Исследование влияния управляемого электромеханического звена автомобиля с комбинированной энергоустановкой на технико-экономические показатели

• Автор: Лобанов, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Обзор существующих принципов и законов управления КЭУ. Структуры КЭУ

1.1.1 .Структуры КЭУ и компоновки КЭУ

1.1.2. Принципы и законы управления КЭУ

1.2. Критерии оценки эксплуатационных показателей ЭМ

1.3. Цели и задачи исследования Глава 2. Особенности построения математической

модели электромобиля с комбинированной энергоустановкой

2.1 Особенности построения математической модели ЭМ с КЭУ

2.2. Разработка упрощенной математической модели ЭМ с КЭУ
2.2.1. Алгоритм расчета режимов движения
2.2.2. Расчет сопротивления движению ЭМ
2.2.3. Алгоритм расчета параметров тягового ЭД для периода разгона ЭМ
2.2.4. Алгоритм расчета потерь в ЭД
2.2.5. Алгоритм расчета параметров ДВС
2.2.6. Алгоритм расчета параметров электропривода для
периодов установившегося движения и торможения ЭМ
2.2.7. Алгоритм расчета параметров аккумуляторной батареи
2.2.8. Методика оценки итоговых показателей ЭМ с КЭУ
2.3. Программа расчета параметров ЭМ с КЭУ
2.4. Обобщение и оценка результатов исследований
2.4.1. Расчет цикловых параметров
2.4.2. Оценка итоговых показателей работы ЭМ
2.5. Разработка математической модели ЭМ с КЭУ с детализацией
алгоритма расчета параметров элементов привода
2.5.1. Алгоритм расчета нагрузочных режимов
2.5.2. Алгоритм расчета параметров тягового двигателя
2.5.3. Алгоритм расчета параметров аккумуляторной батареи
2.5.4. Алгоритм расчета параметров управляемого электромеханического звена
2.5.5. Алгоритм расчета запуска ДВС
2.6. Выводы по главе 2.
Главе 3. Машинная программа расчета параметров электромобиля с комбинированной энергоустановкой
3.1. Машинная программа расчета параметров ЭМ с КЭУ Глава 4. Комплексная оценка эффективности
электромобиля с комбинированной энергоустановкой
4.1. Комплексная оценка эффективности ЭМ с КЭУ
4.1.1. Обзор существующих методов оценки и выбор
критерия эффективности ЭМ с КЭУ
4.1.2. Скаляризация векторного критерия качества.
Преобразование ЧПК
4.1.3. Определение коэффициентов важности частных показателей качества
4.1.4. Программная реализация метода оценки эффективности
с помощью комплексного показателя качества
4.2. Экспериментальные исследования адекватности математической модели
4.3. Выводы по главе 4
Общие выводы
Список использованных источников


Автобусы, выполненные по последовательной схеме, не принесли ожидаемого эффекта. Микроавтобус с КЭУ, выполненный на базе микроавтобуса РАФ при испытаниях в цикле НАМИ-2 обеспечивал экономию топлива в размере -%. Основной задачей исследования являлось создание системы управления приводом ЭМ с КЭУ, требующее глубокого анализа и оптимизацию параметров КЭУ, разработки и экспериментальной проверки алгоритмов управления. Основными методами исследования были выбраны методы математического моделирования физических объектов, их многократного анализа и оптимизации, дополняемые физическим моделированием и экспериментальными стендовыми исследованиями. С этой целью разработана математическая модель имитации движения ЭМ с КЭУ в цикле с предварительным расчетом характеристик ЭМ. Эффективность ЭМ с КЭУ оценивается по ряду показателей, рассчитываемых в модели: минимальному расходу топлива, удельному расходу электроэнергии, суммарным энергетическим затратам, себестоимости выполненной транспортной работы, запасу хода ЭМ без дополнительной подзарядки АБ. Физическое моделирование при исследовании факторов определяющих алгоритм управления КЭУ, а также исследованиях и отладке алгоритма управления производилось на испытательном комплексе для исследования энергетических установок транспортных средств. В состав комплекса входят силовые установки КЭУ, элементы имитации нагрузки и управляющий комплекс. В нашей стране, начиная с годов, был проведен ряд теоретических и практических работ направленных на исследование КЭУ и создания эффективных ЭМ с КЭУ. Все предшествующие исследования проводились применительно к КЭУ последовательной структуры. КЭУ не присуща механическая сложность трансмиссии и у них есть теоретическая возможность достижения запасов хода таких же как у автомобилей. В работах исследовано множество аспектов эффективности, проектирования ЭМ с КЭУ, разработаны методики расчетов и выбора параметра КЭУ, проведены исследования аккумуляторных батарей, режимов движения ЭМ. В результате созданы образцы ЭМ с КЭУ последовательной структуры (ЛАЗ КЭУ и ЭМ созданные ЕрЛИ и НАМИ) не дали ожидаемой экономии топлива, а, в некоторых случаях, имели и перерасход по сравнению с аналогичными автомобилями. Рис. Схема последовательной структуры КЭУ: 1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - генератор; 3 - аккумуляторная батарея; 4 - тяговый электродвигатель; 5 - система управления КЭУ. Часть электрической энергии или вся энергия, отрабатываемая генератором 2, может быть использована для аккумулирования в АБ 3 с последующим ее использованием в ТЭД 4 в случае, когда энергии генератора не достаточно для создания требуемого тягового усиления. Возможность работы ДВС в наиболее экономичных по расходу топлива и токсичности режимах независимо от режима движения ЭМ. Большая свобода в отношении размещения отдельных составных частей из-за отсутствия механических связей между ТЭД и ДВС. Возможность использования высокооборотных двигателей, например, газовых турбин. Отсутствие сцепления, облегчающее управление ЭМ. Низкий суммарный кпд (ниже соответствующего автомобиля с ДВС) из-за многократного преобразования энергии топлива. Повышенная стоимость и массогабаритные показатели КЭУ и системы управления, что требует создания специальных конструкций шасси и кузовов ЭМ для обеспечения необходимой грузоподъемности. Недостатки таких КЭУ оказались более существенными по сравнению с достоинствами и поэтому такие установки оказались менее привлекательными. Параллельная структура КЭУ характеризуется тем, что механическое вращение вала ДОС непосредственно передается на ведущие колеса. Параллельно этому потоку энергии к ведущим колесам подводится энергия АБ, преобразованная ТЭД в механическое вращение. Структурная схема такой установки приведена на рис. Рис. Возможность четырех режимов работы установки - движение только за счет энергии ДВС (автомобиль); движение только за счет энергии АБ (электромобиль); движение только за счет энергии ДВС с аккумулированием части энергии ДВС, преобразованной ТЭД в АБ; движение с потреблением энергии как от ДВС, так и от АБ.