Автореферат (781803), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Точка 1 - соответствует работе системы электроснабжения на минимальных оборотах холостого хода двигателя.Точка 2 - соответствует работе системы электроснабжения на повышенных оборотах холостогохода двигателя. Напряжение на приемниках электроэнергии при работе двигателя на оборотаххолостого хода равно напряжению аккумуляторной батареи.10Рис. 3. Система электроснабжения, обеспечивающая заданный уровень стабильностинапряжения на приемниках электроэнергии фирмы Бош (Германия)Анализ современных методов повышения топливной экономичности автотранспортныхсредств за счет оптимизации алгоритмов управления системой электроснабжения предусматривает решение в 2, 3, 4, 5 и 6 главах следующих задач:- анализ существующих методов расчета и проектирования электрооборудования автотранспортных средств;- разработка методики имитационного моделирования для исследования работы компонентов систем электроснабжения и пуска двигателя в эксплуатации;- проверка адекватности математической модели;- создание эффективных по критерию расхода топлива и токсичности отработанных газов способов управления напряжением генераторной установки автотранспортного средства;- разработка измерительного комплекса и методики для испытаний систем электроснабжения в эксплуатации, обеспечивающие оценку качества работы систем по функциональнымпоказателям.Во второй главе проведен теоретический анализ основных методов расчета выходныхпараметров компонентов система электроснабжения и пуска (генераторной установки, аккумуляторной батареи, стартерного электродвигателя) автотранспортных средств.Обзор современных методик исследования систем электроснабжения автотранспортныхсредств показывает, что в настоящее время оценка качества работы автомобильных системэлектроснабжения проводится по результатам балансных испытаний.
Критериями оценки являются суточный баланс электроэнергии и удельный часовой разряд или заряд аккумуляторнойбатареи. Указанные параметры позволяют проводить лишь косвенную оценку качества работысистем электроснабжения в эксплуатации, так как основной задачей системы является надежноеобеспечение потребителей электрической энергией требуемого качества в различных режимах иусловиях эксплуатации.11Qcyт.= Qбд × tд + Qбн × tн – Qcт - Qo,(1)где Qбд, Qбн - число ампер часов, полученное и отданное батареей за один час дневнойили ночной эксплуатации;tд, tн - число часов движения за сутки при дневной и ночной эксплуатации;Qcт - расход емкости батареи на пуски двигателя за сутки;Qo - расход емкости батареи на питание потребителей, используемых во время стоянок снеработающим двигателем, включая пусковой подогреватель.Анализ режимов и условий эксплуатации автотранспортных средств показывает целесообразность использования в качестве основных критериев оценки автомобильной системы электроснабжения значение напряжения на потребителях электрической энергии и тока аккумуляторной батареи в эксплуатации, которые имеют собственные вероятностные распределения.Такой подход к оценке качества систем электрооборудования автотранспортных средств позволяет проводить обоснованный выбор выходных параметров генераторной установки (частотыхолостого хода, тока отдачи генератора на оборотах холостого хода силового агрегата, максимального тока отдачи, напряжения настройки регулятора напряжения) и емкости аккумуляторной батареи.На рис.
4 приведены мгновенные значения напряжения и токов в бортовой сети автотранспортного средства.Существующие методики расчета выходных характеристик систем электроснабженияавтомобиля основаны на усреднении параметров, влияющих на работу генераторной установки,стартерного электродвигателя и аккумуляторной батареи.Например, расчет тока нагрузки Iн проводится по следующей формуле:Iн = Iэкв. =Iпотр. × Kt × Кн,(2)где Iэкв. - эквивалентный ток потребителя, А; Iпотр. - ток потребителя электроэнергии,А; Kt - коэффициент времени работы потребителей по отношению ко времени работы двигателя; Кн - коэффициент нагрузки для потребителей, имеющих несколько ступеней включения,соответствующих работе с различной нагрузкой.Коэффициент времени работы и коэффициент нагрузки полностью не учитывают условия эксплуатации, в частности интенсивность движения и манеру вождения.
То же самое можносказать и об интегральной кривой скоростного режима, но в данном случае добавляется еще ивероятность работы генератора на оборотах холостого хода двигателя. Результаты эксплуатационных испытаний показывают, что вероятность работы генератора на оборотах холостого ходадвигателя для городских условий находится в диапазоне (45-55)%.При расчете системы пуска необходимая мощность Рn определяется следующим образом:Рn = π × nмин ×Мс.ср / ( 30 × ηр ),(3)где nмин - минимальная пусковая частота; Мс.ср - момент сопротивления при nмин; ηр - коэффициент полезного действия (КПД) передачи от шестерни стартера к венцу маховика.При этом используются значения nмин и Мс.ср, определяемые экспериментальным путем.Средние моменты сопротивления рассчитываются по эмпирическим формулам, т.е.
эти параметры вносят дополнительную погрешность в расчетах.Таким образом, обзор основных путей повышения топливной экономичности автотранспортных средств, методов расчета взаимодействия и исследования систем электроснабжения в12эксплуатации показывает, что наиболее перспективным для повышения топливной экономичности и снижения влияния автотранспортных средств на окружающую среду являются: оптимизация принципов взаимодействия генератора и аккумуляторной батареи; совершенствование методики моделирования автомобильных систем электроснабжения для синтеза алгоритмов, позволяющих снизить расход топлива; совершенствование оборудования для эксплуатационных исследований различных систем электрооборудования автотранспортных средств.а)б)Рис. 4 Мгновенные значения напряжений и тока аккумуляторной батареи в бортовой сети автотранспортного средстваТретья глава посвящена методике моделирования систем электроснабжения и пуска,учитывающей реальные условия эксплуатации.
Автором разработана методика имитационногомоделирования системы электроснабжения в эксплуатации и анализа концепции управлениясистемой электроснабжения, направленной на снижение расхода топлива. Эта методика в качестве исходных данных использует ездовые циклы (рис. 5), полученные автором по результатамиспытаний автотранспортных средств с ручными и автоматическими коробками переключенияпередач. Ездовые циклы не зависят от интенсивности движения и типа автотранспортного средства и у водителей, имеющим стаж более пяти лет, идентичны. Данные зависимости полученыпо результатам испытаний, проведенных с участием автора в 2009-2016 годах.
При имитационном моделировании применены численно-аналитические и нечетко-логические методы. Методика позволяет исследовать автотранспортные средства, оборудованные системой стоп-старт ипроводить расчет электроэнергии, полученной в результате применения системы рекуперации.По сравнению с существующими методами расчета рассматриваемая методика имеет отличительные особенности, связанные с большим количеством независимых переменных, обуслов-13ленных наличием различных компонентов, входящих в состав систем, каждый из которых характеризуется собственными входными и выходными факторами. Указанные обстоятельстваприводят к увеличению числа измерений и числа ограничений, что значительно усложняет поиск вектора оптимальных параметров.
В качестве целевой функции представляется наиболеецелесообразным использовать расход топлива и массу систем электроснабжения и пуска в целом.Для расчета работы системы электроснабжения в различных режимах движении автомобиля используется имитационное моделирование, суть которого состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы во времени на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между ее элементами.Рис. 5 Ездовые циклы автотранспортного средства при проезде участков маршрута напервой, второй, третьей и четвертой передачахНа графиках ездовых циклов цифрами указаны характерные точки движения при переключении передач, цифрами в скобках номера передач, на которых осуществляется движение(если номер передачи не указан движение осуществляется на нейтральной передаче), буквамиобозначены этапы движения (р – разгон, у - движение с установившейся скоростью, тд – торможение двигателем, в – выбег, п - переключение передач, т – торможение, х – работа двигателявнутреннего сгорания в режиме холостого хода при стоянке автомобиля).При моделировании основных параметров эксплуатационного режима автомобиля, составляющих основу имитационной модели систем электроснабжения и пуска, используютсяследующие режимы движения автотранспортных средств:- пуск двигателя;- прогрев;- разгон автомобиля;- переключение передач;- движение с установившейся скоростью;- торможение двигателем;- движение по инерции;14- стоянка при работе двигателя внутреннего сгорания автомобиля на оборотах холостогохода;- стоянка с неработающим двигателем;- изменение состава включенных потребителей без учета стоп-сигнала и сигнала поворота.На основании ездовых циклов и режимов движения можно составить алгоритм эксплуатации автомобиля, который используется для моделирования движения автотранспортногосредства.Далее рассмотрены режимы движения и состав факторов, необходимых при разработкеалгоритма, эксплуатационного режима автомобиля, составляющего основу имитационной модели систем электроснабжения и пуска.1) Пуск двигателя внутреннего сгорания заканчивается, когда текущее время текущее время Ттстановится равным продолжительности пуска Тп .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
