Гибридный автомобиль «Класс В»

• 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.

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.

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.

Цели

Разработка карт распределения требуемой мощности в режиме КЭУ между ДВС и электромашиной.

Результаты

Для распределения требуемой мощности в режиме КЭУ была разработана карта, по которой определяется, какую часть от требуемой мощности необходимо в данный момент взять с ДВС и электромашины.

По карте в зависимости от требуемой мощности на колесе и степени заряда АКБ рассчитывается количество мощности, которую необходимо взять с ЭД и ДВС. Впоследствии взятые с карты значения корректируются с учетом температуры компонентов и количества топлива в баке с помощью соответствующих коэффициентов.

Карта удовлетворяет следующим условиям:

• обеспечивает работу двигателя внутреннего сгорания с минимальным или близким к нему удельным расходом топлива в как можно большем количестве точек;
• обеспечивает большую интенсивность использования электромашины в тяговом режиме при высоком уровне заряда батареи и меньшую (вплоть до перехода в генераторный режим) при низком во избежание разряда батареи или полного заряда;
• обеспечивает соответствие мощности, получаемой от КЭУ на выходе, той мощности, которую требует водитель (то есть сумма мощностей с ДВС и электромашины равна требуемой мощности на колесе);
• имеет зону нулевой мощности, снимаемой с ДВС, при высоком уровне заряда батареи и малом значении требуемой мощности, что соответствует переходу в режим электромобиля (движение только на электротяге).

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.