CC BY
109
Electrical facilities and systems
Козловский В.Н. Kozlovskiy V.N.
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Современное естествознание » ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный университет сервиса», Россия, г. Тольятти
Строганов В.И.
Stroganov V.I.
кандидат технических наук, проректор по социальным вопросам ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет», Россия, г. Москва
Дебелов В.В. Debelov V.V.
аспирант кафедры «Современное естествознание» ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный университет сервиса», Россия, г. Тольятти
Пьянов М.А. Pianov M.A.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Современное естествознание» ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный университет сервиса», Россия, г. Тольятти
УДК 629.113
КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ С КОМБИНИРОВАННОЙ СИЛОВОЙ
УСТАНОВКОЙ. ЧАСТь 2 [1]
В работе представлены результаты разработки комплекса электронных систем управления движением автомобиля с комбинированной силовой установкой (АКСУ). Во второй части работы проводится компонентная реализация электронной системы регулирования скорости движения автомобиля, а также решаются задачи по имитационному моделированию и реализации системы изменения фаз газораспределения (VVT) автомобилей и системы повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания Старт - Стоп. В результате работы получены имитационные модели электронных систем управления автомобилем, реализованные в математической среде Mathlab. Также как и в первой части, получены идеализированные, моделирующие характеристики электронных систем управления, которые могут быть использованы для формирования соответствующих программных кодов на языке программирования C++. Имитационное моделирование и реализация в виде опытных образцов соответствующих электронных систем управления показывает высокий уровень эффективности данных систем в решении задач обеспечения требуемых динамических характеристик работы двигателя при обеспечении топливной экономичности и экологичности.
Ключевые слова: качество, надежность, автомобиль с комбинированной силовой установкой, электронные системы оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания.
COMPLEX ELECTRONIC CONTROL SYSTEMS PASSENGER TRAFFIC
HYBRID CAR. PART 2 [1]
The paper presents the results of a complex electronic control systems for the hybrid vehicle. In the second part of the work carried out component implementation of the electronic system to control the speed of the vehicle, as well as solve problems on simulation and implementation of a system of variable valve timing (VVT) system cars and improve the efficiency of internal combustion engine start-stop. The resulting work, obtained simulation models of electronic systems driving implemented in mathematical circles Mathlab. As in the first part, the idealized received simulating characteristics of electronic control systems, which may be used to generate appropriate program code
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
19
Электротехнические комплексы и системы
in the programming language C++. Simulation and implementation in the form of prototypes corresponding electronic control systems shows a high level of effectiveness of these systems in the task to provide the required dynamic engine performance while ensuring fuel efficiency and environmental friendliness.
Key words: quality, reliability, a car with a combined power plant, electronic systems optimize the internal combustion engine.
В первой части работы [1] проведена разработка имитационных моделей электронной системы регулирования скорости движения автомобиля с комбинированной силовой установкой (АКСУ), получены моделирующие характеристики системы, используя которые можно получить программные коды для контроллера электронной системы управления двигателем. Во второй части работы проводится компонентная реализация электронной системы регулирования скорости движения автомобиля, а также решаются вопросы по имитационному моделированию и реализации системы изменения фаз газораспределения (VVT) автомобилей, а также системы повышения эффективности двигателя внутреннего сгорания Старт - Стоп.
Реализация электронной системы регулирования скорости движения АКСУ в режимах поддержания и ограничения скорости [2, 3].
Система регулирования скорости движения охватывает электронные модули управления автомобилем (рис. 1). Информационный обмен между модулями осуществляется по шине CAN 500 kbod/s. В настоящее время среди наиболее перспективных принципов организации архитектуры обмена информацией между модулями выделяется так называемый кольцевой принцип, который использует контроллер управления системой (GATEWAY), представляющий собой отдельный модуль управления. Достоинством кольцевой организации обмена данными является то, что случае обрыва в шине передача данных осуществляется по оставшейся связи. Особенностями такой архитектуры шины является и то, что в случае, когда все модули неактивны, их инициализация может быть выполнена отправкой сообщения из любого модуля системы. При этом важным фактором является то, что каждый контроллер, который подключен к шине, должен быть активирован и быть готовым к приему и отправке информации не позднее чем через 100 миллисекунд с момента появления сигнала активации на шине.
Физический уровень сигналов, передаваемых по шине CAN, описывается рис. 2. Скорость шины 500 kbod/s, погрешность +/- 0,1%, допуск на искажение длительности импульса +/- 0,1%. Активной считают область импульса в промежутке от 65 до 85% его длительности. Для обеспечения корректного функционирования всех модулей процент загрузки шины CAN не должен превышать 50%. Для
проверки соответствия данного требования широко используют прибор CANalyser фирмы Vector. Данное устройство позволяет читать сообщения и имитировать их с заданными параметрами, производить анализ загрузки шины.
Рис. 1. Модули системы регулирования скорости движения легкового автомобиля
Control module - управляющий модуль; ECU
- контроллер системы управления ДВС; AT/AMT Gearbox - автоматическая / роботизированная коробка переключения передач (КПП); ABS, ESP
- антиблокировочная система, электронная система стабилизации траектории движения; BCM
- центральный блок кузовной электроники; Combi instrument - комбинация приборов; Control buttons -кнопки управления; Brake, Clutch, Throttle - тормоз, сцепление, дроссельная заслонка; wires - проводная связь; CAN - линия.
Шина CAN должна обладать стабильностью во всем температурном диапазоне эксплуатации автомобиля на протяжении 10 лет. Такие же требования предъявляются к компонентам шины. Рекомендуется соблюдение требований стандарта ISO 11898.
Работа программно-аппаратного комплекса системы регулирования.
После подачи первичного импульса напряжения (KL15) каждый модуль должен активироваться не позднее чем в течение 100 мс и быть готовым к приему и передаче сообщений. Первое сообщение должно уйти от каждого контроллера и быть при-
20
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
нято остальными модулями не позднее 100 мс с момента первичного сигнала (KL15).
0% 65% 85% К
□ □ ш
Активная Неактивная Запас на
область область искажение
сигнала сигнала фронтов сигнала
100%
Рис. 2. Физический уровень сигнала шины CAN
Модуль управления (Control module) соединен с управляющими кнопками посредством проводного соединения. Он может быть выполнен с использованием канала АЦП микроконтроллера или специализированных микросхем: демультиплексоров с интерфейсными шинами 1-wire. Данный способ используется для сокращения числа проводов между модулем управления, джойстиком и кнопками. Предпочтение отдается АЦП как наиболее дешевому способу для декодирования состояний нажатия кнопок. Кроме того, данный способ позволяет осуществлять диагностику обрыва линии связи кнопок и управляющего модуля. При этом модуль управления осуществляет диагностику проводного соединения клавиш, выполняет антидребезговые функции, а лишь потом определяет наличие нажатия клавиши и вычисляет длительность информационных сигналов.
Информационные потоки, характеризующие работу тормозной системы и отражающие физическое положение дроссельной заслонки, попадают в контроллер управления ДВС (ECU). При нажатии на педаль тормоза происходит срабатывание первой контактной пары выключателя педали тормоза, после чего происходит срабатывание второй контактной пары. Первая контактная пара отвечает за работу стоп-сигнала (BLS), а вторая - за тестирование сигнала нажатия педали тормоза (BTS). Период времени между срабатыванием первой и второй контактной пары не превышает установленное значение 100 мс. При этом конструкция выключателя организована так, что в ней отсутствует дребезг контактов при нажатии на педаль. В случае отсутствия сигнала BTS в заданный интервал времени или появления его первым при нажатии на педаль тормоза должна включиться система диагностики, которая для безопасности эксплуатации автомоби-
ля может обеспечить отключение функции регулирования скорости.
Идентификация сигнала нажатия на педаль сцепления может быть реализована как программно, так и аппаратно. Программный метод позволяет распознать нажатие педали по изменению числа оборотов двигателя (которые определяются с помощью датчика положения коленчатого вала) по отношению к скорости автомобиля. В настоящее время для реализации данной функции наиболее широкое применение нашли бесконтактные датчики педали сцепления и педали тормоза, основанные на эффекте Холла. Такие датчики позволяют с высокой точностью и быстродействием оповестить контроллеры о факте нажатия на ту или иную педаль, не прихотливы к внешним условиям эксплуатации и обладают повышенным сроком службы.
Дроссельная заслонка, подключенная к контроллеру управления двигателем, выполняет основную функцию регулирования скорости. В дроссельной заслонке имеется два датчика, представляющие собой потенциометры, которые позволяют контролировать величину открытия дроссельного патрубка. При обнаружении неисправности потенциометров система диагностики производит деактивацию функции управления скорости. При этом дроссельная заслонка приобретает приоткрытое «парковочное» положение. В таком положении двигатель способен работать на холостом ходу и имеется возможность осуществлять дальнейшее движение.
В зависимости от типа трансмиссии, установленной на автомобиле, система переключения передач КПП управляется либо механически, либо с помощью электропривода. К системе регулирования скоростного режима можно адаптировать три типа КПП: механическую (МКПП); автоматическую (АКПП); роботизированную (РКПП).
Компонентную область системы регулирования скоростного режима составляют исполнительные элементы и органы управления, представленные в табл. 1.
Моделирование и реализация системы изменения фаз газораспределения (VVT) автомобилей с КСУ
При разработке и моделировании алгоритма системы управления двигателя с VVT разработчики сталкиваются с проблемой синхронизации зубчатого диска коленчатого вала и распределительного вала, а также определения текущего положения распределительного вала, которое является основным входным параметром для алгоритма управления двигателя с изменяемыми фазами. Именно этот параметр используется для расчета уставки положения распредвала и в алгоритме ПИД регулирования.
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
21
Электротехнические комплексы и системы
Таблица 1
Основные компоненты системы регулирования скорости движения легкового автомобиля
1. Педаль (выключатель) тормоза
2. Педаль (выключатель) сцепления
Для решения этой задачи применяются программно-аппаратные алгоритмы синхронизации коленчатого вала и распредвала. Данные алгоритмы используют входные сигналы от датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) для определения текущего положения поршней в цилиндрах, расчета искры зажигания и момента подачи топлива. По сигналу с датчика фазы (ДФ) определяется текущее положение распредвала и номер такта двигателя для быстрой синхронизации.
Общие принципы синхронизации по сигналу с датчика положения коленчатого вала.
Для обеспечения базовой синхронизации по ко-
ленчатому валу используется группа таймеров из модуля таймеров общего назначения GPT (General Purpose Timers) и подключенный к ним регистр за-хвата/перезагрузки CAPREL (Capture reload register) (рис. 3). Таймер Т1 предназначен для отсчета периода следования зубьев, а Т2 предназначен для генерации виртуальных дискретных зубьев, разбивающих период следования зубьев Туб на 8 или 16 дискретных зубьев, длительность чередования которых Т ,. Разбитие на дискретные зубья требуется для обеспечения большей точности синхронизации впрыска и времени накопления искры зажигания.
22
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
Рис. 3. Структура модуля синхронизации по сигналу с датчика положения коленчатого вала
Таймер Т1 инициализируется сразу после инициализации контроллера и инкрементируется на каждом такте с частотой, определяемой предделителем системной частоты для таймера Т1. Таймер настроен на прерывание по переднему фронту от зуба коленчатого вала и имеет высокий приоритет. При прерывании от каждого зуба вызывается функция синхронизации по коленчатому валу, в которой определяются и рассчитываются дополнительные параметры, требуемые для синхронизации.
Таймер Т2 инициализируется одновременно с запуском таймера Т1 (рис. 3). После получения значения CAPREL он заполняет свой счетный регистр и декрементируется на каждом такте с частотой, определяемой предделителем системной частоты для таймера в 8 или 16 раз большей, чем частота тактирования таймера Т1. После каждого обнуления он вновь заполняется текущим значением регистра CAPREL.
Величина CAPREL показывает длительность периода чередования дискретных зубьев Тзуб. После прихода каждого нового зуба CAPREL обновляется
новым значением, до которого успел досчитать таймер T1, а тот в свою очередь сбрасывается. Таким образом, это позволяет разбивать период следования зубьев коленчатого вала на интервалы времени, соответствующие длительности следования дискретных зубьев одинаковой величины. Значение CAPREL привязано к таймеру Т1, а значит защелкнутое значение будет соответствовать периоду следования зубьев и вычисляться по формуле:
Тзуб = CAPREL • f (1)
Например, 1-й вариант конфигурации: при частоте Т1 = 625000 Гц и частоте оборотов коленчатого вала 600 мин-1, CAPREL = 1091 : T = 1091-(1/625000) = 0,0017456 c. 2-й вариант конфигурации: при частоте Т1 = 1250000 Гц и частоте оборотов коленчатого вала 600 мин-1, CAPREL = 2182 : T , =
зуб
2182 • (1/1250000) = 0,0017456 c.
В момент прихода двух пропущенных зубьев, величина CAPREL отличается от нормального значения периода следования зубьев, поэтому для обновления таймера Т2 используется предыдущее значение CAPREL. После того, как будет пройден первый зуб и пройдет его подтверждение путем определения второго зуба, величина счетчика дискретных зубьев сбрасывается после каждого второго оборота коленчатого вала или после одного полного оборота распредвала. Таким образом количество виртуальных дискретных зубьев соответствует величине 960 или 1920 (что определяется настройкой предделителя таймера Т2).
По количеству пройденных дискретных зубьев определяется угол поворота коленчатого вала (ПКВ) в градусах поворота коленчатого вала. Отличие заключается в количестве дискретных зубьев на величину угла поворота коленчатого вала. Количественная ошибка дискретных зубьев зависит от частоты оборотов и корректируется после каждого следующего реального зуба, если число зубьев отличается от теоретического значения. Пример реализации представлен в табл. 2.
Таблица 2
Пример реализации алгоритма синхронизации по сигналу с датчика положения коленчатого вала
Наименование параметра 1-й вариант конфигурации 2-й вариант конфигурации
N б дискр.зуб 284 142
а б, °ПКВ дискр.зуба 0,375 0,75
ап.к.в., °ПКВ 106,5 106,5
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
23
Электротехнические комплексы и системы
При производстве двигателей распредвал и коленчатый вал устанавливаются по отношению друг к другу таким образом, чтобы два пропущенных зуба всегда соответствовали либо активному, либо нулевому уровню сигнала с датчика фаз при любом взаимном положении распредвала в момент фазирования и в парковочной позиции фазера. Таким образом, начальный номер такта определяется по сигналу с датчика фаз.
В современных конструкциях ДВС распределительных валов может быть несколько, а система отсчета должна быть одна, относительно которой уже определяется отклонение положение распредвала от условного нулевого положения.
Длительность следования зубьев коленчатого вала Тзуба = CAPREL определяется в прерывании по сигналу с ДПКВ. Время следования виртуальных зубьев Тдискр)зуба = CAPREL, где n = 8, определяется настройкой предделителя а^ = 6 град. Период следования одного зуба коленчатого вала а. Л = 6 град.
В основу системы синхронизации заложена работа таймера GPT (рис. 3), который позволяет прежде всего произвести синхронизацию по зубчатому колесу коленчатого вала. В модуле GPT имеется, как правило, два таймера. Первый таймер считает в сторону увеличения с заданной частотой f=f Второй таймер Т2 настроен на частоту в восемь раз больше, чем таймер Т1. Назначение второго таймера - это получение дополнительных дискретных зубьев, которые служат опорными точками при вычислении времени накопления искры зажигания и для определения времени открытия топливных форсунок.
Первоначальное состояние таймера Т1 нулевое. Таймер инициализируется после подачи питания на контроллер при включенной клемме 15 при и пуске стартера. После этого при появлении сигнала на датчике положения коленчатого вала, соответствующего первому распознанному зубу, таймер сбрасывается в 0 и начинает расчет сигналов. В момент сброса таймера происходит копирование счетного регистра в регистр захвата и перезагрузки CAPREL. После заполнения регистра CAPREL стартует таймер Т2, который считает в 8 или 16 раз быстрее (в зависимости от типа зубчатого колеса) и работает в сторону декрементации. По каждому достижению нуля счетного регистра этого таймера срабатывает прерывание, показывающее на то, что пройден виртуальный дискретный зуб. Дискретные зубья необходимы для более точной синхронизации и расчета момента накопления искры зажигания и подачи топлива через форсунку. Виртуальные дискретные зубья соответствуют некоторой величине градусов поворота коленчатого вала. К примеру, если зубчатое колесо
поворота коленчатого вала имеет 58 зубьев плюс два выбитых, то каждому реальному зубу будет соответствовать 8 или 16 виртуальных дискретных зубьев, которые с большей точностью позволяют определить положение коленчатого вала. Необходимо помнить, что при изменении частоты вращения в сторону увеличения или уменьшения при прохождении каждого реального зуба должно быть 8 или 16 виртуальных дискретных зубьев. Если этого не произошло, тогда требуется скорректировать величину виртуальных дискретных зубьев по приходу прерывания от следующего зуба для избегания математической ошибки.
Синхронизация распредвала с коленчатым валом выполняется по задним фронтам зубчатого колеса распределительного вала (рис. 4). Для того, чтобы вычислить текущее положение коленчатого вала, требуется определение нескольких параметров: номер зуба коленчатого вала, после которого произошло программно-аппаратное прерывание от распредвала, значение регистра таймера в момент прерывания от распределительного вала, номер такта, накопленное значение виртуальных дискретных зубьев.
Моделирование и реализация электронной системы управления «Старт - Стоп» АКСУ.
Система «Старт - Стоп» предназначена для снижения вредного техногенного воздействия автомобиля на окружающую среду путем оптимизации работы ДВС, при этом достигаются эффекты: снижение расхода топлива; снижение вредных выбросов в атмосферу (рис. 5). Процессы улучшения связаны со снижением времени работы двигателя в режиме холостого хода, а также частичная рекуперация энергии при движении накатом или при торможении. Дополнительно система позволяет оптимизировать энергобаланс автомобиля и увеличить ресурс систем электропитания и пуска автомобиля, независимо от индивидуального характера вождения и условий его эксплуатации [5].
Система «Старт - Стоп» позволяет выполнять быстрые и оптимизированные пуски, в результате которых снижается объем вредных выбросов и уменьшается время работы электростартера, производится подача топливовоздушной смеси с оптимальным соотношением и производится корректный расчет искры зажигания.
«Старт - Стоп» работает под управлением электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Контроллер ЭСУД выполняет функцию диагностики датчиков системы «Старт - Стоп», а индикация отказов в системе реализована через комбинацию приборов. Контроллер регистрирует коды неисправностей и передает их по запросу диагностического оборудования.
24
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
1 о 4 is
2 <
&
CD
Сигнал датчика положения коленчатого вала
Сигнал датчика положения распределительного вала
« 1
Servioe_C AM_<3ET_CRK_EVE_T Service_CAM_GET_EDG Е_Т
pTTOOTHPLAUS 1 ДТ
360°n.t(.B./cNRTOOTH
Service_CAW_GET_CRK_POS
4----7—
ЛТ 3604п,к,в,
pTTOOTHPLAUS cNRTOOTH
pCAMPOS
I Активный I фронт
pCAMPOSDEV
pCAWEDGEPOS
Время
Условное
нулевое
положение
Угол п*к<е<
Рис. 4. Диаграмма синхронизации коленчатого и распределительного вала ДВС автомобиля с КСУ
-> Стандартная стратегия управления 1+ стратегия управления „Stop-in* Gear*
Сокращение выбросов СО2 по сравнению с серийным уровнем*
- 3,7%
Сокращение выбросов СО2 по сравнению с серийным уровнем*
Vab = 0 км/ч
- 4,8%
при Vab = 10 кк^ч дополнительные
-0,6 %
Рис. 5. Оценка параметров снижения уровня вредных выбросов при внедрении системы управления «Старт - Стоп»
В состав электронной системы управления «Старт - Стоп» входят: датчик нейтрального положения рычага переключения передач; датчик педали сцепления; вакуумный насос тормозной системы; датчик угла поворота рулевого колеса; выключатель (кнопка включения) системы «Старт - Стоп» с индикатором состояния; ремень безопасности водителя; выключатель закрытой двери; датчики температуры; выключатель крышки капота; аккумуляторная батарея с увеличенным количеством циклов заряда - разряда; генераторная установка; контроллер управления системой; регулятор напряжения; датчик положения коленчатого вала на эффекте Холла (интеллектуальный датчик положения коленчатого вала (с возможностью определения направления вращения)); регулятор напряжения для предотвращения прерывания работы аудиоустройств и мультимедийных систем.
Для управления системой «Старт - Стоп» в про-
граммном обеспечении ЭСУД должны быть предусмотрены 4 основных модуля: модуль формирования сигнала для активизации процесса остановки двигателя; модуль формирования сигнала «Старт», предназначенного для активизации процесса разрешения пуска двигателя; модуль контроля заряда батареи; модуль управления генераторной установкой.
При реализации электронной системы управления «Старт - Стоп» несколько меняется качественный состав основных компонентов системы электрооборудования: требуется установка электростартера с повышенным ресурсом; в систему интегрируется генераторная установка с элементами интеллектуального управления; в место обычного электронного датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) устанавливается интеллектуальный аналог; внедряется электронный датчик аккумуляторной батареи; устанавливается дополнительный стабилизатор напряжения DC/DC.
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
25
Электротехнические комплексы и системы
Формирование сигнала разрешения остановки двигателя.
Данный модуль инициализирует остановку двигателя. При появлении признака разрешения остановки двигателя производится запрет топливоподачи, подачи искры зажигания, что приводит к остановке двигателя. Функции топливоподачи и расчета искры зажигания выполняются отдельно, поэтому для модуля остановки достаточно только сгенерировать запрет на прерывание. Разрешение остановки двигателя реализуется при комплексном выполнении условий: педаль сцепления не нажата; температура хладагента выше указанного порога, при котором разрешена остановка; функция включена и активна; обнаружено состояние простоя, при котором скорость автомобиля меньше чем калибровочное значение в заданном интервале времени; величина уставки оборотов холостого хода меньше, величины оборотов двигателя; выполняется условие простоя двигателя; уровень заряда аккумулятора больше установленного порога уровня заряда; «задняя» передача отключена; нажата педаль тормоза; после первого пуска двигателя максимальная скорость автомобиля больше барьера скорости, который должен быть преодолен для разрешения остановки двигателя.
В результате выполнения вышеперечисленных условий формируется бит разрешения останова двигателя. После пуска двигателя бит разрешения останова сбрасывается путем установки сигнала работы электростартера. Если стартер запущен, бит равен 1, и это означает, что разрешение на остановку двигателя не выполняется.
После появления запроса на остановку двигателя контроллер управления двигателем должен вы-
полнить действия по его остановке, аналогичные выключению замка зажигания. Отличие заключается в том, что время выключения главного реле должно увеличиться до установленной величины. Если по истечении этого времени сигнал на запуск не поступил, то ЭСУД обеспечивает выключение главного реле и дальнейший запуск должен осуществляться поворотом ключа зажигания. Модуль разрешает пуск двигателя.
Для пуска двигателя в режиме «Старт - Стоп» необходимо выполнение следующих условий: режим «Старт - Стоп» включен с помощью нажатия кнопки; разрешен пуск двигателя в режиме «Старт - Стоп»; рычаг коробки передач находится в положении «нейтраль»; время работы двигателя после остановки менее порога по времени, ниже которого разрешается старт автомобиля в режиме «Старт -Стоп».
В рамках работы системы ЭСУД и модуль контроля заряда батареи осуществляет измерение уровня АКБ, используя вместо модельного параметра определения степени заряда реально существующий параметр с электронного датчика заряда АКБ.
Модуль управления генераторной установкой осуществляет оптимизацию уровня выходных параметров тока и напряжения на разных оборотах ДВС с учетом необходимости обеспечения заряда АКБ, а также питания основных потребителей бортовой системы автомобиля.
График стабилизированного напряжения (рис. 6), в сравнении с графиком посадки напряжения в момент пуска ДВС, наглядно показывает достоинства соответствующего комплекса, состоящего из интеллектуальной генераторной установки и дополнительного регулятора напряжения.
Рис. 6. Диаграммы исследования работы дополнительного регулятора напряжения
26
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
Сравнительный анализ работы автомобиля в режиме пуска с системой «Старт - Стоп» и от ключа зажигания представлен на рис. 7. Анализ диаграммы показывает, что в режиме пуска ДВС у автомобиля с системой «Старт - Стоп» обеспечивается
существенное сокращение времени пуска и меньшая просадка напряжения по сравнению с обычной системой управления, за счет установки в систему интеллектуального датчика положения коленчатого вала.
Рис. 7. Диаграммы реализации режима «быстрый пуск» для автомобиля с системой «Старт - Стоп» и без нее
Обобщенный сравнительный анализ работы автомобиля при наличии и отсутствии на борту системы «Старт - Стоп» приведен на рис. 8. Из анализа параметров работы системы видно, что в случае установки на автомобиле соответствующей элек-
тронной системы управления значительно улучшаются пусковые характеристики работы АКСУ: уменьшается время пуска; падают максимальные обороты ДВС и как следствие снижается объем вредных выбросов.
Рис. 8. Сравнительный анализ параметров работы автомобилей при наличии и отсутствии системы «Старт - Стоп»
Electrical and data processing facilities and systems. № 2, v. 10, 2014
27
Электротехнические комплексы и системы
Выводы. Таким образом, разработка и реализация транспортных комплексов с комбинированной силовой установкой наиболее эффективна в случае системной интеграции в рамках проектов соответствующих электронных систем оптимизации работы ДВС. К числу наиболее успешных инструментов проектирования соответствующих управляющих систем относятся компьютерные математические пакеты, в числе которых виртуальная среда Mathlab, обеспечивающая возможность имитационного моделирования сложных технических объектов и алгоритмов управления [4].
К числу основных функций систем управления автомобилей с КСУ относятся: оптимизация работы ДВС по динамическим параметрам и топливной экономичности; снижение объема вредных выбросов в атмосферу; улучшение процессов энергетического баланса.
Реализация соответствующих функций в рамках имитационных моделей, а также физическая реализация систем управления показывает высокую степень эффективности работы автомобилей с КСУ в сравнении с аналогами, не имеющими в составе подобных систем [5].
Переход автомобильной промышленности на реализацию электронных систем управления параметрами АКСУ возможен при решении проектных и технологических проблем, связанных с созданием интеллектуальных компонентов системы электрооборудования: датчик положения коленчатого вала; дополнительный модуль регулирования напряжения; генераторная установка, датчик уровня зарядки АКБ; электростартер.
Список литературы
1. Козловский В.Н. Комплекс электронных систем управления движением легкового автомобиля с комбинированной силовой установкой. Часть 1 [Текст] / В.Н. Козловский, В.И. Строганов, В.В. Де-белов, М.А. Пьянов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2014. - № 1. - С. 40-49.
2. Козловский В.Н. Комплекс обеспечения качества системы электрооборудования автомо-
билей: монография [Текст] / В.Н. Козловский, Д.И. Панюков. - Palmarium Academic Publishing, AV Akademikerverland GmbH&Co. - Deutschland, 2014.
3. Козловский В.Н. Моделирование электрооборудования автомобилей в процессах проектирования и производства: монография [Текст] / В.Н. Козловский. - Тольятти: ГОУ ВПО «ТГУ», 2009. - 227 с.
4. Строганов В.И. Итоги и перспективы развития электромобилей и автомобилей с гибридными силовыми установками [Текст] / В.И. Строганов, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2012. - № 2.
5. Дебелов В.В. Электронная система регулирования скорости движения автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости / В.В. Дебелов, В.В. Иванов, В.Н. Козловский, В.Е. Ютт // Грузовик. - 2013. - № 12.
References
1. Kozlovskij V.N. Kompleks elektronnyh sistem upravlenija dvizheniem legkovogo avtomobilja s kombinirovannoj silovoj ustanovkoj [Tekst] / V.N. Kozlovskij, V.I. Stroganov, V.V. Debelov, M.A. P'janov // Elektrotehnicheskie i informatsionnyie kompleksy i sistemy. - 2014. - № 1. - S. 40-49.
2. Kozlovskij V.N. Kompleks obespechenija ka-
chestva sistemy elektrooborudovanija avtomobilej: monografija [Tekst] / V.N. Kozlovskij, D.I.
Panjukov. - Palmarium Academic Publishing, AV Akademikerverland GmbH&Co. - Deutschland, 2014.
3. Kozlovskij V.N. Modelirovanie elektro-oborudovanija avtomobilej v processah proektirovanija i proizvodstva: monografija [Tekst] / V.N. Kozlovskij. -Tol'jatti: GOU VPO «TGU», 2009. - 227 s.
4. Stroganov V.I. Itogi i perspektivy razvitija elektromobilej i avtomobilej s gibridnymi silovymi ustanovkami [Tekst] / V.I. Stroganov, V.N. Kozlovskij // Elektronika i elektrooborudovanie transporta. - 2012. -№ 2.
5. Debelov V.V. Elektronnaja sistema reguli-rovanija skorosti dvizhenija avtomobilja v rezhimah podderzhanija i ogranichenija skorosti [Tekst] / V.V. Debelov, V.V. Ivanov, V.N. Kozlovskij, V.E. Jutt // Gruzovik. - 2013 - № 12.
28
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 2, т. 10, 2014
