Исследование работоспособности и эффективности алгоритма управления ускорением и замедлением транспортного колёсного средства посредством педали хода в условиях магистрального движения

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Современные аккумуляторные транспортные средства всё ещё не отвечают потребностям потребителей по величине автономного пробега. Поэтому остро актуальна задача повышения энергоэффективности с целью снижения расхода энергии на движение. Одним из направлений наряду с применением более эффективных агрегатов и систем может служить создание алгоритмов управления, минимизирующих данные затраты, которые позволяют управлять движением с помощью только педали хода.

Цель работы — исследование работоспособности и эффективности алгоритма управления транспортным средством только с помощью педали хода с применением имитационного виртуального моделирования движения и дальнейшей практической реализации алгоритма в системе управления.

Материалы и методы. Исследование выполнено с применением программного комплекса Matlab Simulink.

Результаты. В статье приводятся описание функционирования алгоритма однопедального управления на примере пассажирского транспортного средства с индивидуальным тяговым электроприводом, результаты виртуального имитационного моделирования, доказывающие его работоспособность и энергоэффективности для случая движения в магистральном цикле.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в подтверждённой работоспособности и энергоэффективности и возможности применения алгоритма для разработки программного обеспечения систем управления движением 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

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

Россия, Москва; Москва

Бауржан Кенесович Оспанбеков

Инновационный центр «КАМАЗ»; Московский политехнический университет

Email: ospbk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2756-7907
SPIN-код: 4857-4073

канд. техн. наук, заместитель руководителя службы электрифицированных автомобилей по системам управления, доцент Перспективной инженерной школы электротранспорта

Россия, Москва; Москва

Акоп Ваганович Антонян

Инновационный центр «КАМАЗ»; Московский политехнический университет

Email: AntonyanAV@kamaz.ru
ORCID iD: 0000-0002-5566-6569
SPIN-код: 4797-9808

канд. техн. наук, главный специалист по программированию и имитационному моделированию, доцент, старший научный сотрудник Передовой инженерной школы электротранспорта

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Характеристики электробуса КАМАЗ 6282. [internet] Набережные Челны. Дата обращения: 15.10.2022. Режим доступа: https://kamaz.ru/upload/bus/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B1%D1%83%D1%81%20KAMAZ-6282.pdf
  2. Климов А.В., Чиркин В.Г., Тишин А.М. О некоторых конструктивных особенностях и видах транспортных тяговых электрических двигателей // Автомобильная промышленность. 2021. № 7. С. 15–21.
  3. Климов А.В., Тишин А.М., Чиркин В.Г. Различные виды тяговых синхронных двигателей для городских условий эксплуатации // Грузовик. 2021. № 6. С. 3–7.
  4. 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. С. 51–60. doi: 10.17816/2074-0530-100232
  5. Бутарович Д.О., Скотников Г.И., Эраносян А.В. Алгоритм управления рекуперативным торможением с помощью педали акселератора // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2022. № 4.
  6. Wen He, Chen Wang, Hui Jia. A single-pedal regenerative braking control strategy of accelerator pedal for electric vehicles based on adaptive fuzzy control algorithm // Energy Procedia. 2018. Vol. 152. P. 624–629. doi: 10.1016/j.egypro.2018.09.221
  7. Yongqiang Zhao, Xin Zhang, Jiashi Li, et al. A research on evaluation and development of single-pedal function for electric vehicle based on PID // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. Vol. 1605.
  8. Hongwen He, Chen Wang, Hui Jia, Xing Cui. An intelligent braking system composed single-pedal and multi-objective optimization neural network braking control strategies for electric vehicle // Applied Energy. 2020. Vol. 259. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.114172
  9. Zhang J., Lv C., Gou J., et al. Cooperative control of regenerative braking and hydraulic braking of an electrified passenger car // Proc. Inst. Mech. Eng., Part D: J Automob. Eng. 2012. Vol. 226, N. 10. P. 1289–1302.
  10. Guo J., Wang J., Cao B. Regenerative braking strategy for electric vehicles. In: Intelligent Vehicles Symposium. IEEE, 2009. P. 864–868.
  11. Xu Guoqing, Li Weimin, Xu Kun, et al. An intelligent regenerative braking strategy for electric vehicles // Energies. 2011. Vol. 4, N. 9. P. 1461–1477.
  12. Zhang J., Lv C., Qiu M., et al. Braking energy regeneration control of a fuel cell hybrid electric bus // Energy Conversion & Management. 2013. Vol. 76. P. 1117–1124.
  13. Wang J.W., Tsai S.H., Li H.X., et al. Spatially Piecewise Fuzzy Control Design for Sampled-Data Exponential Stabilization of Semi-linear Parabolic PDE Systems // IEEE Transactions on Fuzzy Systems. 2018. Vol. 26, N. 5. P. 2967–2980.
  14. Zhang Kangkang, Xu Liangfei, Jianfeng Hua, et al. A Comparative Study on Regenerative Braking System and Its Strategies for Rear-wheel Drive Battery Electric Vehicles // Automotive Engineering. 2015. N. 02. P. 125–131.
  15. Lv C., Zhang J., Li Y., et al. Mechanism analysis and evaluation methodology of regenerative braking contribution to energy efficiency improvement of electrified vehicles // Energy Conversion and Management. 2015. Vol. 92. P. 469–482.
  16. Kulas R.A., Rieland H., Pechauer J. A System Safety Perspective into Chevy Bolt’s One Pedal Driving // SAE Technical Paper. 2019. doi: 10.4271/2019-01-0133
  17. Wang J., Besselink I.J.M., van Boekel J.J.P., Nijmeijer H. Evaluating the energy efficiency of a one pedal driving algorithm In: 2015 European Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Congress (EEVC 2015), Brussels, Belgium. Tu/e, 2015.
  18. Патент РФ № 2797069 / 31.05.2023. Бюл. № 16. Климов А.В., Оспанбеков Б.К., Жилейкин М.М. и др. Способ управления индивидуальным тяговым электроприводом ведущих колес многоколесного транспортного средства. EDN: QAUBVR
  19. Климов А.В. Алгоритм формирования уставок крутящего и тормозного моментов на валу тягового электродвигателя посредством одной педали // Известия МГТУ «МАМИ». 2023. Т. 17, № 3. С. 261–271. doi: 10.17816/2074-0530-321668
  20. Жилейкин М.М., Котиев Г.О. Моделирование систем транспортных средств. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020.
  21. Бирюков В.В., Порсев Е.Г. Тяговый электрический привод. Новосибирск: НГТУ, 2018.
  22. ГОСТ Р 54810-2011. Автомобильные транспортные средства. Топливная экономичность. Методы испытаний. М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2012.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Основные принципы управления [18, 19]: a — режимы движения машины в зависимости от степени нажатия на педаль хода; b — при нажатии на педаль; c — при отпускании педали.

Скачать (105KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема цикла движения [21].

Скачать (68KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Плотность вероятности положения педали акселератора для варианта с прямым управлением моментом (двухпедальное управление).

Скачать (119KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Плотность вероятности положения педали тормоза для варианта с прямым управлением моментом (двухпедальное управление).

Скачать (107KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Плотность вероятности крутящего момента на ведущем колесе для варианта с прямым управлением (двухпедальное управление).

Скачать (121KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Плотность вероятности рекуперативного момента на ведущем колесе для варианта с прямым управлением моментом (двухпедальное управление).

Скачать (102KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Плотность вероятности тормозного момента на ведущем колесе для варианта с прямым управлением моментом (двухпедальное управление).

Скачать (114KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Плотность вероятности положения педали хода для варианта однопедального управления.

Скачать (121KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Плотность вероятности крутящего момента на ведущем колесе для варианта однопедального управления.

Скачать (117KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Плотность вероятности рекуперативного момента на ведущем колесе для варианта однопедального управления.

Скачать (106KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Суммарная удельная энергия, затрачиваемая на движение в магистральном цикле за один километр пробега: 1 — с однопедальным управлением; 2 — с прямым управлением моментом.

Скачать (93KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Рекуперативная удельная энергия, затрачиваемая на движение в магистральном цикле за один километр пробега: 1 — с однопедальным управлением; 2 — с прямым управлением моментом.

Скачать (92KB)
Метаданные

© 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 с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».