Диссертация (781805), страница 11
Текст из файла (страница 11)
15 приведены токоскоростная характеристика генератора ивольт-ампернаяхарактеристикааккумуляторнойбатареи,поясняющиепринцип работы системы. Точка 1 - соответствует работе системыэлектроснабжения на оборотах холостого хода двигателя без устройства,обеспечивающего повышение оборотов холостого хода.Точка 2-соответствует работе системы электроснабжения на оборотах холостого ходадвигателя совместно с устройством, обеспечивающим повышение оборотовхолостого хода.
Напряжение на приемниках электроэнергии при работедвигателя на оборотах холостого хода равно напряжению аккумуляторнойбатареи.72Рис. 15. Система электроснабжения, обеспечивающая заданныйуровень стабильности напряжения на приемниках электроэнергии фирмыБош (Германия)Помимо своей основной задачи - обеспечения заданного уровнястабильности напряжения на приемниках электроэнергии - рассмотреннаясистема уменьшает расход топлива двигателем на привод генератора итоксичность, отработанныхгазов.
Действительно, когда не работаютмощные приемники электроэнергии и электрическая нагрузка на системуэлектроснабжения невелика, обороты холостого хода двигателя минимальны(550 мин-1), а чем меньше обороты холостого хода, тем меньше расходтоплива.Когдажесуммарнаямощностьвключенныхприемниковэлектроэнергии, а следовательно, и нагрузка на систему электроснабжениязначительны при работе на оборотах холостого хода возможно неравномерное прокручивание коленчатого вала двигателя из-за повышеннойнагрузки от генератора, и следовательно,увеличение токсичностиотработанных газов. Увеличение оборотов холостого хода двигателя с 55073мин-1 до 1000 мин-1 исключает влияние генератора на работу двигателя врежиме холостого хода.Основнымнедостаткомрассмотренногоалгоритмаявляетсяприменение средств для увеличения оборотов холостого хода двигателяавтомобиля, что существенно снижает надежность системы и повышает еестоимость.
Однако в настоящее время данный алгоритм нашел достаточноширокое применение в СЭС малолитражных автомобилей Японии, Германиии Франции.Проведенный обзор интеллектуальных систем электроснабжения ианализ особенностей их работы показал следующее.Постоянноесовершенствованиеавтомобильнойтехникитребуетповышения энергетических показателей, снижения массы и габаритовосновных компонентов СЭС. Этого, возможно, достигнуть за счетиспользования энергетических возможностей генераторной установки иаккумуляторной батареи, не реализованных в настоящее время. В последниегоды,ведущиезарубежныефирмы-изготовителиавтомобилейиавтомобильного электрооборудования уделяют все большее вниманиеразработкемногофункциональныхадаптирующихсякпостоянносистемизменяющимсяэлектроснабжения,режимамиусловиямэксплуатации автомобиля, и повышающих эффективность использованияэнергетических возможностей компонентов СЭС.Системы подобного типа создаются на базе микропроцессорныхустройств и микроконтроллеров.Разработка интеллектуальных систем электроснабжения проводится последующим основным направлениям:- разработка систем электроснабжения, обеспечивающих снижениерасхода топлива двигателем на привод генераторной установки;- разработка систем электроснабжения, обеспечивающих заданноезарядное состояние аккумуляторной батареи;74- разработка систем электроснабжения, обеспечивающих заданныйуровень стабильности напряжения в бортовой сети автомобиля.В связи с современными тенденциями развития автотранспортныхсредств наиболее приоритетным является разработка СЭС, обеспечивающиеснижение расхода топлива.Техническая реализация адаптивных систем электроснабжения вбольшинстве случаев требуетприменениядополнительныхдатчиков(датчики температуры электролита аккумуляторной батареи, ускоренияавтомобиля и другие), исполнительных устройств (устройство управлениячастотойхолостогоходадвигателя,режимомработыприемниковэлектрической энергии и другие) и микропроцессоров.
Это существенноснижает надежность и увеличивает стоимость системы электроснабжения,однако это несравнимо со сложностью структуры и конструкции гибридныхавтотранспортныхсредствисусложнениеминфраструктурыавтозаправочных станций и системы эксплуатационного обслуживанияэлектромобилей.1.5.Выводы по главе 1В настоящее время для снижения топлива используются следующиетехнические решения:-применение электропривода (электромобили);-применение гибридного привода (гибридные автотранспортныесредства);-оптимизация работы систем электрооборудования, оказывающихвлияние на расход топлива двигателя внутреннего сгорания.Несмотря на заявляемые преимущества электромобилей, и гибридныхАТС, важнейшими среди которых называются экологические показатели иэкономичность, они имеют и существенные недостатки, а именно малыйзапас хода без участия первичного двигателя, сложности эксплуатации75аккумуляторныхбатарей,возникающиевпроцессеэксплуатациииутилизации, сложную конструкцию, относительно большую массу, высокуюстоимость и сложность ремонта.Распространенное мнение о высокой экономичности электромобилейявляется ошибочным.
Анализ показывает, что от энергии топлива,применяемого на электростанциях,для движения АТС используется неболее 15%. Для сравнения ДВС в оптимальном режиме преобразует вмеханическую энергию около 40 % химической энергии топлива.Результаты многолетних исследований убеждают, что электро- игибридные автомобили в течение будущих 20-30 лет не найдут широкогораспространения. Это подтверждается фактическими объемами производстваэлектромобилей и гибридных АТС в мире.Анализ современных методов повышения топливной экономичностиавтотранспортных средств за счет оптимизации алгоритмов управлениясистемой электроснабжения предусматривает решение в 2, 3, 4, 5 и 6 главахследующих задач:-анализсуществующихметодоврасчетаипроектированияэлектрооборудования автотранспортных средств;-разработкаметодикиимитационногомоделированиядляисследования работы компонентов систем электроснабжения и пускадвигателя в эксплуатации;- проверка адекватности математической модели;- создание эффективных с точки зрения снижения расхода топлива итоксичности отработанныхгазовалгоритмов управления напряжениемгенераторной установки автотранспортного средства;- разработка методики и измерительного комплекса для испытанийсистем электроснабжения в эксплуатации, обеспечивающие оценку качестваработы систем по функциональным показателям.76ГЛАВА 2.ОБЗОР МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СИСТЕМЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ПУСКА В ЭКСПЛУАТАЦИИСложность моделирования и расчета систем электроснабжения и пускаДВС автотранспортных средств в эксплуатации связана с отсутствиемметодикрасчетаиэлектрооборудования,проектированияучитывающихосновныхреальныекомпонентовусловиясистемэксплуатацииавтотранспортных средств.
Большинство существующих методик расчетаэлектрооборудования автотранспортных средств [82, 83, 87] основано наиспользовании усредненных значений исходных данных (частоты вращениясилового агрегата, напряжений и токов в бортовой сети, температуры вподкапотном пространстве) при выборе характеристик, параметров иконструкции компонентов систем электрооборудования. И это несмотря нато, что в реальных условиях эксплуатации автомобиля эти параметрыпостоянно изменяются.Кроме того, в настоящее время отсутствует системный подход припроектированииосновныхкомпонентовсистемэлектрооборудованияавтотранспортных средств, имеющих различное функциональное назначение.Например,современнаяметодикавыбораосновныхпараметровихарактеристик генераторной установки [72-74] не позволяет моделировать еевзаимодействие с системой пуска силового агрегата автотранспортногосредства в условиях реальной эксплуатации, а это не позволяет выбратьгенераторную установку, стартерный электродвигатель и аккумуляторнуюбатарею с оптимальными экологическими и энергетическими показателями[22, 76, 84].Нижехарактеристикрассмотреныгенераторнойстартерного электродвигателя.основныеустановки,методикивыборааккумуляторнойвыходныхбатареии77Для выбора токоскоростной характеристики генераторной установки иемкости аккумуляторной батареи используется методика определениябаланса электроэнергии в бортовой сети автотранспортного средства [10, 11].2.1.
Расчет баланса электроэнергииРасчетбалансаэлектроэнергииимеетцельюопределитьпотенциальные возможности генератора обеспечивать баланс электроэнергиипри заданных режимах эксплуатации [85-87]. Необходимое для обеспеченияприема батареей зарядного тока регулируемое напряжение при заданномсостоянии батареи, а также верхняя граница регулируемого напряжения, прикоторойтребуетсяприменениеподогревабатареи,устанавливаютсянормативно-технической документацией.Расчетная нагрузкапотребителей определяется для следующихтиповых режимов работы:1.
Для автомобилей и автобусов общего назначения, не имеющихустановки кондиционирования воздуха:а)режим движения по шоссе, ночью, зимой;б)режим движения по шоссе, днем, зимой;в)режим движения в городе, ночью, зимой;г)режим движения по шоссе, днем, зимой;2.
Для автомобилей и автобусов общего назначения, оборудованныхустановками для кондиционирования воздуха (режимы а, б, в, г проверяютсятакже и для условий движения летом с работающим кондиционером, а еслидля лета получается более высокое значение расчетной нагрузки, то врасчетах принимаются значения расчетной нагрузки для лета).Расчетная нагрузка Iн. от потребителей, включенных при движении инакороткихостановкахсработающимдвигателем,определяетсясуммированием эквивалентных токов потребителей по формуле [87, 103]:78Iн =Iэкв. =Iпотр.
Kt Кн,(2.1)где Iэкв. - эквивалентный ток потребителя, А; Kt - коэффициент времениработы потребителей по отношению ко времени работы двигателя; Кн коэффициент нагрузки (для потребителей, имеющих несколько ступенейвключения, соответствующих работе с различной нагрузкой).Ток потребителей определяется при напряжении сети 13,5В или 27В.Напряжением в сети считается напряжение на зажиме "плюс"бортового амперметра или (при отсутствии амперметра) на входном зажимевключателя зажигания.КоэффициентывремениработыKtразличныхпотребителейэлектроэнергии приведены в [75, 87]. Потребители кратковременногодействия(электродвигателиуправлениязеркаламизаднеговида,стеклоподъемников, выдвижения антенны, блокировки дифференциала ит.п.) при расчете нагрузки не учитываются.Коэффициент нагрузки Кн характеризует собой среднее значениенагрузки за рассматриваемый период работы автомобиля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
