авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Методика оценки технического состояния гибридных силовых установок автомобилей

-- [ Страница 2 ] --

(+) – превышение нормативного коридора; (-) – ниже нормативного коридора.

Данная таблица показывает, что в четырех основных состояниях ГСУ целесообразно использовать только один параметр в двух различных состояниях: мощность в цепи высоковольтной батареи в режиме разряда y5 и то же – в режиме заряда y6, что принимается за основу при разработке методики оценки технического состояния. Выбранные параметры рабочих процессов контролируются средствами диагностирования и косвенно определяют работоспособность ГСУ, следовательно, принимаются в качестве диагностических параметров, каждый из которых характеризуется фактической величиной и темпом ее нарастания.

3. Разработан алгоритм методики оценки технического состояния ГСУ автомобилей, исключающий ошибочную постановку диагноза в условиях взаимного влияния потоков мощности: от ДВС и высоковольтной батареи, при этом упрощается также процесс диагностирования [6, 12].

На основании проведенного анализа причин неисправностей ГСУ и установленных закономерностей их возникновения определена уточненная цель работы – разработка методики оценки технического состояния ГСУ автомобилей, которая в отличие от уже известных методик учитывает взаимодействие двух потоков мощности.

Эталонными параметрами, характеризующими работу ДВС и накопителя энергии, являются параметры рабочих процессов ГСУ, вычисляемые для заданных условий тестирования с помощью разработанной математической модели.

В качестве критерия оценки принята относительная величина отклонения характеристики изменения фактического значения параметра yФ от его теоретического эталонного значения yТ.

В аналитической форме критерий оценки имеет вид:

,

Диагностическим параметром «y» является временная зависимость изменения значений мощности в цепи высоковольтной батареи.

При исправном техническом состоянии ГСУ величина отклонения должна быть минимальной. Отклонение диагностического параметра в сторону верхней границы свидетельствует о неисправности ДВС (рис. 2), в сторону нижней границы – о неисправности высоковольтной батареи.

Рис. 2. График зависимости изменения мощности в цепи высоковольтной батареи от времени, где граница допустимого технического состояния ДВС; граница допустимого технического состояния высоковольтной батареи; фактическое значение диагностического параметра; теоретическое значение диагностического параметра.

На рис. 3 представлена схема алгоритма процесса диагностирования гибридных автомобилей по параметрам рабочих процессов ГСУ для оценки их технического состояния.

Водитель (диагност) либо некое стимулирующее устройство воздействует на ГСУ через педаль акселератора. Под данным воздействием автомобиль ускоряется. При этом изменяются параметры рабочего процесса движения автомобиля (мгновенная скорость, расход топлива), измеряемые с помощью датчиков Д1.1–Д1.i, и параметры рабочих процессов ГСУ (генерируемая и потребляемая мощности), отслеживаемые с помощью датчиков Д2.1–Д2.i, установленных на силовых цепях ГСУ. Весь поток диагностической информации поступает через аналогово-цифровой преобразователь в имитационную модель.

Рис. 3. Сема алгоритма оценки технического состояния ГСУ, где Д 1. датчики, характеризующие движение автомобиля; Д 2. датчики, характеризующие рабочие процессы в КСУ; БС блоки сравнений; АЦП аналогово-цифровой преобразователь; Р результат оценки.

Между входными параметрами рабочих процессов, характеризующими движение автомобиля, и параметрами рабочих процессов в элементах ГСУ существует взаимосвязь. Для ее определения разработан алгоритм вычислений, входящий в состав имитационной модели. Сигналы с датчиков Д1.1 –Д1.i. поступают в имитационную модель, с помощью которой происходит вычисление значений параметров рабочих процессов в ГСУ. Вычисленные данные имитационная модель преобразует в цифровой сигнал, поступающий на один из входов блоков сравнений БС1-БСi. Значения этих сигналов для блоков сравнений являются опорными.

На второй из входов блоков сравнений поступают сигналы от датчиков Д2.1– Д2.i параметров рабочих процессов ГСУ. Блоки сравнений сопоставляют значения последних с опорными значениями и формируют выходные сигналы по принципу «меньше» «норма» «больше». Результат сравнения поступает на дисплей в виде диаграмм.

При условиях исправного состояния ГСУ реальная характеристика изменения мощности в цепи высоковольтной батареи должна совпадать с опорными сигналами имитационной модели.

4. Разработана математическая модель и программы для вычисления эталонных значений диагностического параметра оценки технического состояния ГСУ автомобиля (программа зарегистрирована во ВНТИЦ) [8].

Эталонное (теоретическое) значение мощности в цепи высоковольтной батареи ГСУ вычисляется на основании данных тягово-мощностного баланса автомобиля [3, 7] и энергетического баланса ГСУ [1].

Исходными данными для тягово-мощностного баланса являются: временная зависимость скорости движения автомобиля V(t) и продольного профиля дороги ( t ); масса ТС (m); коэффициент сопротивления качению (fa); площадь поперечного сечения автомобиля (F); коэффициент обтекаемости (kВ); коэффициент учета вращающихся масс элементов привода (km). В результате тягово-мощностного баланса устанавливается временная зависимость изменения суммарной мощности сил сопротивления на испытуемом участке, равная мощности ГСУ, развиваемой при движении автомобиля.

.

Исходными данными энергетического баланса ГСУ является . Согласно техническому описанию завода-изготовителя, в ГСУ автомобиля Toyota Prius вырабатываемая ДВС энергия разделяется на два потока: 28% преобразуется в МГ1 в электрическую; оставшиеся 72% передаются на коронное зубчатое колесо через водило планетарной передачи, редуктор и на ведущие колеса автомобиля. При этом доля 28 % может быть израсходована на питание одного из электромоторов-генераторов или запасена в накопителе энергии и израсходована позже. На основании вышеизложенного можно заключить, что мощность ГСУ на испытуемом участке складывается из отдельных цепочек: – мощность от ДВС в электроприводе; – мощность в цепи высоковольтной батареи; – мощность от ДВС в механической передаче; – мощность, возвращаемая от рекуперации при торможении.

.

Поскольку принятым диагностическим параметром является мощность в цепи высоковольтной батареи =, то представим предыдущее выражение в следующем виде:

.

В соответствии с балансом мощностей и временными зависимостями остальных параметров, входящих в формулу (рис. 4), определяем:

,

Рис. 4. Совмещенный график изменения мощности силы тяги на колесах автомобиля в зависимости от времени, средней положительной мощности, средней мощности торможения и средней мощности накопителя энергии.

где средняя мощность ГСУ на ведущих колесах автомобиля в текущей точке; – средняя мощность в цепи накопителя энергии; средняя мощность ГСУ на ведущих колесах автомобиля за испытание; – средняя мощность торможения за испытание.

При вычислении (принятой в качестве эталонной зависимости) учитываются изменяющиеся параметры: фактический уровень заряда батареи; количество энергии, поступающей от ДВС; количество энергии, забираемой на движение и принимаемой от рекуперации торможении.

Потери в элементах ГСУ при передаче энергии от ДВС на ведущие колеса автомобиля находятся в результате декомпозиции потока мощности на отдельные цепочки:

 цепочка – мощность от ДВС преобразуется в МГ1 в электрическую, затем через инверторы Ин1,2 расходуется на движение с помощью МГ2;

 цепочка – мощность от ДВС преобразуется в МГ1 в электрическую, затем расходуется на заряд батареи, откуда при необходимости подается на МГ2, где преобразуется в механическую и поступает на колеса автомобиля;

 цепочка – мощность от ДВС передается на колеса автомобиля через водило планетарной передачи, коронное зубчатое колесо и редуктор;

 цепочка возникает при торможении автомобиля, когда энергия передается от ведущих колес через редуктор на МГ2, инвертор Ин2 и накапливается в высоковольтной батарее.

Для установления характеристики диагностического параметра с учетом потерь в ГСУ каждая цепочка потоков мощности рассмотрена отдельно.

Мощность в цепочке (рис. 5)

 Блок-схема потока мощности в-35

Рис. 5. Блок-схема потока мощности в цепочке N1, где ДВС двигатель внутреннего сгорания; МГ1, МГ2 электромоторы-генераторы; Ин1, Ин2 инверторы управления электромоторами; ТР трансмиссия; Ко колесо.

Мощность, передаваемая по первой цепочке, равна за вычетом переданной через накопитель энергии, с учетом потерь в приводе

, кВт,

где , КПД в первом и втором МГ, КПД инвертора, – КПД трансмиссии.

Мощность в цепочке (рис.6)


Рис. 6. Блок-схема потока мощности в цепочке N2.

Линия (рис. 4) показывает среднюю мощность ДВС, вырабатываемую за время испытаний. Пики мощности выше линии компенсированы вторым источником энергии – высоковольтной батареей. Средняя мощность пиков является средней мощностью, проходящей через накопитель за время движения на испытуемом участке:

, кВт (сумма, если > 0)

с учетом КПД каждого из элементов привода

, кВт

где – КПД накопителя энергии.

Мощность в цепочке (рис. 7)

Рис. 7. Блок-схема потока мощности в цепочке N3

Потери мощности в данном случае складываются только из потерь в трансмиссии :

, кВт.

Мощность в цепочке (рис. 8)

Часть энергии торможения возвращается в накопитель, после чего повторно расходуется на движение. Поток мощности в этом случае передается по следующей цепочке:

Рис. 8. Блок-схема цепочки мощности в цепочке N4.

Мощность, возвращаемая благодаря рекуперации, с учетом потерь:

, кВт

где – КПД рекуперации.

Вычисленные значения являются эталонными, образуя нормативный коридор диагностического параметра. Ширина коридора значений допустимых диагностических параметров определяет границу неисправностей:

, где – допустимое расхождение значения.

Отклонение фактического значения сигнала датчиков в цепи высоковольтной батареи является основанием для оценки потоков мощности от обоих источников энергии, т.е. оценки технического состояния ГСУ.

Алгоритм вычисления эталонных значений диагностических параметров реализован в программе ГСУ-АВТО [8].

5. Получены результаты теоретического исследования диагностических параметров и установлены факторы, влияющие на результаты оценки технического состояния ГСУ.

Вычисления выполнены с использованием разработанной программы ГСУ-АВТО на стандартном программном обеспечении в среде Microsoft Excel 2003. Полученная в результате вычислений временная зависимость (рис. 9) является эталонной для диагностических параметров у5 и у6 [14].

Проведено исследование влияния российских условий эксплуатации на надежность высоковольтной батареи, используемой в ГСУ. Накопленный опыт подтверждает тот факт, что более низкие температурные условия окружающей среды благоприятно влияют на режим эксплуатации высоковольтной батареи, что увеличивает средний срок ее службы, по последним данным с заявленных 8 (160 тыс. км) до 11-13 лет (200 тыс. км).

Рис. 9. Временная зависимость изменения диагностического параметра в режиме разряда у5 (отрицательные значения) и режиме заряда у6 (положительные значения).

При проведении оценочных испытаний автомобиля с ГСУ присутствует ряд факторов, существенно влияющих на точность измерений. К ним относятся непостоянство массы автомобиля, давление воздуха в шинах, качество дорожного покрытия на испытуемом участке и параметры внешней среды.

В рамках исследования стандартного ездового цикла EC 2004 экспериментально установлена зависимость экономичности автомобиля с ГСУ в зависимости от изменения давления воздуха в шинах и качества дорожного покрытия. При нормальном давлении воздуха в шинах (2,1 кгс/см2) расход топлива составил 4,5 л/100 км, при снижении давления воздуха в шинах до 1,5 кгс/см2 средний расход топлива увеличивается до 6,2 л/100 км. Экспериментально установлено влияние загрузки автомобиля в процессе испытания на его эффективные показатели. При изменении ее с минимальной до максимальной расход топлива в городском цикле увеличивается с 4,5 до 5,6 л/100 км., т.е. каждые 10 кг дополнительной массы увеличивают расход топлива на 0,02  л/100 км. Аналогичные зависимости получены с помощью разработанной математической модели. Данное обстоятельство учтено при оценке технического состояния ГСУ автомобиля.

6. Выполнена оценка адекватности разработанных алгоритмов реальным процессам, происходящим в ГСУ автомобиля.

При отладке программы ГСУ-АВТО использованы имеющиеся данные завода-изготовителя о мощности, развиваемой ГСУ при движении.

Таблица 2

Мощность, затрачиваемая на движение

Скорость автомобиля, км/ч Необходимая для движения мощность, кВт Ошибка, %
Нормативное значение Расчетное значение
64 3,6 3,549 -1,44
80 5,9 5,951 0,85
96 9,2 9,534 3,5


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.