ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ ГИБРИДНОГО АВТОМОБИЛЯ :

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і задачі, визна-чено об’єкт та предмет дослідження, описано застосовані методи дослідження та зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, визначено наукову нови-зну та практичне значення отриманих результатів, надано інформацію про апроба-цію і публікацію результатів дисертаційних досліджень.

У першому розділі проведено аналіз основних підходів до підвищення еконо-мічності й екологічної чистоти ТЗ, серед яких вдосконалення традиційних ДВЗ, за-стосування альтернативних видів пального, впровадження електромобілів різних конструкцій, використання альтернативних технологій акумуляції енергії, застосу-вання ГСУ. Показано, що для транспортних засобів, що рухаються без зовнішнього підведення енергії, найбільш перспективною є комбінація різних фізичних принци-пів акумуляції і перетворення енергії в рамках однієї енергетичної установки. Цей підхід розвивається у рамках концепції гібридних силових установок. При цьому особливо важливою є проблема організації такого управління даною енергетичною установкою, яке б максимально повно використовувало переваги доступних прин-ципів акумуляції та перетворення енергії на різних тягово-швидкісних режимах ТЗ і забезпечувало взаємну компенсацію їх недоліків.

Силова установка гібридного автомобіля, як правило, включає, окрім основного двигуна, допоміжний двигун і контур рекуперації енергії (рис. 1).

Контур рекуперації енергіїВодій Ходова частина САУ силової установки гібридного автомобіля Основний двигун Допоміжний двигун Перетворювач енергії Накопичувач енергії Розподільник потужності

Рисунок 1 – Структурна схема гібридної силової установки 7

При цьому основний і допоміжний двигуни отримують енергію від джерел різ-них типів. Ключовим елементом ГСУ є розподільник потужності, що забезпечує пе-рерозподіл потоків потужності між ходовою частиною автомобіля, основним двигу-ном, допоміжним двигуном і контуром рекуперації енергії.

Існує багато комбінацій агрегатів, що реалізовують різні принципи акумуляції і перетворення енергії у складі автомобільних ГСУ. Проте найбільшого поширення набули ГСУ, що використовують ДВЗ як основний двигун, що є первинним пере-творювачем енергії, і допоміжну привідну систему, побудовану на базі електропри-вода і електрохімічного накопичувача енергії – тягової акумуляторної батареї (ТАБ). Рекуперація енергії здійснюється за допомогою окремого генератора або тягового електродвигуна в генераторному режимі. Такі гібридні автомобілі демонструють всі переваги електромобілів (обмеження токсичних викидів, акустичного впливу на на-вколишнє середовище, можливість рекуперації енергії, покращена керованість) ра-зом з високою автономністю, яку забезпечує ДВЗ. Підвищення економічності й еко-логічної безпечності таких ТЗ досягається за рахунок синергетичного ефекту, і є найбільш значущим у міському циклі руху. При цьому в порівнянні з традиційними ТЗ витрати пального знижуються на 10÷80%, а викиди вуглекислого газу в атмосфе-ру на 20÷90% без погіршення тягово-швидкісних характеристик автомобіля.

Відомо три схеми побудови ГСУ, що відрізняються принципом взаємодії осно-вного і допоміжного двигунів: послідовна схема, коли ДВЗ механічно не зв'язаний з трансмісією ТЗ і його навантаженням є тільки генератор, від якого живиться тяговий електричний двигун; паралельна схема, коли ДВЗ і тяговий електродвигун, що жи-виться від ТАБ, через трансмісію зв'язані з ведучими колесами і загальний крутний момент є сумою моментів ДВЗ і електродвигуна; послідовно-паралельна схема (спліт), коли залежно від умов руху привід ведучих коліс може здійснюватися від тягового електродвигуна, який отримує енергію від ТАБ і генератора, від ДВЗ або від тягового електродвигуна і ДВЗ, включених паралельно з різними частками по потужності.

Ефективність застосування ГСУ значною мірою визначається характеристика-ми її системи автоматичного управління (САУ). Задачі, що вирішує САУ ГСУ, ма-ють ієрархічну організацію. Першому рівню ієрархії відповідають задачі стабілізації заданих режимів роботи окремих агрегатів ГСУ, а також забезпечення необхідної якості перехідних процесів. Вирішення цих задач покладається на локальні регуля-тори відповідних агрегатів: САУ ДВЗ, регулятор частоти обертання тягового елект-ропривода, блок управління зарядом або розрядом ТАБ та ін.