Details

Эффективность, надёжность и экологичность ЭТС и ГТС в решающей степени зависят от конфигурации, компонентного состава и алгоритмов управления этим комплексом. Следовательно, исследование энергетических комплексов ЭТС и ГТС, направленное на оптимизацию их параметров и разработку интеллектуальных систем управления, является актуальной темой и будет способствовать ускорению экологически ответственной модернизации транспорта. Объектом исследования являются энергетические комплексы электрических и гибридных транспортных средств. Предмет исследования – конструктивные особенности, алгоритмы управления и режимы работы компонентов электропривода NEV, а также методы их имитационного моделирования. Цель выпускной квалификационной работы заключается в комплексном исследовании современных энергетических комплексов NEV, анализе тенденций развития их компонентов (двигателей, силовой электроники) и разработке имитационных моделей для оценки характеристик электропривода. Практическая значимость работы состоит в возможности использования разработанных имитационных моделей для анализа энергоэффективности и динамических характеристик электроприводов на этапе проектирования, а также для выбора оптимальной структуры энергетического комплекса в зависимости от условий эксплуатации. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и оптимизации силовых установок батарейных электромобилей, а также при автоматизации процессов управления энергетическими подсистемами электрического транспорта.

The efficiency, reliability, and environmental friendliness of electric and hydroelectric vehicles (ETVs) crucially depend on the configuration, component composition, and control algorithms of these systems. Therefore, research into the energy systems of ETVs and HVs, aimed at optimizing their parameters and developing intelligent control systems, is a pressing topic and will contribute to accelerating the environmentally responsible modernization of transport. The subject of this research is the energy systems of electric and hybrid vehicles. The subject of this research is the design features, control algorithms, and operating modes of NEV electric drive components, as well as simulation methods. The goal of this final qualifying work is to comprehensively study modern NEV energy systems, analyze development trends in their components (motors, power electronics), and develop simulation models to evaluate electric drive performance. The practical significance of the work lies in the possibility of using the developed simulation models to analyze the energy efficiency and dynamic characteristics of electric drives at the design stage, as well as to select the optimal structure of the energy complex depending on operating conditions. The obtained results can be used in the design and optimization of power plants for battery-powered electric vehicles, as well as in the automation of control processes for energy subsystems of electric transport.

• 1) Подсистема задания ездового цикла (WLTP_CYCLE). Подсистема WLTP_CYCLE реализует генерацию целевого скоростного профиля стандартизированного ездового цикла WLTP Class 3. Данная подсистема представляет собой источник сигнала v_target, который содержи...
• 2) Подсистема водителя (DRIVER_PID). Подсистема DRIVER_PID моделирует действия водителя, управляющего педалями акселератора и тормоза, с помощью классического ПИД-регулятора (пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора). На входы подсисте...
• 3) Подсистема тягового электродвигателя.
  • Модель СДПМ (MOTOR_SDPM). Подсистема MOTOR_SDPM (рис. 14) моделирует работу синхронного двигателя с постоянными магнитами и реализована в виде MATLAB-функции motor_SDPM с тремя входными параметрами: командный момент T_cmd, угловая скорость ротора omeg...
  • Модель гибридного двигателя (MOTOR_HYBRID). Подсистема MOTOR_HYBRID (рис. 15) моделирует работу гибридного синхронного двигателя, сочетающего момент от постоянных магнитов (PM-составляющая) и реактивный момент (Reluctance-составляющая), возникающий за...
• 4) Подсистема аккумуляторной батареи (BATTERY). Подсистема BATTERY (рис. 16) моделирует работу литий-ионной аккумуляторной батареи с использованием упрощённой Rint-модели (модели с внутренним сопротивлением), которая является широко распространённым п...
• 5) Подсистема динамики транспортного средства (VEHICLE). Подсистема VEHICLE (рис. 17) моделирует продольную динамику электромобиля на основе второго закона Ньютона.
• Функция vehicle_dynamics принимает на вход момент двигателя T_motor, предыдущее значение скорости v_prev и пройденный путь dist_prev, а возвращает текущую скорость v, ускорение a, угловую скорость вала двигателя omega, суммарную силу сопротивления F_r...
• 3.3 Результаты моделирования
  • 1) Профиль движения и отслеживание ездового цикла. Результаты моделирования профиля движения по ездовому циклу WLTP Class 3 представлены на рисунке 18, а на рисунке 19 представлен укрупнённый фрагмент рисунка 18 для демонстрации того, что кривые факти...
  • 2) Энергопотребление и удельный расход. Результаты моделирования энергопотребления показывают существенное преимущество гибридного двигателя. Суммарная потреблённая энергия за цикл WLTP Class 3 составила 1,70 кВт ч для модели с СДПМ и 1,60 кВт ч для м...
  • 3) Коэффициент полезного действия двигателя. Средний КПД двигателя за цикл WLTP Class 3 составил 84,2 % для СДПМ и 88,3 % для гибридного двигателя, что означает повышение среднего КПД на 4,1 процентных пункта. Данное различие является существенным и о...
  • 4) Рекуперативное торможение. Эффективность рекуперативного торможения составила 15,0 % для СДПМ и 16,3 % для гибридного двигателя, что соответствует улучшению на 1,3 процентных пункта. Данный показатель определяется как отношение энергии, возвращённо...
• 3.4 Анализ результатов моделирования и выводы
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ