกู้คืนมาได้ แทนที่จะสูญเสียไปเฉย ๆ จากการเบรก ให้นำกลับคืนพลังงานมาใช้ใหม่

รูปการกำเนิดพลังงานจากการเบรก

      เทคโนโลยีนี้มักจะเรียกว่า การกำเนิดพลังงานจากการเบรก (Regenerative braking) การออกแบบระบบของการให้คืนพลังงานจากการเบรก ไม่เพียงแต่ทำให้ยานยนต์มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเท่านั้น ยังทำให้ระบบการเบรกมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นด้วยเช่นกัน

รูปผังการทำงานของระบบเบรกที่ได้พลังงานคืน

      ในหัวข้อนี้ วิธีการของการวิเคราะห์ของสมรรถนะในการเบรกจะถูกนำมานำเสนอ ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อช่วยการออกแบบระบบกำเนิดพลังงานจากการเบรก

วิดีโอการได้พลังงานคืนจากการเบรก

2.9.1 แรงการเบรก

รูปเบรกรถยนต์

รูปแรงบิด และแรงของการเบรก

กราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิด และแรงของการเบรก

      ในรูปด้านบน แสดงให้เห็นถึงล้อที่อยู่ในระหว่างการเบรก ขณะที่เท้ากำลังเหยียบแป้นเบรก ทำให้ก้ามปูดิสก์เบรก หรือฝักเบรกแบบดรัมทำงาน จนทำให้เกิดความเสียดทานจนเกิดแรงบิดบนจานเบรก 

      แรงบิดในการเบรกนี้ส่งผลทำให้เกิดแรงในการเบรกที่ล้อ บริเวณที่หน้ายางสัมผัสกับพื้นถนน การเบรกที่ยางนี้ทำให้ยานยนต์ชะลอ หรือหยุดลง แรงเบรกสามารถอธิบายได้ดังสมการ ด้านล่าง

F_b = T_b/r_d                             (2.66)

กำหนดให้ F_b = แรงของการเบรก (N)

              T_b= แรงบิด หรือทอร์คที่เกิดขึ้น (N.m)

              r_d = รัศมีของล้อ (m)

แรงเบรกที่เพิ่มขึ้น ก็ทำให้แรงบิดจากการเบรกเพิ่มขึ้นไปด้วย อย่างไรก็ดี เมื่อแรงเบรกไปถึงจุดสูงสุดจะทำให้เกิดการยึดเกาะระหว่างยาง กับพื้นถนน

      ซึ่งมันจะไม่เพิ่มขึ้นไปมากกว่านี้ แม้ว่าแรงบิดของการเบรกอาจยังคงเพิ่มขึ้นต่อเนื่อง ดังแสดงให้เห็นในรูปกราฟด้านบนขีดจำกัดของแรงเบรกสูงสุดนี้อยู่ที่ความสามารถในการยึดเกาะระหว่างยางกับพื้นถนน สามารถอธิบายได้เป็นสมการข้างล่าง

F_{b max} = m_bW                          (2.67)

กำหนดให้ F_{b max} = แรงเบรกสูงสุด (N)

              m_b = ค่าสัมประสิทธิความเสียดทานในการยึดเกาะของล้อ กับพื้นถนน คล้ายกับกรณีแรงฉุลาก

              W = น้ำหนัก (N)

สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานในการยึดเกาะบนถนนจะเปลี่ยนแปลงไป จากการลื่นไถลของยาง ค่าสูงสุดของช่วงการลื่นไถลอาจมีมากถึง 15 – 20% ส่วนในทางลาดเอียง การไถลอาจมีมากถึง 100%

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ความคิด จะกลายเป็นเครื่องมือที่วิเศษ

ถ้าใช้มันอย่างถูกวิธี”