CC BY
1
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.31
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-366-367
ОЦЕНКА ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ БОРТОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПРИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТРИЦЫ СКОРОСТЕЙ
У.В. Брачунова, В.Н. Козловский, М.В. Шакурский, Д.И. Панюков
В статье представлены результаты разработки и реализации инструмента оценки энергообеспеченности бортового электротехнического комплекса легкового автомобиля с использованием матрицы скоростей
Ключевые слова: автотранспортное средство, бортовой электротехнический комплекс, энергообеспеченность.
При проектировании автотранспортного средства при различных входных параметрах используются ходовые испытания или их имитация. Для имитации ходовых испытаний, на основе полученных моделей разработан инструментарий, позволяющий получить зависимость генерируемого тока от скорости движения [1, 2]. При этом значения переключения передач определяются в соответствии с моделью, для реализации которой сформируем функцию определения тока генератора от скорости автотранспортного средства:
defIGmax(Nn,In,Kgen,Rw,Kred,TN,S,Nmax,Nmin,TopSpeed): l=np.pi*Rw*2 TR=1
NSA=np.zeros([TopSpeed]) For s in range (TopSpeed): NSA[s]=s*1000*TN[TR-1]*Kred/(60*l) ifs*1000*TN[TR-1]*Kred/(60*l)>Nmin else Nmin If NSA[s]>NmaxandTR<=4: TR=TR+1 n=NSA[int(S)]*Kgen tck = interpolate.splrep(Nn, In) Igen=interpolate.splev(n,tck) Return Igen
В приведенной функции учитываются следующие параметры:
Nn и In - матрицы узловых точек токоскоростной характеристики генератора; Kgen - коэффициент связи оборотов вала генератора и вала двигателя; Rw - радиус колеса автотранспортного средства; Kred - передаточное число редуктора; TN - матрица передаточных чисел КПП; S - мгновенное значение скорости автотранспортного средства; Nmax - максимальное значение оборотов, при котором происходит повышение передачи; Nmin-минимальное значение оборотов двигателя; TopSpeed - максимальное значение скорости на этапе моделирования [3,
4].
При использовании предлагаемой функции для анализа данных таблицы скоростей следует учитывать, что выжимание сцепления или переключение на нейтральную передачу соответствуют скорости 0 км/ч, так как вал генератора останавливается достаточно быстро.
Воспользуемся табл. 3 и построим модель на основе предлагаемой функции.
Экспериментальные данные о поездке №1
№ п/п Характер движения Параметры Диапазон времени Диапазон времени в сек.
1 2 3 4 5
1 R (задний ход) Эквивалент 1 передача 9 км/ч 0:20-0:58 20-58
2 1 10 км/ч 1:34-1:39 94-99
3 2 20 км/ч 1:51-2:09 111-130
4 1 10 км/ч 2:13-2:19 133-139
5 3 52 км/ч 3:45-4:01 225-241
6 3 50 км/ч 4:05-4:16 245-256
7 3 40 км/ч 4:22-4:33 262-273
8 2 40 км/ч 5:09-5:12 309-312
9 2 20 км/ч 5:22-5:45 322-345
10 1 15 км/ч 6:00-6:12 360-372
11 1 10 км/ч 6:17-6:36 377-396
12 R Эквивалент 1 передача 9 км/ч 6:42-6:48 402-408
Окончание
1 2 3 4 5
13 1 0-10 км/ч 1:28-1:33 88-93
14 1 10-20 км/ч 1:40-1:41 100-101
15 1 0-19 2:57-3:02 177-182
16 2 19-40 3:05-3:16 185-196
17 1 0-24 3:30-3:34 210-214
18 2 24-50 3:37-3:42 217-222
19 1 0-22 4:58-5:02 298-302
20 2 22-40 5:05-5:08 305-308
21 1 0-20 5:50-5:54 350-354
1 2 3 4 5
22 1-2 Переключение без простоя 1:42-1:44 102-104
23 2-1 Переключение без простоя 2:10-2:12 131-132
24 1-2 Переключение без простоя 3:03-3:04 183-184
25 1-2 Переключение без простоя 3:35-3:36 215-216
26 2-3 Переключение без простоя 3:43-3:44 223-224
27 1-2 Переключение без простоя 5:03-5:04 303-304
Сформируем матрицу скоростей. Внесение данных осуществляется в три этапа [5, 6]:
- первый этап заключается в заполнении всей матрицы константами, определяющими нулевую скорость. Пример заполнения первого этапа:
Sp1[i]=0
- второй этап заключается в записи постоянных значений скорости на заданных участках. Пример заполнения второго этапа:
ifi>=111andi<=130: Sp1[i]=20
- третий этап заключается в записи линейно изменяющихся значениях оборотов на заданных промежутках времени. Пример заполнения третьего этапа:
^=88; t2=93; s1=0; s2=10 foriinrange(t1,t2+1):
Sp1[i]=s1+(s2-s1)*(i-t1)/(t2-t1)
В результате заполнения получена матрица Sp1 содержащая полную информацию об изменении скорости автотранспортного средства на заданной участке поездки. На рис. 1 приведена зависимость скорости автотранспортного средства от времени поездки [7, 8].
50
30
-
1
1 -
/ 1 Л л 1 М 1 1Я
0 100 200 300 400
сек
Рис. 1. Зависимость скорости автотранспортного средства от времени поездки
Применяя в расчете матрицу скорости, можно проводить численное моделирование поездки, задаваясь различными параметрами автотранспортного средства [9, 10]. Проведём моделирование для трёх стилей вождения (рис. 2):
1 - режим «в натяг», при переключении передач на значении 2000 мин-1;
2 - нормальный режим, при переключении передач на значении 3000 мин-1;
3 - агрессивный режим, при переключении передач на значении 4000 мин-1.
Рассчитаем ток отдаваемый генератором и построим полученные зависимости (рис. 3). Аналогичным образом формируется матрица токов потребления и производится анализ эффективного заряда АКБ.
УЕИООО■ кт .кред
т 1
60 * ^копеся (1)
п() = {п((,кт) при п((,кт Ктах
[п^кт) при максимальном кт 1ген (( )= 1ген (п(( ))
Возможно определить, что стиль вождения мало влияет на энергообеспеченность автотранспортного средства. Это объясняется тем фактом, что генератор вырабатывает ток близкий к максимальному уже при оборотах двигателя близких к 2500 мин-1, что соответствует движению автотранспортного средства на высоких оборотах. Основная нагрузка на энергосистему автотранспортного средства возникает при минимальных оборотах двигателя.
Электротехнические комплексы и системы
60 80 V, км/ч
Рис. 2. Зависимости оборотов двигателя от скорости движения автомобиля
и
О 50 100 150 200 »0 300 350 4M
t. сек
Рис. 3. Зависимость силы тока, отдаваемого генератором от времени поездки
Характеристика зарядного баланса на основе оборотов двигателя применима только для конкретной модели автомобиля, а предложенная технология формирования матрицы скоростей и построенная на её основе модель энергообеспеченности обладает универсальностью и возможно её применение для различных моделей автомобиля в реальных условиях эксплуатации.
Список литературы
1. ГОСТ Р 41.83-2004 (Правила ЕЭК ООН № 83). Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств в отношении выбросов вредных веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. 36 с.
2. Строганов В.И., Козловский В.Н. Моделирование систем электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой в процессах проектирования и производства: Монография. М., 2014.
3. Козловский В.Н. Комплекс электронных систем управления движением легкового автомобиля с комбинированной силовой установкой. Часть 2. / В.Н. Козловский, В.И. Строганов, В.В. Дебелов, М.А. Пьянов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2014. Т. 10. № 2. С. 19-28.
4. Козловский В.Н. Моделирование электрооборудования автомобилей в процессах проектирования и производства: Монография. Тольятти, 2009.
5. Козловский В.Н. Обеспечение качества и надежности системы электрооборудования автомобилей // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Моск. гос. автомобил.-дорож. ин-т (техн. ун-т). Тольятти, 2010.
6. Козловский В.Н. Имитационная модель зарядного баланса автомобильного электрооборудования / В.Н. Козловский, Д.И. Гурьянов, А.Д. Немцев // Автотракторное электрооборудование. 2002. № 5-6. С. 12.
7. Козловский В.Н. Математическая имимтационная модель оценки зарядного баланса автомобиля / В.Н. Козловский, У.В. Брачунова, А.В. Крицкий, А.С. Саксонов // Грузовик. 2021. № 7. С. 17-26.
8. Дебелов В.В., Козловский В.Н. Вопросы моделирования и реализации системы управления зарядным балансом в автомобилях с комбинированной энергоустановкой. Самара, 2020.
9. Дебелов В.В. Управление зарядным балансом аккумулятора в низковольтной бортовой сети в условиях низких температур и при глубоком разряде аккумуляторной батареи / В.В. Дебелов, А.Н. Малышев, О.А. Чехранова, О.А. Джоджуа, В.Н. Козловский // Форум инновационных транспортных технологий. Наземные интеллектуальные транспортные средства и системы. Объединённый международный онлайн форум. 2020. С. 1364-1383.
10. Козловский В.Н. Имитационное математическое моделирование при решении задач по оценке зарядного баланса автомобильной техники / В.Н. Козловский, А.П. Новикова, Р.М. Самерханов // Электроника и электрооборудование транспорта. 2019. № 2. С. 30-34.
Брачунова Ульяна Викторовна, аспирант, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Шакурский Максим Викторович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,
Панюков Дмитрий Иванович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], заведующий кафедрой, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет
EVALUATION OF THE ENERGY SUPPLY OF THE ON-BOARD ELECTRICAL COMPLEX OF PASSENGER CARS WITH
THE USE OF THE VELOCITY MATRIX
U.V. Brachunova, V.N. Kozlovsky, M. V. Shakursky, D.I. Panyukov
The article presents the results of the development and implementation of a tool for assessing the energy supply of the on-board electrical complex of a passenger car using a velocity matrix.
Key words: motor vehicle, on-board electrical complex, energy supply.
Brachunova Uliana Viktorovna, postgraduate, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Shakursky Maxim Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University,
Panyukov Dmitry Ivanovich doctor of technical sciences, professor, head of the department, [email protected], Russia, Samara, Samara State Technical University
УДК 629.113
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-369-370
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
А.С. Подгорний, П.А. Николаев, В.Н. Козловский, Д.И. Панюков
В статье представлены результаты исследования электромагнитных воздействий на электротехнический комплекс легковых автомобилей.
Ключевые слова: автомобиль, бортовой электротехнический комплекс, качество, надежность.
Комплексное взаимодействие электромагнитного поля (ЭМП) и автотранспортного средства (АТС), является сложной пространственно-временной функцией. Влияние воздействия на функционирование бортовых систем многофакторное и конкретные эффекты электромагнитной совместимости (ЭМС) могут проявляться в зависимости от различных комбинаций. Очевидно, что чем больше вариаций режимов работы автотранспортного средства (АТС) и ЭМП, тем больше количество вариантов поражаемости. Оценка множества ЭМС эффектов исходит из конечного числа взаимодействующих комбинаций. Первоэтапная задача заключается в критериальном обосновании лимитирования условий, определяющих конкретные связи. В контексте АТС необходимо рассматривать только те функции или режимы, которые каким-либо образом влияют на некий физический отклик системы, способный отобразиться в явном виде. Касательно ЭМП, величинами, относительно которых можно рассматривать все множество воздействий, являются мощностные или амплитудные параметры [1 - 4]. В частности за данный параметр адекватно принять напряженность электрического ЭМП, т.к. она определена в автомобильных международных стандартах как калиброванная мера воздействия.
Исходя из сказанного, введем ряд допущений.
1. Все виды электромагнитных полей рассматриваются в контексте воздействий одинаковой напряженности.
2. Энергетические и амплитудные параметры ЭМП задаются для пространства без присутствия АТС.
3. Пренебрегается изменение параметров электромагнитной обстановки (ЭМО) при внесении в данную область АТС.
4. Пространственная ориентация АТС относительно источника не учитывается. Электромагнитное воздействие изотропно во всех направлениях.
5. Рассматривается взаимодействие только одного АТС и конкретного вида электромагнитного воздействия.
6. В процессе взаимодействия ЭМП и АТС могут реализовываться все режимы работы и функционал бортовых систем.
