Диссертация (781805), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Например, АБ номинальной емкостью 100А*ч может выдавать ток100А не в течение 1 часа, а в течение существенно меньшего времени вплотьдо тридцати минут, что связанос особенностями электрохимическихпроцессов, протекающих в АБ.Для определения реальной емкости АБ с учетом тока нагрузки авторомбыла разработана упрощенная математическая модель, основанная на законеПекерта [175], который установил, что отношение между разрядным током Iи временем разряда аккумулятора T представляет собой константу.Поэтому реальную емкость АБ можно определить по следующейформуле:Cp = I ×n × T,(1.1)где Cp – емкость АБ;n – константа.По результатам испытаний константа n всегда больше единицы.Поэтому чем больше значение n, тем меньше способность АБ отдаватьполную емкость при повышенной нагрузке.
Наименьшее значение константыn по данным исследований, проведенных автором, имеют литий-ионные АБ,а наибольшее значение у свинцово-кислотных АБ.Константа n рассчитывается на основании измерения времени полногоразряда (T1 и T2) для двух разных токов (I1 и I2).
Для приблизительных48расчетовможноиспользоватьтаблицыилиграфикиразряда,предоставляемые производителем аккумуляторов. Так как Cp – константа,мы можем записать такое уравнение:Cp = I1n × T1 = I2n × T2(1.2)Преобразуя выражение, получаем формулу расчета константы:n = log(T2/T1)/log(I1/I2)(1.3)Основываясь на знании значений n и емкости можно рассчитать времяработы аккумулятора при определенной нагрузке:T = Cp/In(1.4)Предложенная методика [15] позволяет определить реальный пробегэлектромобиля до необходимости заряда АБ.
Расчеты, проведенные автором,позволяют сделать вывод, что у большинства электромобилей пробег непревышает 120-150 км до необходимости заряда АБ.1.3.Основные особенности системы стоп – стартОсобый интерес представляет система стоп – старт, применяемая какв составе гибридной силовой установки АТС, так и на автомобиляхтрадиционной конструкции с ДВС [19, 20].Система стоп - старт предназначена для экономии топлива, снижениявредных выбросов и шума за счет сокращения времени работы двигателя нахолостом ходу.
Как показывает практика эксплуатации автомобиля всовременных городских условиях эксплуатации, режим холостого хода49составляет более 45% общего времени работы двигателя. Это определяетсячастыми остановками на светофорах, нахождением в пробках и т.п.До недавнего времени система стоп - старт применялась в основном нагибридных автомобилях. Сегодня ситуация коренным образом меняется.Практически все ведущие производители легковых автомобилей имеют всвоем модельном ряду автомобили, оборудованные данной системой. Попрогнозам экспертов к 2020 году половина выпускающихся легковыхавтомобилей будет оборудоваться системой стоп - старт.Принцип работы системы стоп - старт заключается в выключениидвигателя при остановке автомобиля и его быстром запуске при нажатии напедаль сцепления (механическая коробка передач) или отпускании педалитормоза (автоматическая коробка передач).Конструктивносистемастоп-стартобъединяетустройство,обеспечивающее многократный и мгновенный пуск двигателя и системууправления [21].Существует несколько способов реализации функции многократногопуска двигателя:- усиленный стартер (рис.
4);- реверсивный генератор (стартер-генератор);- впрыск топлива в цилиндры и воспламенение смеси (рис. 5).Самым простым и надежным с точки зрения конструкции являетсясистема стоп - старт фирмы Bosch. Система стоп - старт устанавливается наавтомобили BMW, Audi и обеспечивает снижение потребления топлива ивредных выбросов до 8%.Основу системы составляет специальный стартер, рассчитанный набольшое количество пусков двигателя и имеющий увеличенный срокслужбы. Стартер оборудован усиленным малошумным механизмом привода,гарантирующим быстрый, надежный и бесшумный запуск двигателя.Система управления осуществляет остановку и пуск двигателя, а такжеконтрользарядааккумуляторнойбатареи.Какивсе современные50электронные системы управления, она включает входные датчики, блокуправления и исполнительные устройства.К входным датчикам относятся датчик частоты вращения коленчатоговала, датчик положения педали сцепления (положения педали тормоза),датчик аккумуляторной батареи, а также датчики системы управлениявпрыска топлива.
Своего электронного блока система не имеет, а используетблок управления двигателем, где установлено соответствующее программноеобеспечение. Исполнительными устройствами системы являются форсункисистемы впрыска, катушки зажигания, стартер.Работа системы стоп - старт осуществляется следующим образом. Приостановке автомобиля перед светофором или в пробке система, на основаниисигнала датчика частоты вращения коленчатого вала, останавливаетдвигатель.Питаниепотребителейэлектроэнергиипроизводитсяотаккумуляторной батареи.
При нажатии педали сцепления (отпускании педалитормоза на автомобиле с автоматической коробкой передач) системаактивирует стартер и производит запуск двигателя. В дальнейшем циклостановки и запуска двигателя продолжается.51Рис. 4. Схема системы стоп – старт.52Если заряд аккумуляторной батареи оказывается ниже заданногоминимального значения, система на основании сигнала соответствующегодатчика выключается. Включение системы производится после зарядкиаккумуляторной батареи. Система может быть принудительно отключена спомощью специальной кнопки на панели приборов [22].Аналогичную конструкцию имеет система стоп-старт Kia Motors.Основноеотличиемданнойсистемызаключаетсявуправленииавтомобильным генератором.
Так, при высокой нагрузке на двигатель дляснижения потребления топлива генератор отключается, при торможениигенератор включается, и производится подзарядка аккумуляторной батареи.При уменьшении степени заряженности аккумуляторной батареи ниже 75%система выключается. Система выключается также при использованиикондиционера [23].Система стоп-старт, выпускаемая фирмой Valeo, в своей работеиспользует реверсивный генератор. Система устанавливается на автомобиляхCitroen, Mercedes и позволяет снизить расход топлива до 10%.Реверсивный генератор представляет собой электрическую машинупеременного тока, которая в зависимости от условий может выполнятьфункциигенератораистартера.Работуреверсивногогенератораобеспечивает специальный приводной ремень и специальное устройство,позволяющее передавать усилие в двух направлениях.
Реверсивныйгенератор бесшумно работает и имеет меньшее время пуска по сравнению страдиционным стартерным электродвигателем (в два раза меньше).Управлениесистемойпроизводитсяспомощьюотдельногоэлектронного блока, который взаимодействует с блоком управлениядвигателем. Состав входных датчиков аналогичен другим системам стопстарт.Дальнейшим развитием данной системы является использованиерекуперативного торможения для создания дополнительной энергии иснижения расхода топлива.53Компания Mazda разработала систему, которая является альтернативойдругих систем стоп-старт.
В данной системе для многократного запускадвигателя используется впрыск топлива в цилиндры и воспламенениетопливно-воздушной смеси. Система устанавливается на бензиновыедвигатели, оборудованные непосредственным впрыском топлива.Дляобеспеченияостанавливаютсявработысистемыопределенныхпоршниположениях,вцилиндрахоптимальныхдлядальнейшего пуска двигателя. С началом движения (при отпускании педалитормоза) в цилиндры впрыскивается топливо и воспламеняется топливновоздушная смесь, то есть, производится пуск двигателя. При пуске двигателяв дополнение энергии сгорания топлива используется энергия стартера,который включается на непродолжительное время.Снижение расхода топлива при применении данной системы достигает9%.
Система работает только с автоматической трансмиссией.Рис. 5.Схема системы стоп-старт с впрыском топлива в цилиндры ивоспламенением смеси.541.4. Обзор принципов управления напряжением генераторных установок,направленных на снижение расхода топлива и повышение энергетическихпоказателей1.4.1. Общие принципы построения интеллектуальных систем управлениянапряжением генераторных установок автотранспортных средствРазработка интеллектуальных систем управления является одним изглавныхнаправленийповышенияиспользованияэнергетическихвозможностей систем электроснабжения (СЭС) автотранспортных средств[50, 51].
Современные системы управления характеризуется усложнениемалгоритмов управления, увеличением единичной мощности отдельныхагрегатов и установок, повышением требований к качеству энергетическихпоказателей и выходных характеристик основных компонентов системэлектроснабжения,увеличением срока службы, снижением выбросоввредных веществ в окружающую среду и расходом топлива на приводгенераторной установки.Алгоритмфункционированиясовокупностьпредписаний,техническогопроцессавинтеллектуальнойведущихкакой-либоксистемыправильномусистеме–этовыполнениюэлектрооборудованияавтотранспортного средства [52, 53].Например, система электроснабжения автотранспортного средствапредставляет собой совокупность устройств, обеспечивающих единствопроцессов генерирования, преобразования, передачи и распределенияэлектрической энергии при обеспечении ряда требований к основнымфункциональным параметрам (энергетическим, тепловым и экологическимпоказателям).спроектированаэксплуатацииСистематакимэлектроснабженияобразом,выполнялисьчтобытребуемыесовременныхприавтомобилейнормальныхэнергетическиеиусловияхтепловыепоказатели, при этом экологические показатели и показатели расхода55топлива на привод генераторной установки не учитываются.
Кроме того,существующие системы регулирования напряжения не обеспечиваютоптимальных энергетических и тепловых показателей [54, 55]. Такимобразом, современные системы регулирования напряжения работают какограничители напряжения на определенном уровне, изменяющемся лишь взависимости от температуры воздуха, поступающего в генераторнуюустановку. Температура генератора растет в несколько раз быстрее, чемтемпература электролита аккумуляторной батареи, которая и являетсяопределяющей при выборе напряжения настройки.Надлежащему функционированию системы обычно мешают внешниеобстоятельства(воздействия)[56].Длясистемыэлектроснабженияавтотранспортного средства такими воздействиями являются изменениенагрузки потребителей электрической энергии, частота вращения роторагенератора, зарядное состояние аккумуляторной батареи, температураэлектролитааккумуляторнойбатареи,режимдвиженияавтомобиля,изменение конфигурации электрической сети в результате переключений,короткие замыкания, обрывы проводов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
