Диссертация (781805), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Расход топлива двигателем на привод генераторной установкиопределяется мощностью, развиваемой генераторной установкой.В последние годы интерес ведущих автомобильных фирм к системамэлектроснабжения, работа которых направлена на снижение расхода топливадвигателем на привод генератора, постоянно возрастает. Рассмотримнесколько вариантов систем данного типа.На схемах [18, 22] приведена система управления СЭС.
В устройствоуправления поступает информация не только о состоянии компонентовсистемы электроснабжения, но и о режиме движения автомобиля от датчикачастоты вращения двигателя автомобиля и датчика ускорения автомобиля. Вслучаеразгонааккумуляторнойавтомобиля,батареииудовлетворительномуправляющееустройствосостоянииотключаеттоквозбуждения генераторной установки на период разгона.Кроме того, большинство из интеллектуальных систем электроснабжения,рассмотренныхдалее, также решают задачи, связанные соснижением расхода топлива двигателем на привод генераторной установки.В режиме "компенсирующего заряда" аккумуляторной батареи, когданапряжение генератора ограничивается на минимальном уровне, снижаютсямощность и расход топлива, затрачиваемые силовым агрегатом автомобиляна привод генераторной установки.В [2, 20] приведена система электроснабжения, обеспечивающаяисключение влияния генераторной установки на качество работы двигателяавтомобиля на оборотах холостого хода.
При снижении оборотов холостогохода двигателя ниже минимально допустимых (двигатель начинает работатьс перебоями) устройство управления системой электроснабжения уменьшаетток возбуждения генератора (возможно отключение тока возбуждениягенераторной установки) до тех пор, пока обороты холостого хода двигателяне превысят минимально допустимые значения. Этим исключается влияниегенераторной установки на токсичность отработанных газов на оборотаххолостого хода двигателя автомобиля.66Система электроснабжения, рассмотренная выше, также обеспечиваетснижение токсичности отработанных газов за счет увеличения оборотовхолостого хода двигателя при увеличении электрической нагрузки нагенератор.1.4.2.3 Принципы управления, обеспечивающие заданное зарядноесостояние аккумуляторной батареиОдним из основных требований к системе электроснабжения являетсянадежное обеспечение приемников электрической энергией требуемогокачества в различных режимах и условиях эксплуатации автомобиля (в томчисле и в режиме пуска двигателя).
Для обеспечения надежного пускадвигателявразличныхусловияхэксплуатацииавтомобилястепеньзаряженности аккумуляторной батареи должна быть не ниже минимальнодопустимой (в большинстве случаев не менее 75 %) для различных условийэксплуатацииавтомобиля.Впоследниегодыразработанобольшоеколичество автомобильных систем электроснабжения, алгоритм работыкоторыхнаправленнаобеспечениезаданногозарядногосостоянияаккумуляторной батареи.В [18, 19] рассматривается система электроснабжения для транспортного средства, разработанная немецкой фирмой Бош. В этой системеэлектроснабжения зарядное состояние аккумуляторной батареи определяетсянепосредственно после пуска двигателя автомобиля.
Зарядное состояние(степень заряженности) аккумуляторной батареи определяется по величинеЭДС. В процессе измерения аккумуляторная батарея полностью отключаетсяот бортовой сети транспортного средства. Если степень заряженностиаккумуляторной батареи ниже некоторого значения (например, 75%, чтосоответствует напряжению для батареи 6СТ55АЗ 11,6 В), то в процесседвижения автомобиля напряжение генератора ограничивается на максимальномуровне (например,15Вдля четырнадцати вольтовой системы67электрооборудования)дляболееэффективного(ускоренного)зарядааккумуляторной батареи.Напряжение генератора ограничивается на максимальном уровне дотех пор, пока не закончится определенный интервал времени или степеньзаряженности аккумуляторной батареи не превысит семидесяти пятипроцентов.
Интервал времени выбирается по результатам эксплуатационныхиспытаний СЭС автомобиля в наиболее напряженном режиме движения"город - зима - ночь" и зависит от типа автотранспортного средства и составаСЭС. В большинстве [2, 9] случаев указанный интервал находится вдиапазоне от 0,5 до 1 часа. В дальнейшем напряжение генератораограничиваетсянаболеенизкомуровне(компенсирующийзарядаккумуляторной батареи). На рис.
13 приведена диаграмма изменениянапряжения генератора. В тот момент, когдапосле пуска первичногодвигателя степень заряженности аккумуляторной батареи снизилась нижесемидесяти пяти процентов. В [20] приведена система электроснабжения,алгоритм работы которой направлен на обеспечение определенной степенизаряженности аккумуляторной батареи.
После запуска устройства управления в системе электроснабжения на пять минут устанавливается режим"компенсирующегозаряда"аккумуляторнойбатареи,прикоторомнапряжение генератора (аккумуляторной батареи) ограничивается на уровнеUmin. Затем осуществляется измерение напряжения аккумуляторной батареи втечение одной минуты при отключенном от бортовой сети генераторе. Еслинапряжение аккумуляторной батареи в процессе измерения меньше илиравно некоторому пороговому значению Uпрг (Uпрг < Umin) (аккумуляторнаябатарея разряжена), то в системе электроснабжения на восемь минутустанавливается режим "ускоренного заряда" аккумуляторной батареи.
При"ускоренном заряде" напряжение генератора (аккумуляторной батареи)ограничивается на уровне Umax для повышения интенсивности заряда аккумуляторнойбатареи.После"ускоренногозаряда"всистемеэлектроснабжения на две минуты устанавливается режим "компенсирующего68заряда", а затем осуществляется измерение напряжения аккумуляторнойбатареи. В случае если напряжение аккумуляторной батареи в процессеизмерений было больше Uпрг (аккумуляторная батарея заряжена), в системеэлектроснабжения на два часа устанавливается режим "компенсирующегозаряда" аккумуляторной батареи, а затем производится новое измерение напряжения аккумуляторной батареи.Т, секРис. 13.
Диаграмма изменения напряжения генератора.В [20] приведен вариант системы электроснабжения, содержащейдатчиктемпературыэлектролитааккумуляторнойбатареи.Когдатемпература электролита меньше нуля градусов Цельсия, напряжение69генератора ограничивается на максимальном уровне (порядка пятнадцативольт) для повышения интенсивности заряда аккумуляторной батареи. Еслитемпература электролита больше нуля градусов Цельсия, напряжениегенератораограничиваетсянауровне14...13Вдляисключенияееперезарядки.На рис.
14 приведена зависимость напряжения настройки регулятора оттемпературы электролита аккумуляторной батареи. Наклон средней частиломаной определяется значением напряжения "кипения" электролита(перезарядки) аккумуляторной батареи.Рис. 14.
Напряжение настройки РН в зависимости от температурыэлектролитаЭкспериментальный и теоретический анализ алгоритмов данногокласса, проведенный автором, позволяет отметить следующее.Основные достоинства применения рассмотренных алгоритмов:70- повышение надежности пуска двигателя в зимних условияхэксплуатации;- увеличение срока службы аккумуляторной батареи из-за исключениярежимов глубокого разряда и перезарядки аккумуляторной батареи;- снижение массы СЭС, так как рассмотренные алгоритмы позволяютприменить батарею меньшей емкости.Однако СЭС данного класса требуют достаточно сложной идорогостоящей аппаратуры управления, включающей:- устройство отключения аккумуляторной батареи от бортовой сети;- устройство отключения генератора от бортовой сети;- устройство включения определенного набора электропотребителейдля определения напряжения аккумуляторной батареи под нагрузкой;- датчика температуры электролита.В настоящее время в автомобилестроении нашли применение лишьсистемы с датчиком температуры электролита аккумуляторной батареи.1.4.2.4Принципы управления, обеспечивающие заданный уровенькачества и стабильности напряжения в бортовой сетиКачество и стабильность напряжения является одним из основныхпоказателей работы системы электроснабжения автотранспортного средства.В соответствии с требованиями [6, 19, 22] стабильность напряженияоценивается по отклонению напряжения в бортовой сети от номинальногозначения за определенный интервал времени.
На автомобиле в большинствеслучаев стабильность напряжения на приемниках электрической энергииопределяетсяраспределениемнагрузкимеждугенераторомиаккумуляторной батареей при работе двигателя на оборотах холостого хода,когда генератор вырабатывает небольшую мощность из-за низкой частотывращения. В этом режиме возможны значительные провалы напряжения наприемниках электроэнергии, что отрицательно сказывается на качестве их71работы. Эксплуатационные исследования показывают, что в режиме город зима - ночь напряжение в бортовой сети легкового автомобиля можетснижаться до 10,5В-11В, что является недопустимым.
Для повышениястабильности напряжения на приемниках электроэнергии в последние годыразрабатываются системы со специальными алгоритмами, исключающимивозможностьпроваловнапряжениянижедопустимогоуровня.Вбольшинстве случаев устройства управления воздействуют на двигательавтомобиля в направлении повышения оборотов холостого хода.Рассмотрим один из возможных вариантов системы электроснабжения,обеспечивающей заданный уровень стабильности напряжения на приемникахэлектроэнергии, разработанной фирмой Бош (Германия).
Работа системыпроходит следующим образом. При включении одного из наиболее мощныхприемников электроэнергии (электродвигателя вентилятора охлаждениярадиатора, электродвигателя обогревателя кабины на любой скорости,электрообогревателя заднего стекла) система управления увеличиваетобороты холостого хода двигателя с 550 мин-1 до 1000 мин-1. Этимдостигаетсяувеличениемощности,вырабатываемойгенераторомнаоборотах холостого хода двигателя автомобиля, и следовательно, снижениетока разряда и повышение напряжения аккумуляторной батареи в данномрежиме.На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
