Государственный научный центр
Российской Федерации
ФГУП «НАМИ»

+7 495 456-57-00

ул. Автомоторная, д. 2

Гибридный легковой автомобиль

Разработка и описание алгоритмов для обеспечения движения гибридного автотранспортного средства класса В.

Выполненные работы по проекту «Класс В»

Цели

Разработка и описание структуры гибридного автотранспортного средства, в которой отражены все основные компоненты систем автомобиля и установлены взаимосвязи между ними.

Результаты

Была разработана структурная схема АТС включающая все компоненты и взаимосвязь между ними, представлена в графическом виде (рис. 1).

Структура позволяет оценить функциональную целостность объекта, избегая, таким образом, возможной избыточности или недостаточности в количественном или качественном выборе различных элементов автомобиля, таких как блоки управления, датчики, исполнительные устройства и так далее.

Структурная схема автомобиля содержит.
  • все составные части автомобиля, рассматриваемые при решении поставленной задачи;
  • представление о наличии и типе взаимосвязей между рассматриваемыми элементами автомобиля.

Цели

Разработка и описание алгоритмов для обеспечения движения гибридного автотранспортного средства класса В.

Результаты

Для обеспечения движения и корректного функционирования всех систем был разработан основной алгоритм движения.

Алгоритм представляет собой замкнутую разветвленную цепь. При любом состоянии системы производится сбор данных с датчиков с последующей фильтрацией сигналов, вывод информации на панель приборов о текущем состоянии систем автомобиля, а также выполнение действий блока Диагностики и Безопасности. Последний имеет два выхода, один из которых соответствует критическому режиму работы систем автомобиля и возвращает к получению данных с датчиков.

При нормальном или аварийном режимах работы алгоритм проходит полный круг. Дальнейшие действия определяются наличием движения и его необходимостью. При прохождении полного круга осуществляется возврат к блоку получения данных.

Также были разработаны и описаны алгоритмы блоков, входящих в основной алгоритм движения, обеспечивающих безопасность, экологичность и экономию топлива.

Описание функций.

Цели

Обзор и условия выполнения функций гибридного АТС.

Результаты

В соответствии с заданием были описаны все функции гибридного АТС, обеспечивающие функциональные возможности автомобиля: режимы работы АТС с КЭУ, требуемые характеристики управления элементов силового привода, климатические режимы, автоматические режимы, безопасность и другие. Дано описание назначений функций и условие их выполнения.

Описание команд CAN-шины.

Цели

Описание команд передаваемых между блоками управления.

Результаты

Для качественной работы блоков управления в составе автомобиля, необходимо чтобы они взаимодействовали друг с другом. Взаимодействие блоков осуществляется с помощью CAN шины. При реализации данной задачи были описаны все команды блоков управления с уточнением требуемого времени выполнения команды и требуемой точности выполнения команды.

Разработка карт распределения мощности.
Разработка математической модели гибридного АТС.

Цели

Создание математической модели гибридного АТС с целью изучения различных характеристик.

Результаты

В соответствии с заданием была создана модель гибридного автомобиля, позволяющая воспроизводить его движение в различных условиях по различным ездовым циклам. Модель описывает движение автомобиля с комбинированной энергетической установкой параллельного типа.

Модель движения гибридного автомобиля представлена на рисунке выше. Она включает в себя:

  • блок управления гибридным автомобилем HybridCarECU, задачей которого является контроль работы большинства агрегатов и систем.
  • блок Driver имитирует воздействие водителя автомобиля на органы управления.
  • блок ДВС (Engine), который рассчитывает крутящий момент, снимаемый с двигателя.
  • блок электромашины (GearboxED), который рассчитывает крутящий момент, снимаемый с электродвигателя.
  • блок модели коробки передач со сцеплением (Gearbox), который рассчитывает требуемую передачу, частоту оборотов и крутящий момент на колесах.
  • блок аккумуляторных батарей (Battery), который рассчитывает степень их заряда по мощности на электромашине, а также температуру.
  • блок Inverter также служит для расчета температуры инвертора по величине передаваемой им мощности.
  • блок Cardynamics описывает поведение автомобиля под действием моментов, приложенных к ведущим колесам от КЭУ и тормозной системы, а также сил сопротивления со стороны воздуха и дорожного полотна. Выходным параметром подсистемы является скорость автомобиля.
 

На рисунке ниже представлен результат моделирования блока Driver. На верхнем графике синий линией обозначен заданный цикл, розовой – реальная скорость автомобиля, значения практически совпадают, что говорит об адекватности модели. На нижнем графике показано воздействие водителя на педали, положительная полуось отвечает за газ, отрицательная за тормоз.

На рисунке ниже изображена нагрузка на ДВС (верхний график), и ЭД (нижний график) при отработке данного цикла, которые рассчитываются в блоке управления ECU.