Выбор рациональной схемы гибридной силовой установки и постановка задачи моделирования

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

Для моделирования тягово-динамических характеристик автомобиля выберем Урал-4320 с двигателем рабочего объёма 11,15 л.

Для составления математической модели автомобиля с гибридной силовой установкой приведем в таблицу 1 основные технические характеристики Урала-4320, которые нужны для расчета т ягово-скоростных характеристик автомобиля.

Таблица 1 – Исходные данные для моделирования автомобиля

Параметр	Обозначение в математической модели	Размерность	Величина
Полная масса	m	кг
Тип двигателя – дизельный
Максимальная мощность двигателя	Ne	кВт	154,4
Частота вращения вала при максимальной мощности	nN	об/мин
Передаточные числа коробки передач:
1-я передача	UK1		5,62
2-я передача	UK2		2,89
3-я передача	UK3		1,64
4-я передача	UK4		1,00
5-я передача	UK5		0,724
Передаточное число главной передачи	U0		7,32
КПД трансмиссии			0,78
Шины типа 11,00 R20 Статический радиус колес	rCT	м	0,535
Габаритные размеры: - ширина - высота	ВГ НГ	м м	2,0 2,87

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Для большинства современных электромобилей кузов, шасси и многие

другие механические узлы и агрегаты позаи мствованы от серийных автомобилей с ДВС. Лишь немногие модели с самого начала проектировались как

электромобили, например, GM EV1 или Honda EV-plus. Но те и другие имеют примерно одинаковый состав основных функциональных и вспомогательных компонентов, показанных на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Блок схема электромобиля

На рисунке обозначено:

1) Зарядное устройство. Преобразует переменное напряжение внешней сети в постоянное для заряда аккумуляторных батарей, тяговой и вспомогательной. Оно содержит цепи подключения к сети переменного тока, выпрямитель, регулятор зарядного тока (напряжения), систему управления зарядом (обычно микропроцессорную) для контроля за уровнем заряда, параметрами батареи, отключения при возникновении аварийной ситуации.

Зарядное устройство может размещаться на борту электромобиля. В этом случае бортовой компьютер управляет процессом заряда, а сеть переменного тока подключается к электромобилю.

2) Устройство защиты (блок реле и предохранителей). Состоит из выключателей, реле, предохранителей, которые включены между аккумуляторной батареей и остальной электрической схемой — потребителями. При возникновении неисправности цепь переменного тока и аккумуляторы отключаются. В электромобилях металлические час ти корпуса не используются в качестве проводника (массы), вся электропроводка изолирована от корпуса, колесные покрышки (шины) изолируют корпус от дороги. Нарушение изоляции между электрической цепью и корпусом в одной точке не приводит к появлению значительных токов, способн ых разрядить аккумуляторы. Пробой во второй точке может с тать причиной замыкания аккумуляторной батареи и опасен для пользователя.

3) Тяговая аккумуляторная батарея. Обеспечивает энергией двигатель электромобиля. Имеется большое количество типов аккумуляторов, ни один из них полностью не отвечает всем требованиям и нет четкого критерия выбора оптимального аккумулятора. Недостаточная емкость, большое время заряда, малая удельная энергия аккумуляторов ограничивают уже много лет усилия конструкторов электромобилей. Типы аккумуляторов для тяговых аккумуляторных батарей:

Сегодня на электромобилях чаще всего устанавливаются:

- свинцово-кислотные аккумуляторы (СК);

- никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd);

- железоникелевые аккумуляторы (Ni-Fe);

- никель-металлгидридные аккумуляторы (Ni-MH);

- натриево-серные аккумуляторы (Na-S);

- никель-хлоридные аккумуляторы (Ni-Cl).

Перспективные источники энергии для электромобилей:

- литий-ионные сульфидные аккумуляторы;

- литий-полимерные аккумуляторы;

- жидкостные топливные элементы;

- инерционные маховики;

- конденсаторы сверхбольшой емкости.

4) Бортовой компьютер. Контролирует состояние основных функциональных компонентов и бортовых систем электромобиля. При необходимости инициирует средства защиты.

5) Дополнительный источник электроэнергии (обычно вспомогательная

аккумуляторная батарея на 12 В). Обеспечивает работу осветительных приборов, панели приборов, стеклоподъемников, стеклоочистителей и т. д.

6) Система климат-контроля салона. Состоит из кондиционера и электроотопителя.

7) Электронный контроллер электродвигателя. Формирует требуемый вид напряжения питания. Управляет числом оборотов и тяговым моментом на валу по командам водителя или автоматически.

8) Электродвигатель. Приводит в движение колеса электромобиля непосредственно или через трансмиссию. Первоначально электромобили оснащались обычными электродвигателями постоянного или переменного тока. Сегодня на электромобилях используются в основном специальные электродвигатели переменного тока. К таким электродвигателям предъявляются требования высокой эффективности при постоянстве тяговых характеристик, необходимости в периодическом техобслуживании, способности выдерживать перегрузки и загрязнение.

9) Механическая трансмиссия. Состоит из коробки передач, дифференциала и других механических устройств для обеспечения движения электромобиля.

10) Водительские органы управления электромобилем. Это педали, рулевое управление, рычаг управления стояночным тормозом, органы управления системами и приборами электромобиля.

11) Движители (колеса) электромобиля. При применении тягового электродвигателя, колеса имеют конструкцию характерную для автомобилей. Но могут применяться и мотор-колеса, когда электродвигатель встроен в колесо.

В данной курсовой работе нам необходимо создать гибридный автомобиль, который по характеристикам будет лучше автомобиля.