Диссертация (781805), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Заключение и выводы пятой главыЧетвертая глава посвящена исследованию и разработке эффективныхалгоритмов управления, обеспечивающих повышение экологических иэнергетическихпоказателейкомпонентовэлектрооборудованияавтотранспортных средств.Исследование алгоритмов управления напряжением генераторнойустановки проводилось с помощью математической модели, разработанной иописанной во второй главе диссертации. Классифицировать адаптивныесистемыэлектроснабжениянаправлениюпеременных.управляющихможно по виду задач,воздействийирешаемыхисточниковими,наблюдаемых216По решаемым задачам системы подразделяются следующим образом:системы электроснабжения, обеспечивающие заданное зарядное состояниеаккумуляторной батареи, заданный уровень стабильности напряжения вбортовой сети автотранспортного средства, заданный тепловой режимгенераторной установки, снижение расхода топлива на привод генератора иснижение токсичности отработанных газов.
Также существуют системы,работа которых направлена на одновременное решение нескольких задач(например, система электроснабжения, обеспечивающая заданный уровеньстабильности напряжения в бортовой сети и расхода топлива).По второму классификационному признаку управляющие устройстваадаптивных систем электроснабжения подразделяются на управляющиеустройства, воздействующие на компоненты системы электроснабжения,напримерсистемы,аккумуляторнойобеспечивающиебатареизасчетзаданноеизменениязарядноеуровнясостояниерегулируемогонапряжения генераторной установки. В данном алгоритме управляющееустройство воздействует на генераторную установку, являющуюся наиболееважным компонентом системы электроснабжения.
Кроме того, применяютсяуправляющие устройства, воздействующие на объекты, не входящие всистему электроснабжения, но влияющие на ее работу (двигатель,потребители электроэнергии) и управляющие устройства, воздействующиена компоненты системы электроснабжения и на объекты в нее не входящие.(Например, системы, обеспечивающие заданную стабильность напряжения вбортовой сети не только за счет изменения тока возбуждения генераторнойустановки, но и за счет повышения частоты вращения на оборотах холостогохода двигателя автотранспортного средства для исключения проваловнапряжения в бортовой сети.)По третьему классификационному признаку управляющие устройстваадаптивныхсистемподразделяютсянауправляющиеустройства,получающие информацию от компонентов системы электроснабжения,например, системы, в которых зарядное состояние аккумуляторной батареи217оцениваетсяповеличинеполучающиеинформациюнапряжения,отобъектов,управляющиеневходящихустройства,всистемуэлектроснабжения, но влияющих на ее работу.
Также используютсяуправляющие устройства, получающие информацию от компонентовсистемы электроснабжения и объектов в нее не входящих, например,системы, определяющие режим движения автотранспортного средства(разгон, торможение, установившееся движение, стоянка на оборотаххолостого хода) по частоте вращения коленчатого вала двигателя.Анализрезультатовисследованийпоказывает,чтонаиболееперспективным для снижения расхода топлива и токсичности отработанныхгазов являются устройства, работа которых направлена на интеллектуальноеуправление напряжением генераторной установки в зависимости отсостояния аккумуляторной батареи.
(Например, алгоритм, снижающийрегулируемое напряжение до 13,8В при степени заряженности АБ более 75 %и увеличивающий напряжение настройки РН до 14,6В – 14,8В при степенизаряженности АБ менее 75 %.) Алгоритм автоматизированного измененияуровня регулируемого напряжения позволяет снизить расход топлива на 7 – 8процентов в зависимости от условий эксплуатации.218ГЛАВА 6РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ СИСТЕМЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОВЫШЕНИЕТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВШестая глава посвящена разработке принципа работы системыэлектроснабжения, обеспечивающего повышение топливной экономичностиавтотранспортныхиспользованиесредствалгоритма,функциональныхобеспечивающегосвойствоптимальноекомпонентовсистемэлектроснабжения и регулятора напряжения, обеспечивающего выполнениеразработанного принципа управления.6.1.
Выбор независимых переменных, ограничений и целевой функцииТеоретический анализ и экспериментальные исследования СЭСпоказывают, что задача выбора оптимального алгоритма работы СЭСотноситсякзадачампараметрическойоптимизации[165],тоестьопределению минимума целевой функции в области независимых переменных при выполнении ограничений, налагаемых на работу системы.Далее определены независимые переменные, ограничения, накладываемые на работу системы и целевую функцию. Независимыми переменнымиявляются параметры, определяющие режим работы СЭС, а именно: частотавращения ротора генератора на оборотах холостого хода, напряжениенастройки регулятора напряжения, мощность приемников электрическойэнергии, имеющих несколько режимов работы, например, обогрев салона иобогревзаднегостекла.Этипараметрыдляконкретногорежимаэксплуатации однозначно определяют выходные характеристики СЭС(уровень напряжения в бортовой сети, состояние аккумуляторной батареи), атакже некоторые внешние параметры, характеризующие качество автомобиля в целом (расход топлива двигателя на привод генератора,219токсичность отработавших газов).
Анализ автомобильной СЭС [22, 159, 161]показал, что имеются следующие параметры, характеризующие ее работу:- уровень напряжения в бортовой сети АТС;- степень заряженности аккумуляторной батареи;- расход топлива.Они могут быть выбраны лишь в качестве ограничений, налагаемых наработу системы.Действительно,длянадежнойработыприемниковэлектрической энергии уровень напряжения в бортовой сети не долженвыходить за пределы заданного диапазона (например, для 14-ти вольтовойСЭС допустимый диапазон изменения напряжения составляет 13 - 15В)[164]. Степень заряженности аккумуляторной батареи не должна быть ниженеобходимой для надежного пуска двигателя. Токсичность отработанныхгазов не должна быть выше стандартизованной величины.
Таким образом, вкачестве целевой функции можно выбрать лишь характеристику расходатопливадвигателем,необходимуюдляфункционированияэлектроэнергетического комплекса автомобиля. Расход топлива на приводгенератора прямо пропорционален его нагрузке на двигатель, то есть чемменьше нагрузка генератора на двигатель, тем меньше расход топлива.Значимость влияния генератора на расход топлива можно охарактеризоватьследующими цифрами. На оборотах холостого хода в городских условияхэксплуатации автомобиль работает до 40% времени, а мощность двигателя,расходуемая на привод генератора на холостом ходу, составляет примерно70% всей мощности отбираемой от двигателя [173, 174].
На рис. 43приведены независимые переменные, ограничения, налагаемые на работусистемы и целевая функция, используемые при оптимизации работы СЭС.220Рис. 43. Независимые переменные, ограничения, налагаемые на работусистемы, и целевая функция, используемые при оптимизации работы СЭС.Рассмотрим общие алгоритмы работы СЭС, решающей задачуминимизации расхода топлива двигателем на привод генератора привыполнении ограничений, налагаемых на работу системы, а такжеадаптирующейсякрежимам,условиямэксплуатацииавтомобиляисостоянию компонентов системы. Рассмотрим общие алгоритмы работыданной СЭС.
Алгоритмы работы СЭС можно классифицировать последующим признакам:- по задачам, решаемым с помощью алгоритма: алгоритмы минимизации расхода топлива, алгоритмы обеспечения заданной токсичностиотработанных газов, алгоритмы поддержания уровня напряжения в бортовойсетивзаданныхпределахиобеспечениязаданногосостоянияаккумуляторной батареи;- по использованию алгоритма в различных режимах (алгоритмы,используемые при стоянке автомобиля на оборотах холостого ходадвигателя, разгоне автомобиля, установившемся движении).221I группа - алгоритмы минимизации расхода топлива.А) При стоянке автомобиля на оборотах холостого хода (определяетсяпочастотевращениядвигателя)иудовлетворительномсостоянииаккумуляторной батареи (определяется по ее напряжению при разряде)нагрузка генератора на двигатель уменьшается или исключается вообще(путем изменения уровня напряжения настройки РН или отключения токавозбуждения).Б)При разгоне автомобиля (определяется по частоте вращениядвигателя) и удовлетворительном состоянии аккумуляторной батареинагрузка генератора на двигатель уменьшается или исключается вообще.В)частотеПри установившемся движении автомобиля (определяется повращениядвигателя)иудовлетворительномсостоянииак-кумуляторной батареи нагрузка генератора на двигатель уменьшается илиисключается вообще.IIгруппа-алгоритмыобеспечениязаданнойтоксичностиотработанных газов.При увеличении токсичности отработанных газов вышестан-дартизованного значения из-за неравномерного прокручивания коленчатоговала двигателя, объясняемого повышенной нагрузкой генератора надвигатель, система снижает мощность приемников электроэнергии безущерба комфортности (приемники, имеющие несколько режимов работы, переводятся на режим меньшей мощности).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
