Исследование методов повышения энергоэффективности с учётом режимов работы тягового электропривода методами виртуального математического моделирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Вопрос повышения экологичности колёсных транспортных средств является одним из самых актуальных на данный момент, в связи с чем, наиболее популярным техническим решением становится применение электротранспорта с тяговыми аккумуляторными батареями на борту. Однако, ёмкость батарей по-прежнему остается относительно невысокой, поэтому эффективность применения зависит от подбора наиболее оптимальных компонентов тягового энергетического оборудования и применения наиболее совершенных алгоритмов управления тяговым электроприводом. Поэтому весьма важно разрабатывать методы позволяющие на всех стадиях проектирования, производства и эксплуатации добиваться максимума энергоэффективности.

Цель работы — разработка теоретических основ и методов повышения энергоэффективности колёсных транспортных средств на стадии проектирования с применением виртуального математического моделирования.

Материалы и методы. Исследование выполнено в программном комплексе Matlab Simulink.

Результаты. В статье приводятся теоретические основы методов повышения с использованием математического моделирования виртуальной эксплуатации цифрового двойника машины в Matlab Simulink.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенных методов при разработке перспективных колёсных транспортных средств.

Об авторах

Александр Владимирович Климов

Инновационный центр «КАМАЗ»; Московский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: klimmanen@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5351-3622
SPIN-код: 7637-3104

кандидат техн. наук, руководитель службы электрифицированных автомобилей, доцент Перспективной инженерной школы электротранспорта

Россия, 121205, Москва, Инновационный центр Сколково, ул. Большой бульвар, д. 62; Москва

Список литературы

  1. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989.
  2. Климов А.В. Синтез адаптивного наблюдателя момента сопротивления на валу тягового электродвигателя // Тракторы и сельхозмашины. 2023. Т. 90, № 2. С. 99–105. (In Russ). EDN VKZKOY doi: 10.17816/0321-4443-119856
  3. Андрющенко В.А. Теория систем автоматического управления: уч. пособие. Л.: Ленинградский ун-т, 1990.
  4. Алиев Ф.А., Ларин В.Б., Науменко К.И. и др. Оптимизация линейных инвариантных во времени систем управления. Киев: Наукова думка, 1978.
  5. Иванов В.А., Фалдин Ф.В. Теория оптимальных систем автоматического управления. М.: Наука, 1981.
  6. Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф. и др. Проектирование полноприводных колесных машин: уч. для вузов; В 3 т. Т. 3. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.
  7. Полунгян А.А., Фоминых А.Б., Староверов Н.Н. Динамика колесных машин: уч. пособие. Ч. 1. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2013.
  8. Жилейкин М.М., Котиев Г.О. Моделирование систем транспортных средств: учебник. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020.
  9. Алиев Ф.А., Ларин В.Б., Науменко К.И. и др. Оптимизация линейных инвариантных во времени систем управления. Киев: Наукова думка, 1978.
  10. Келлер А., Сергеевский Ю.Н. Прямое измерение момента в электроприводе. В кн.: Труды VIII международной (XIX Всероссийской) конференции по автоматизированному элекроприводу АЭП–2014. Саранск, 07–09 октября 2014 г. Саранск, 2014. С. 58–62.
  11. Smolin V., Topolskaya I., Gladyshev S. Energy Method for Torque Control of a Synchronous Traction Motor // SAE Technical Paper. 2018. doi: 10.4271/2018-01-0766
  12. Жилейкин М.М., Климов А.В., Масленников И.К. Алгоритм формирования управляющего сигнала со стороны педали акселератора, обеспечивающий энергоэффективное потребление электроэнергии тяговым приводом электробуса // Известия МГТУ “МАМИ“. 2022. Т. 16, № 1. C. 51–60. EDN ELJNKK doi: 10.17816/2074-0530-100232
  13. Климов А.В., Ухов И.В., Рябцев Ф.А. и др. Об эквивалентных режимах работы трансмиссий транспортных средств с тяговым электроприводом // Научные исследования: итоги и перспективы. 2020. Т. 1, № 1. С. 61–68. EDN ERYJZI doi: 10.21822/2713-220X-2020-1-1-61-68
  14. Shao L., Karci A., Tavernini D., et al. Design Approaches and Control Strategies for Energy-Efficient Electric Machines for Electric Vehicles - A Review // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 116900-116913. doi: 10.1109/ACCESS.2020.2993235

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Общий вид транспортного средства (a) и схема привода (b).

Скачать (114KB)
3. Рис. 2. Имитационная модель движения транспортного средства в Matlab Simulnk: 1 — опорное основание; 2 — блок динамики движения; 3 — тяговые электродвигатели; 4 — цикл движения; 5 — тяговые инверторы; 5 — трансмиссия; 7 — климатические условия; 8 — система хранения электрической энергии; 9 — колесо; 10 — передняя подвеска; 11 — задняя подвеска; 12 — система управления; 13 — балка заднего моста.

Скачать (190KB)
4. Рис. 3. Зависимости скорости движения колёсной машины.

Скачать (150KB)
5. Рис. 4. Распределение плотности вероятности скорости движения.

Скачать (171KB)
6. Рис. 5. Распределение плотности вероятности частоты вращения колеса.

Скачать (181KB)
7. Рис. 6. Распределение плотности вероятности крутящего момента на колёсах.

Скачать (124KB)
8. Рис. 7. Распределение рабочих точек, приведенных к колесу.

Скачать (486KB)
9. Рис. 8. Типовая электромеханическая характеристика тягового электродвигателя и зоны наибольшего КПД для различных типов электродвигателей: SPM — синхронный с постоянными магнитами; IPM – синхронно-реактивный с постоянными магнитами IM — асинхронный; SR — вентильно-индукторный.

Скачать (59KB)
10. Рис. 9. Рабочие точки привода, наложенные на типовую характеристику двигателей.

Скачать (83KB)

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).