Диссертация (781805), страница 20
Текст из файла (страница 20)
24 Ездовые циклы на различных передачах136На графиках ездовых циклов цифрами указаны характерные точкидвижения при переключении передач, цифрами в скобках номера передач, накоторых осуществляется движение (если номер передачи не указан движениеосуществляется на нейтральной передаче), буквами обозначены этапыдвижения (р – разгон, у - движение с установившейся скоростью, тд –торможение двигателем, в – выбег, п - переключение передач, т –торможение, х – работа ДВС в режиме холостого хода при стоянкеавтомобиля).При составлении графиков использовались следующие допущения:- проезд поворота без остановки может осуществляться только нанейтральной передаче;- после проезда поворота движение начинается на второй передаче, аскорость проезда поворота не может быть выше скорости начала торможенияVтр (по данным эксплуатационных испытаний, проведенных автором Vтрследует принимать равной 25 - 30 км/ч) и ниже скорости включения второйпередачи при разгоне.Указанные допущения обеспечивают моделирование наихудшей сточки зрения эксплуатации СЭС манеры вождения - прохождение поворотовна максимально низких скоростях.
Тем самым обеспечивается имитацияработы СЭС в наиболее жестких в плане работы аккумуляторной батареиусловиях.Кроме того, при составлении графиков использовались полученныеавтором экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что вусловиях городского движения с высокой плотностью использование выбегапри выключении 4-ой передачи маловероятно так же, как и проезд поворотабез фазы торможения.На графиках цифрами указаны характерные точки движения, цифрамив скобках номера передач на которых осуществляется движение в цикле(если номер передачи не указан движение осуществляется на нейтральной137передаче), а буквами - события - состояния ( р - разгон, у - движение сустановившейся скоростью тд - торможение двигателем, в - выбег, п переключение передач т - торможение, х - работа ДВС в режиме х.х. пристоянке автомобиля перед светофором или поворотом).В зависимости от типа и длины участка движения по нему можетосуществляться по одному из возможных ездовых циклов (рис.
24).По схеме возможных последовательностей событий можно построитьмоделирующий алгоритм изменения следующих факторов, оказывающихвлияние на распределение токов в системе: n, Rн, Тр двс, Тст . Учитывая,что toкp является фактором воздействия на систему окружающей среды, еёзначение может быть задано функциональной зависимостью от времени,можно сделать вывод о том, что все факторы, оказывающие влияние нараспределение токов в системе, вычисляются по алгоритму возможныхпоследовательностей событий в любой момент времени эксплуатацииавтомобиля.При завершении этапов 1-9 возможно наступление несколькихальтернативных событий.
Для выбора из совокупности возможных одногоэтапа как последующего и служит алгоритм моделирования параметровэксплуатационного режима СЭС. Поэтому рассмотрим лишь особенностиалгоритма, связанные с выбором типа ездового цикла для проезда участкапути светофор (поворот) - светофор (поворот) и с моделированием работыпотребителей с коэффициентом времени работы меньше единицы, так какэти аспекты представляют определенный, научный и практический интерес.В первую очередь при моделировании проезда участка необходимоопределить его характеристики. К таковым можно отнести тип окончанияучастка (светофор, поворот, поворот со светофором) и его длину.Для идентификации указанных характеристик в алгоритме предусмотрены две возможности.Первая - использование в качестве испытательных известныхмаршрутов городского движения, вторая - автоматическая генерация138последовательностиучастковпроизвольногомаршрутасосреднестатистическими характеристиками.3.2. Обоснование выбора шага дискретизации времени для каждого изрежимов эксплуатацииПри дискретной имитации работы СЭС анализ взаимодействияисточников и приемников электрической энергии проводится в определенные промежутки времени, удаленные друг от друга на величину шагадискретизации Т [126, 127].
Очевидно, что если шаг дискретизации будетслишком мал, то неоправданно увеличатся вычислительные затраты безкакого-либо существенного снижения погрешности расчетов, и наоборот[128, 129], при чрезмерно большом шаге дискретизации, характер протеканияэнергетических процессов может быть при моделировании существенноискажен [130, 131]. Поэтому шаг дискретизации должен выбираться таким,чтобы его уменьшение уже не сказывалось бы на погрешности расчета, а егоувеличение неприводило быкнеадекватномуописаниюрабочиххарактеристик основных компонентов СЭС [132, 133].Основываясьнапониманиитогофакта,чтосистематическаяпогрешность расчета возникает из-за линеаризации существенно нелинейныххарактеристик компонентов СЭС в промежуточных точках между временамиТ1 и Т2 = Т1 + Т определим максимально допустимую величину Т [134, 135].Применительноктокоскоростнойхарактеристике(наиболеечувствительной характеристике к изменению частоты вращения роторагенератора и, следовательно, шага дискретизации) генераторной установкивеличина рассчитывается по следующей формуле:Т = ( Δnг / Кг ( J)) / 3,6 Qмакс,(3.12)139где Δnг - интервал частоты вращения на наиболее криволинейном участкетокоскоростной характеристики обеспечивающий погрешность линейнойинтерполяции не более заданной (пример определения Δnг приведен на рис.25); Qмакс - максимальное ускорение автомобиля в эксплуатации.Расчеты применительно к легковым малолитражным автомобилямпоказывают, что интервал дискретизации может быть принят равным (0,7 –1,0) секунды.Если для режима движения, когда наиболее чувствительной кизменению времени является токоскоростная характеристика генератора ишаг дискретизации может быть рассчитан по соотношению (11), то длясобытий "остановка", "стоянка", "прогрев" и "выбег" величина nг постояннаи параметры генераторной установки не зависят от времени.
Для указанныхсобытий величина Т может быть выбрана из анализа динамическихразрядных характеристик аккумуляторной батареи, аналогично тому, как показано на рис. 25 применительно к аккумуляторной батарее 6СТ55АЗ . Вданном случае Т = 30 секунд.140Рис. 25. Выбор шага дискретизацииПри расчете режимов, связанных с пуском двигателя (определениеэквивалентного тока стартера и средней частоты прокручивания коленчатоговала), используются усредненные по времени характеристики элементов141пусковой системы (стартера и аккумуляторной батареи), и поэтому величинаТ на моделирование работы СЭС не оказывает никакого влияния.
Такимобразом, величину шага дискретизации (0,7 – 1,0) с., можно считатьоптимальной при моделировании работы СЭС в эксплуатации.3.3. Принципиальная схема системы электроснабжения автомобиля дляисследования расхода топлива на привод генераторной установкиСуществующие принципиальные схемы СЭС, например, схема,представленная на рис. 26 [140, 141], не в полной мере отражает особенностираспределения токов в системе, так как не учитывают:- несовпадение точек подключения стартера и прочих потребителей;- возможность подключения чувствительной цепи регулятора на зажим"+" дополнительных диодов, зажим "+" генератора в точку подключенияпотребителей или вывод "+" АБ.
На схеме Rаба - эквивалентноесопротивление проводов, шунта амперметра (при наличии амперметра) исоединительных переходных контактов между выводом “+” АБ и точкойподключения потребителей, Rага - эквивалентное сопротивление проводов,соединительных переходных контактов между зажимом "+" генератора иточкой подключения потребителей.Для того чтобы учесть, указанные особенности при анализе работыСЭС автором разработана принципиальная электрическая схема системы,представленная на рис. 27 в упрощенном виде.142Рис. 26.
Принципиальная схема замещения СЭСРис.27. Уточненная схема замещения СЭСВ дополнение к элементам, представленным на рис. 26 в данную схемувходят следующие компоненты:143-эквивалентноесопротивлениестартернойцепи,стартераипотребителей, функционирующих при запуске ДВС - Rкв;- эквивалентное сопротивление проводов, соединительных переходныхконтактов и сигнальных устройств между зажимом "+" генератора и зажимом"+" дополнительных диодов – 1 ;- эквивалентное сопротивление проводов и переходных контактовмежду входным зажимом регулятора напряжения или щеткодержателя иточкой подключения потребителей – Rкэ;- эквивалентное сопротивление цепи возбуждения, включающее в себясопротивление обмотки возбуждения, сопротивление щеточно-контактногоузла, силовой цепи регулятора напряжения, а также соединительныхпроводов и переходных контактов - Rв.Чувствительнаяцепьрегуляторанапряженияможетбытьприсоединена последовательно к реле К9, К10 или К11.Для того чтобы проводить анализ энергетических процессов в СЭС,используя методы теории цепей, необходимо условно обозначенные на рис.27 Генераторную установку и АБ заменить их эквивалентными схемамизамещения.
Разработке указанных схем и посвящены два последующихподраздела.3.4.Разработкасхемызамещенияиматематическоймоделиаккумуляторной батареиАналитический обзор, проведенный автором в первой главе, показал,что в настоящее время не имеется универсальной математической моделисвинцового автомобильного аккумулятора, пригодной для расчета выходныххарактеристик АБ в различных режимах работы СЭС.ХарактеристикиАБврежимахразрядахорошоописываютсяуравнениями, предложенными в [146], но они могут быть использованытолько для расчета разряда АБ на стоянке и саморазряда, стартерного разряда144АБ,разряде АБ при работе генераторнойустановки по внешнейхарактеристике и разряде АБ при работе генераторной установки в режимерегулирования.Для моделирования работы АБ в режиме заряда при циклированиииспользуются зарядные характеристики, полученные экспериментальнымпутем – Iб(Uб, tэл,Сз).
Основной недостаток такого подхода -пренебрежение зависимостью тока аккумуляторной батареи от временинепрерывного заряда Тц. Пренебрежение указанной зависимостью вусловиях городской эксплуатации (с длительностью цикла заряд-разряд всреднем 50 - 60 секунд) может привести к существенной погрешности приопределении степени заряженности аккумуляторной батареи. По данным,приведенным в [147], ток заряда АБ за 240 секунд непрерывного зарядауменьшается в 2 - 5 раз, причем наибольшая скорость уменьшенияприходится на первые 60 секунд. К этому же выводу можно прийти,анализируя изменение тока аккумуляторной батареи в эксплуатации с 85 по150 секунду.
Экспериментально были определены временные зарядныехарактеристики АБ в условиях микроциклирования - Iб(Uб, tэл, Сз, Тц) (рис.28).145Рис. 28. Зарядно-разрядные характеристики АБ.Эти характеристики и были положены в основу математическоймодели аккумуляторной батареи (АБ) в режимах заряда. Таким образом, врежиме заряда в схеме замещения СЭС аккумуляторная батарея может бытьпредставлена нелинейным источником напряжения, управляемым током,протекающим через включенный последовательно с источником резистор Rб[150,151].Нелинейныйзаконуправлениянапряжениемисточникаописывается временными зарядными характеристиками – Uб (Uб, tэл, Сз,Тц).В режиме перезаряда, схема замещения АБ аналогична таковой врежимезаряда.(длительностьОсобенностицикламагистральногозаряд-разряд,подвижениярезультатамавтомобиляисследований,проведенных нами находится в пределах 6...10 минут) характерен режим146перезаряда, позволяющий пренебречь зависимостью тока перезаряда отвремени непрерывного заряда и использовать для описания законауправленияисточникомнапряженияперезарядныеxapaктеристики,представляющие собой зависимость напряжения АБ от тока АБ итемпературы электролита Uб (Iб, tэл).Так как характеристики АБ в режимах заряда и разряда зависят от еестепени заряженности Сз, необходимо в процессе имитации контролироватьхарактер изменения указанной величины во времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
