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 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».