CC BY
6
УДК 621.31
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-9-473-482
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ РАЦИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ БОРТОВОЙ СЕТИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАРЯДНОГО БАЛАНСА
У.В. Брачунова
В работе представлены результаты расчетного численного моделирования зарядного баланса легкового автомобиля при различных уровнях питающего напряжения бортовой сети.
Ключевые слова: легковой автомобиль, бортовой электротехнический комплекс, зарядный баланс.
Определение зоны отрицательного зарядного баланса. Для анализа зон отрицательного зарядного баланса требуется найти линию пересечения полученной поверхности зарядного баланса с нулевой плоскостью [1-3]. Координаты пересечения находятся аналитически с помощью уравнения:
P - P = 0 (1)
ген потр 4 '
Раскрывая выражения мощности получим:
U ■ I (n)-U ■ I = 0. (2)
ген потр
В случае использования сплайн аппроксимации в нашем распоряжении есть только закрытая функция, описывающая токоскоростную характеристику. В то время как получение линии пересечения двух поверхностей не представляет задачи с численной точки зрения, получить аналитическую зависимость не представляется возможным. Численно линия пересечения определяется с помощью выражения
(2).
def E81zeroS(n):
Nn=np.array([1400,1600,1Й00,2000,2400,3000,3400,4000,4400,5000,7000,10000]) Ig=np.array([10,36,56,65,77,90,96,103,106,110,115,115]) tck = interpolate.splrep(Nn, Ig) K=2,48; nk=n*K
return interpolate.splevfnk,tck) Используя функцию полинома получение координат сводится к алгебраической задаче. Подставляя полученные аналитические выражения аппроксимации получим:
1потр = U2 ■ П 2 + U1 • П + U0 (3)
где u - коэффициенты полинома; n - обороты генератора; 1потр -ток потребителя.
На основе полученной аналитической модели составим программу поиска точек пересечения поверхности зарядного баланса и нулевой плоскости: def EBl2eroR(n):
Nn=np.array([1400,1600,1800,2000,2400,3000,3400,4000,4400,5000,7000,10000])
Ig=np.array([10,36,56,65,77,90,96,103,106,110,115,IIS])
u=np.polyfit(Nn,Ig,deg=2)
K=2.48; nk=n*K
i=u[0]*nk++2+u[l]+nk+u[2]
return i
Построим линию пересечения двух поверхностей, с помощью двух указанных выше подходов: i=np.arange(100)
pit.plotCi+20+BS0,EEl:eroS(i+20+850)) pit.plot(i*20+850,EBlzeroR(i*20+850))
pit .xlabel('I, AT); pit.ylabel('n, об. мин.'); plt,grid()
На рис. 1 представлена кривая, разделяющая зоны положительного и отрицательного зарядного
баланса.
Таким образом, получен инструментарий по определению зоны отрицательного зарядного баланса на основе токоскоростной характеристики и потребляемого бортовой сетью автомобиля тока [4].
Анализ режимов работы автомобиля. Проведём анализ электрических потребителей автомобиля с точки зрения потребляемой энергии и частоты использования в зависимости от времени года и режима эксплуатации автомобиля. Здесь важно указать, что в виду психологических различий водителей, систем оснащения автомобиля и различных стилей вождения, указанные режимы являются условными. Тем не менее, представленные здесь режимы работы определены, как на основе личного опыта автора, так и на основе опыта ряда опрошенных людей, эксплуатирующих автомобили LADA Granta с различными типами двигателей. На рис. 2 представлена карта режимов работы автомобиля с нанесёнными линиями, определяющими зоны отрицательного зарядного баланса [5, 6].
130
-
//
80 / > /
/
/ Г
/
1000 1250 1500 1750 2000 225 0 2500 2750
п, об мин
Рис. 1. Линии пересечения плоскостей: синий график - на основе сплайн аппроксимации; оранжевый - на основе полиномиальной регрессии
ЮОО 1500 2000 »00 3000 »00 4000
IV об М№
Рис. 2. Линии пересечения плоскостей: синий график (А) - на основе сплайн аппроксимации; оранжевый (Б) - на основе полиномиальной регрессии
Цвета подложки условно определяют режимы работы автомобиля:
- автозапуск характеризуется минимальным потреблением энергии и оборотами холостого хода (маленький голубой квадрат (зона 1));
- пробка характеризуется низким уровнем оборотов вблизи значений холостого хода и высоким уровнем потребления электроэнергии (все системы эксплуатируются (зона 2));
- город характеризуется постоянно плавающим значением оборотов в диапазоне от значений холостого хода до 3000 (данное значение достигается достаточно редко и, как правило предшествует переключению передачи) и интенсивной работой коробки переключения передач, а также высоким уровнем электропотребления (зона 3);
- трасса характеризуется наилучшим КПД двигателя, достаточно стабильным уровнем оборотов в области высокого крутящего момента (2500 - 4000), и сравнительно меньшим уровнем электропотребления усилитель руля, усилители педалей, помощники задействуются реже (зона 4)).
По графику видно, что зона отрицательного зарядного баланса приходится на режим эксплуатации автомобиля в пробках и в городе при низких оборотах и высоком уровне энергопотребления. Заметим, что наибольшее энергопотребление приходится на летний и зимний период, так как из дополнительных функций, обладающих высоким энергопотреблением являются функции охлаждения и обогрева салона и его элементов. При этом, в то время как подогрев салона в основном идёт за счёт энергии двигателя, а подогрев сидений и руля используется ограниченное время, наиболее энергозатратным является функция кондиционирования. В общем случае анализ режимов работы автомобиля с точки зрения усреднения параметров работы бортовых устройств рассматривается с помощью таблицы, часть которой в качестве примера приведена в работе как таблица.
Однако такой подход не позволяет построить максимально точную модель энергопотребления при разных режимах эксплуатации автомобиля. Предлагаемая в работе модель решает эту задачу, так как ориентируется на мгновенные значения потребляемого тока и оборотов двигателя.
Особенности заряда аккумулятора. Построение модели зарядного баланса может быть произведено и без учёта особенностей заряда аккумуляторной батареи, так как определяет зону отрицательного зарядного баланса. Однако вопрос энергоэффективности бортовой сети автомобиля при изменении величины питающего напряжения тесно связан с эффективностью работы аккумулятора. Рассмотрим основные аспекты заряда аккумулятора.
Таблица усреднения параметров работы бортового электрооборудования
Кт*Кн Кт*Кн
движение в городских движение по шоссе
№ п/п P потр, Вт 1потр, А условиях
Потребители электроэнергии на автомобиле зима /деньч лето /деньч зима /деньч лето /деньч
1 Фары передние: - дальний свет; 60 5,00 0 0 0 0 0 1 0 1
2 Фары передние: - ближний свет; 55 4,58 0,1 ~Т 0,1 ~Т 0,1 0,1 ~Т
3 Противотуманные фары 19 1,58 0,1 Ol 0,1 01 0,2 02 0,2 02
4 Габаритные фонари: передние и задние 5 0,42 0 1 0 1 0 1 0 1
5 Дневные ходовые огни 5 0,42 1 0 1 0 1 0 1 0
Основной функцией аккумулятора является запуск двигателя автомобиля. При этом среднее время работы стартера составляет от одной до трёх секунд. Данное время разнится в зависимости от сезона. Так пуск двигателя летом, действительно занимает порядка двух секунд, в то время как зимний пуск, особенно с помощью автозапуска зачастую происходит с нескольких попыток (от одной до трёх), каждая из которых занимает порядка двух секунд. Оценка энергии, затрачиваемой аккумулятором для запуска двигателя, является достаточно сложной задачей, так как зависит от многих факторов. Однако, для построения численной модели можно внести такой параметр как время работы стартера и ток покоя, включающий в себя питание сигнализации, подзарядку видеорегистратор, ток утечки и др., что позволит максимально точно построить численную модель разряда аккумулятора.
Для автомобиля Lada Granta пусковой ток аккумулятора составляет порядка 150 А. Таким образом однократный пуск автомобиля потребляет порядка 300 Ас или 0,08 Ач. Так для однократной поездки по городу в летний период потребуется два пуска, что составляет порядка 0,16 Ач. При этом в течение оставшегося времени, порядка 22 часов в сутки аккумулятор отдаёт энергию на утечку, сигнализацию и пр. Для ориентира выбрана сигнализация Starline, потребление которой составляет порядка 20 мА и добавлен возможный ток утечки порядка 20 мА. То есть, за 22 часа потребление составит порядка 0,88 Ач. Итого, за сутки аккумулятор потребляет порядка 1,0 Ач, при общем объёме заряда 60 Ач, что составляет порядка 1,7% от общего заряда. Очевидно, что компенсация указанных потерь производится за счёт подзарядки аккумулятора генератором. Эффективность подзарядки определяется режимом эксплуатации автомобиля. Примем, что на автомобиль установлен аккумулятор ёмкостью 60 Ач.
Важно отличать заряд аккумулятора специальным зарядным устройством и заряд аккумулятора автомобильным генератором. Алгоритм заряда аккумулятора зарядным устройством позволяет осуществить наиболее полный заряд аккумулятора. Рассмотрим основные методы заряда аккумулятора:
- методика постоянного напряжения, заключается в поддержании постоянного напряжения на аккумуляторе. При этом ток заряда может достигать достаточно большой величины, что приводит к нагреву аккумулятора. Максимальный заряд достигается в пределах 90%-95%;
- методика постоянного тока, заключается в поддержании постоянного значения тока. Такой подход позволяет зарядить аккумулятор на 100%. К недостаткам следует отнести значительное газовыделение и необходимость стабилизации силы тока. При этом чем меньше ток заряда - тем глубже результирующий заряд, однако при этом увеличивается время заряда. Как правило применяется двухэтап-ный заряд: на первом этапе ток заряда равен 0.2 С, на втором этапе устанавливается ток 0.1 С (где С -показатель ёмкости аккумулятора);
- комбинированный метод - метод при котором на первом этапе производится заряд аккумулятора током 0.1 С, а на втором происходит заряд при постоянном напряжении, но с ограничением тока. Такой подход позволяет реализовать наиболее качественный заряд аккумулятора.
Стоит учесть, что на сегодняшний день существует несколько типов аккумуляторных батарей:
- SLA (Sealed Lead Acid) Герметичные свинцово-кислотные или VRLA (Valve Regulated Lead Acid) клапанно-регулируемые свинцово кислотные. Изготовлены по стандартной технологии. Благодаря конструкции и применяемых материалов, не требуют проверки уровня электролита и доливки воды. Имеют невысокую устойчивость к циклированию, ограниченные возможности работы при низком разряде, стандартный пусковой ток и быстрый разряд.
- EFB (Enhanced Flooded Battery) Технология разработана фирмой Bosch. Это промежуточная технология между стандартной и технологий AGM. От стандартной такие аккумуляторы отличаются более высокой устойчивостью к циклированию, улучшен прием заряда. Имеют более высокий пусковой ток. Как и у SLA\VRLA, есть ограничения работы при низкой заряженности.
- AGM (Absorbed Glass Mat) На текущий момент лучшая технология (по соотношению це-на\характеристики). Устойчивость к циклированию выше в 3-4 раза, быстрый заряд. Благодаря низкому внутреннему сопротивлению обладает высоким пусковым током при низкой степени заряженности. Расход воды приближен к нулю, устойчива к расслоению электролита благодаря абсорбции в AGM-сепараторе.
- GEL (Gel Electrolite) Технология, при которой электролит находиться в виде геля. По сравнению с AGM обладают лучшей устойчивостью к циклированию, большая устойчивость к расслоению электролита. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, и высокие требования к режиму заряда.
На текущий момент большинство производителей аккумуляторов рекомендуют алгоритм заряда CC\CV (Constant Current \ Constant Voltage - постоянный ток \ постоянное напряжение). Такой алгоритм обеспечивает достаточно быстрый и «бережный» режим заряда аккумулятора. Для исключения долговременного пребывания аккумулятора в конце процесса заряда, большинство зарядных устройств переходит в режим поддержания (компенсации тока саморазряда) напряжения на аккумуляторе. Такой алгоритм называется трехступенчатым. График такого алгоритма заряда представлен на рис. 3.
16.0 14.0
12-0
а
и! 100
JL
i ».о Ъ со t
§■4.0 ~ 2.0 0
Рис.
\
Hanf яжен ЕС
\
\
\ \
X Ч
Ток
N.5B 13.2 В
(12 4 6 S ¡0 12 И 16 IS 20
RpCMl -рцмда, 1СЭС
3. Алгоритм заряда аккумулятора
Указанные значения напряжения (14.5В и 13.2В) справедливы при заряде аккумуляторов типа SLA\VRLA,AGM. При заряде аккумуляторов типа GEL значения напряжений должны быть установлены соответственно 14.1В и 13.2В.
Также, в ряде случаев применяются дополнительные алгоритмы заряда:
- предзаряд - у сильно разряженного аккумулятора (НРЦ меньше 10В) увеличивается внутреннее сопротивление, что приводит к ухудшению его способности принимать заряд. Алгоритм предзаряда позволяет решить задачу заряда таких аккумуляторов;
- асимметричный заряд - для уменьшения сульфатации пластин аккумулятора можно проводить заряд асимметричным током. При таком алгоритме заряд чередуется с разрядом, что приводит к частичному растворению сульфатов и восстановлению емкости аккумулятора;
- выравнивающий заряд - в процессе эксплуатации аккумуляторов происходит изменение внутреннего сопротивления отдельных элементов аккумулятора, что в процессе заряда приводит неравномерности заряда. Для уменьшения разброса внутреннего сопротивления рекомендуется проводить выравнивающий заряд. При этом аккумулятор заряжают током 0.05...0.1C при напряжении 15.6...16.4В. Заряд проводиться в течении 2...6 часов при постоянном контроле температуры аккумулятора. Нельзя проводить выравнивающий заряд герметичных аккумуляторов, особенно по технологии GEL. Некоторые производители допускают такой заряд для VRLA\AGM аккумуляторов.
Таким образом, можно сделать вывод, что процесс заряда аккумулятора представляет собой достаточно сложную задачу и требует специальных режимов работы зарядного устройства. Примем допущение, что аккумулятор в автомобиле заряжается по принципу постоянного напряжения, что не противоречит классическому представлению.
В рамках данной работы, для построения модели зарядного баланса не будем учитывать влияние температурных условий на особенности функционирования аккумулятора. Очевидно, что это влияние значительно, однако построение точной модели заряда и разряда аккумулятора выходит за пределы данного исследования. Внесение нелинейности параметров заряда аккумулятора в данную модель сохраняется в виду её гибкости и планируется в виде дальнейшего развития данной работы. Построим модель зон положительного тока заряда аккумулятора:
def chirf cfrs(i,n): MElS(n)-i
def Charefl£ffRU,rt): I=IClR(n,2)-i
fig ■ pit.figu re(figs ia«»(8j В)) а к = fig, add_sutplot (\ 11, pr-o^eition=" ~ii' > m-100; С *V I = np. ä r an ge:: 5, 1 L)
X, Y = ip.me shgrid(I,H) Su rfR»np.лггву< С harge Effft i X,Y * К)) Sl>rfS*np .imp* CliarfaEffSOt, V*K)) fOT i in ra ng( (1 ae)
for j in range(12fl):
if SurfR[i,Surfft[i,jJ"6 if SurfS[i.J)<9- surfs [i,J)"S>
2R "Su rfR. resha ре (X.shape) = Su г-f i, ге s- a ре( X. z г эр е'
стар" 'cool')
plt.xlabel('I, - ), plt.ylabel('пл об. мин.'); plt.grid() ЧУ . V". J Z0) pit.showi)
fig ~ pit,figure(figsiae=()
ax ■ fig-adc^subplotilll, projection""301>
ax.plot_surface[Xj Y, ZRj cmap='hot')
plt.*labelCI, A')i plt.ylabeK 'и, об. кии.'); plt.gridU ax.uiew_init(15j Z0) pit lbhow()
На рис. 4 приведены поверхности зависимости тока заряда аккумулятора в функции оборотов и тока потребления бортовой сети автомобиля. Видно, что в заданных диапазонах области отрицательного зарядного баланса достаточно ограниченны.
Рис. 4. Зависимость зарядного тока аккумулятора от оборотов двигателя и тока потребления бортовой сети: голубой для модели на основе сплайн аппроксимации; красный для модели
на основе полиномиальной регрессии
Из рисунка видно, что ток заряда аккумулятора достаточен для компенсации ежедневного расхода аккумулятора даже при кратковременных поездках. Приведём пример нахождения тока заряда аккумулятора для заданного режима работы. Например, при токе потребления в 40 А, и оборотах двигателя 2500 об/мин., ток заряда аккумулятора равен 40 Ач.
prínt(ChiГgeEffS(40,2S00)) -/ 0.7ь 39.59808146175761
Попробуем оценить эффективность заряда аккумулятора. Выше было получено значение ежедневного расхода заряда аккумуляторной батарей порядка 1 Ач. Таким образом, при зарядке током 40 А, достаточно 1/40 часа, т.е. порядка полутора минут. Однако в реальной жизни такой алгоритм реализуется не так часто. Как правило наиболее тяжёлым периодом для аккумулятора является зимний период. При этом эксплуатацию в весенне-осенний период можно считать наиболее щадящей, по причине редкой эксплуатации климатических систем и систем подогрева элементов салона, стекол и зеркал. Зимний период оказывает наиболее агрессивное воздействие на аккумулятор как с точки зрения пуска автомобиля и количества эксплуатируемых систем, так и с точки зрения химических процессов, протекающих при низкой температуре (рис. 5).
90 80 70 60
Рис. 5. Изменение уровня заряженности АКБ АСз в течение эксплуатации автомобиля (Лт - лето; Ос - осень; Зм - зима; Вс - весна): 1 - АКБ 6СТ-60 на автомобиле ГАЗ-24 (такси);
2 - 6СТ-90 на автомобиле ЗИЛ-1
%
bJ
\ У л л
\ / \ > 7 л \
V 1 Ч г7 ... \
Лт Ос Зм Вс Лт Ос Зм Вс Лт Ос
При реальной эксплуатации автомобиля значительную роль на заряд аккумулятора в процессе движения оказывают следующие факторы:
- рваный ритм движения, при котором значительную часть времени обороты находятся в диапазоне 850-1500 (светофор, торможение, период выжатого сцепления и пр.)
- значительное количество задействованных бортовых приборов (музыка, кондиционер, печка, ЭУР, вентиляция салона и пр.)
- нерегулярные и кратковременные поездки.
Заметим, что при регулярной езде на автомобиле, достаточной продолжительностью в пределах городского ритма (исключая режим пробок) заряд аккумулятора поддерживается на достаточном уровне. При эксплуатации в зимний период, возможном простое автомобиля и интенсивном применении бортовых электроприборов возможен недозаряд аккумулятора и постепенное снижение его потенциальной ёмкости в виду влияния низких температур.
Модель зарядного баланса для различных уровней питающего напряжения бортовой сети автомобиля. На основе полученной в предыдущем параграфе модели зарядного баланса автомобиля, сформируем функцию, возвращающую аппроксимированное значение тока генератора, зарядный ток аккумулятора и значение тока потребления бортовой сети автомобиля при котором зарядный ток равен нулю в зависимости от оборотов и тока потребления бортовой сети автомобиля. Ограничим аппроксимацию сплайном для получения более точных результатов. Результирующая функция возвращает матрицу из трёх определённых выше значений. Главное достоинство функции заключается в том, что она отвязана от времени, то есть её можно использовать для получения мгновенных значений вырабатываемых генератором токов и определении мгновенного тока заряда аккумулятора. Это позволяет применить её в реальном времени для оценки энергоэффективности системы генерации энергии в автомобиле при различных режимах эксплуатации автомобиля и при различных проектируемых генераторах, если известна их токоскоростная характеристика:
def IChargetNrijIiijn,!): K=2,4S; nk=n*K
tck = interpolate.splrep(Nn, Ig) IGsinterpolate.splevCiijtck) IZero=interpo!late.splev(nkJtck) ICh=IZ.ero-I if JZero-I>0 else 0 Out=np.array( [K, ICh, IZero]) return Out
Построим модель для токоскоростной характеристики генератора 4512.3771010-01, приведённой на рис. 6. Данный генератор рассчитан на работу при питающем напряжении 24 В.
Определим точки для аппроксимации значений:
Nn24=np.array([1230,1280,1800,2110,2400,2840,3280,4260,5000,6400,8000,10000]) Ig24=np.array{[10,20,40,60,70,80,90,100,106,110,110,110]) Построим линию пересечения поверхностью зарядного баланса нулевой плоскости (линию нуля зарядного баланса) для двух рассмотренных генераторов. Для этого воспользуемся полученной функцией. В предлагаемой модели линии определяются только током генератора, то есть уровень напряжения питания автомобиля не учитывается.
Nnl2=rcp.arr-ay([ 1400,1501,1800, 2000, 2400, 3000, 3400,40 00,4400,5000,7000,10000]) Igl2=rip.arr-ay( [10,35, 56,55,77, 90,96,103,106, 110,115,115])
Nn24=np.3rray([1230,1280,1800,2110,2400,2840,3280,4266,5000,6400,8000,10000]) lg24=np.array(t10,26,40,60,76,86,96,160,106,116,lie,110])
1=Лр.arange(100) X=np.ieros((100))
V12=np.2eros((100)); Y24snprzeros{(100)) for i in range(100): X[i]=i*35+350
TTl=ICtiarge(Nnl2,Igl2,X(i],e) TT2=ICharge[Nn24,Ig24,Xfi],0) V12[i]=TTl[2]; V24[i]-TT2[Z] pit.figure(figsiie=(10,8)) pit.xlim(850,4000); plt.yliiit(30,150) plt.plot(X,Y12); pit.plot(X,Y24)
pit.xlabel("л, об, мин'); pit.ylabel(1I, A'); plt.grid()
На рис. 7 приведены полученные зависимости для двух генераторов.
но
1«
Щ
«
ик» IV". ЛКЮ М] <[№ ЯМ «00
П. Мн
Рис. 7. Линии пересечения плоскостей: синий график (А) - для генератора на 12 В; оранжевый (Б) - для генератора на 24 В
По полученным диаграммам видно, что линии нулевого зарядного баланса практически идентичны. Однако, при переходе на 24 вольта и сохранении мощности потребления, ток потребления снизится в два раза. Таким образом построим карту зоны отрицательного зарядного баланса по аналогии с рис. 2, с учётом уменьшенного тока потребления (рис. 8). Видно, что в случае использования напряжения бортовой сети 24 В, зона отрицательного зарядного баланса крайне мала. Таким образом, при увеличенном потреблении энергии бортовой аппаратурой автомобиля компенсация разряда аккумулятора будет происходить практически при любом режиме эксплуатации автомобиля. Данный аспект особенно важен, так как наибольшее влияние на недозаряд аккумулятора оказывает режим эксплуатации автомобиля в условиях малых оборотов генератора и высокого энергопотребления бортовой цепи.
А --
2 Пробка 3 Город 4 Трасса
в*
1000 1500 »00 Ю 3000 SW #
IV Об. Ни
Рис. 8. Линии пересечения плоскостей: синий график - для генератора на 12 В (А); оранжевый -
для генератора на 24 В (Б) 479
Построим поверхности иллюстрирующие величины зарядного тока для двух генераторов, при этом изменим одну из осей на потребляемую бортовой сетью мощность - это позволит учесть изменение напряжения бортовой сети. Построим модель в среде Python: def IC12(n):
Nn=np.array([1400,1600,1800,2009,2460,3900,3400,4000,4480,5000,7000,10090]) Ig=np.array([IS,36,56,65,77,90,96,103,196,110,115,115]) tck = interpolate.splrep(Nn, Ig) return interpolate.splev( ri, tck)
def IC24(n):
Nn=np.array([1230,1289,1S09,2119,2400,2840,3280,4260,5000,6400,8000,10000]) Ig=np.array([10,20,40,60,70,80,90,100,106,110,119,110]) tck = interpolate.splrep{Nn, Ig) return interpolate.splev(n,tck)
def ChargeEfl2(p,n): I=IC12(n)-p/12 return I
def ChargeEf24(p,n): I=IC24(n)-p/24 return I fig = plt.figure(figsi2e=(8,8)) ax - fig.add_subplot(111, projection^'3dH) m=lB0j K=2.48 P=np.arange{360,1800,10)
N=n=850+np.arange(m)",{a000-850)/m X, Y = np.meshgrid(P,N) Surfl2=np.arrsy(Charge£fl2(X,Y*K)} Su rf 24= n p. a rray(ChargeEf24!X,Y*K)) for i in range(I60):
for j in tange(144):
if Surfl2[i,if]«: Surfl2[i,j]=0 if Surf24[i,j]i0; Surf24[i,j>e
Z12=Surfl2.reshape{X.shape) Z24=$urf24.res hape{x.shape)
эх. plot_surface(XJYJzl2J ci*iap=' cool')
pit.xlabel{'P, Вт1); pit,ylabel(1 n, o&. мннД&; plt.grid{) ax.view_init(15, 20) pit. showO
fig - pit.figurt(figsi2e=(e,s))
ax = fig.add_subplot(lll, projections'3d1)
ax,plot_surface(X, v, 224, cmap='hot')
pit.xlabel{1P, Вт'); pit.ylabelt1п, об. мин.'); plt.grid{) ax.view_init(15, 20) pit.shcw()
Результат работы модели приведён на рис. 9.
Рис. 9. Зависимость зарядного тока аккумулятора от оборотов двигателя и тока потребления бортовой сети: голубой для модели генератора 12 В; красный для модели генератора 24 В
Модель энергоэффективности бортовой сети автомобиля в реальном времени. Полученная в предыдущем параграфе функция позволяет осуществлять анализ зарядного баланса автомобиля в реальном времени. Фактически мгновенный режим работы автомобиля характеризуется положением рабочей
480
точки на плоскости, представленной на рис. 9. Каждой точке соответствует значение тока заряда аккумулятора. Таким образом, моделируя изменение оборотов и тока потребления бортовой сети автомобиля в реальном времени, получаем движение рабочей точки по плоскости нуля зарядного баланса по маршруту, определяемому режимом поездки. Анализ такого маршрута позволяет получить точную модель заряда (разряда) аккумулятора как в мгновенном режиме, так и интегрально.
Список литературы
1. Козловский В.Н. Аналитический комплекс прогнозирования надежности электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой / В.Н. Козловский, Н.И. Горбачевский, А.Г. Сорокин, В.Б. Кислинский, Л.Х Мифтахова // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 3. С. 227-229.
2. 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.
3. Petrovski S.V. Intelligent diagnostic complex of electromagnetic compatibility for automobile ignition systems / S.V. Petrovski, V.N. Kozlovski, A.V. Petrovski, D.F. Skripnuk, V.E. Schepinin, E. Telitsyna // В сборнике: Reliability, Infocom Technologies and Optimization (Trends and Future Directions). 6th International Conference ICRITO. 2017. С. 282-288.
4. Козловский, В.Н. Перспективные системы диагностики управления автономным транспортным объектом / В.Н. Козловский, В.В. Дебелов, О.И. Деев, А.Ф. Колбасов, С.В. Петровский, А.П. Новикова // Грузовик. 2017. № 6. С. 21-28.
5. Козловский, В.Н. Развитие проектов электромобилей и автомобилей с комбинированной энергоустановкой / В.Н. Козловский, Д.В. Айдаров, М.М. Васильев, В.В. Дебелов // Грузовик. 2018. № 6. С. 18-21.
6. Козловский, В.Н. Моделирование энергоемких накопителей автомобильной комбинированной энергоустановки / В.Н. Козловский, В.И. Строганов, В.В. Дебелов, С.В. Петровский // Грузовик. 2018. № 11. С. 13-14.
Брачунова Ульяна Викторовна, аспирант, aliss72@yandex. ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет
SOLUTION OF THE PROBLEM OF DETERMINING THE RATIONAL VOLTAGE LEVEL OF THE ON-BOARD NETWORK OF A PASSENGER CAR WITH THE HELP OF NUMERICAL SIMULATION OF THE CHARGING BALANCE
U. V. Brachunova
The paper presents the results of computational numerical modeling of the charging balance of a passenger car at various levels of the supply voltage of the on-board network.
Key words: passenger car, on-board electrical complex, charging balance.
Brachunova Uliana Viktorovna, postgraduate, aliss72@yandex.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University
