z. 112 Transport 2016 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 112 Transport 2016 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz BADANIA SYMULACYJNE HYBRYDOWEGO ADU OWEGO POJAZDU MIEJSKIEGO : marzec 2016 Streszczenie: Badania przeprowadzone w najkorzystniejszej konfiguracji maszyny elektrycznej z silnikiem spalinowym w sterowanej prze Natomiast zakres pola s oraz,, zintegrowane sterowanie 1. WPROWADZENIE D dzenia literatury naukowej ej sposobem sterowaniem tego typu dów. S mocno konstrukcji i zastosowanego systemu sterowania. lnika zy Silnik spalinowy, gdy pracuje w ograniczonym obszarze o i 4, 10]. Najlepiej rowaniu silnika spalinowego oraz maszyny elektrycznej w tzw. trybach pracy [1, 2, 8, 10,

2 228 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz zachowuj podczas jednostajnej znej, substancji szkodliwych w spalinach. i wymaga celu uzyskania maksymalnego wykorzystania potencjalnych 2. ego dwie znego, który korzysta zarówno z energii wytworzonej w wyniku spalania paliwa jak i pobranej z baterii akumulatorów. Zmiana mocy silnika spalinowego uzyskiwana jest bem nie ingeruje w algorytmy sterowania. Silnik elektryczny w c akumulatorów to wymagane odpowiednie ich a celu zaprojektowano zintegrowany system sterowania nych trybach pracy.. Proponowany system ra- silnika. Do monitorowania parametrów akumulatora wykorzystano sterownik BMS (Battery Management System temperat u Na rys. 1 przedstawiono za- oraz sposób sterowania zapewnia y

3 229 temem cznie jednej jednostki Na p czujników i przy wykorzystaniu specjalnie utwo- iedzy silnikiem akumulatorami. Algorytm sterowania obejmuje dwie przepustnicy), warunków drogowych. Jednym z terze silnika lub generatora. W przypadku pracy silnikowej dostarcza przegrzania. D dowym. Rys. 1

4 230 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz W przedmiotowym punkt pracy silnika spalinowego wymag liza charakterystyki jego pracy. ebowaniu mocy. Z prac autorów [3,5,9 nia mocy krzyw sieniu do osi od- mentu obrotowego. uz (rys. 2 niewielkiej mocy silnika. wym. Rys.2. Porównanie uzyskiwanej na krzywych sterowania E i D W pr danego silnika spalinowego. M p, która wystarcza do poruszania i D 4 300, (1)

5 231 gdzie: D uchylenie przepustnicy, %. Kryterium maksymalnej mocy ze w su momentu obrotowego silnika spalinowego. Zatem iu krzywej dynamicznej. K zaproponowano spalinowego. Koniec D (2) Wyznaczone w ten sposób krzywe sterowania (rys.3) wykorzystano efektywny zakres pracy (krzywa E) oraz zakres pracy dla najkorzystniejszych ruchowych (krzywa D) Krzyw a E Krzyw a D silnika spalinowego, rad/s Uchylenie przepustnicy, % Rys.3. Charakterystyka zakresów pracy silnika spalinowego D wego WN, UN. WN iun. (3) D

6 232 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz linowego tym celu wyznaczo- ko- ME y, który jest autorskim i jednym z D oraz aktualna WN. regulacji PID steruje chwilowym momentem maszyny elektrycznej. emu rzystanie maszyny elektrycznej jedynie d silnika spali- w wej. 3. MODEL SYMULACYJNY miejskiego Badania symulacyjne przeprowadzono w /Simulink. Do budowy modelu wykorzystano pod modele z biblioteki programu Matlab/Simulink. netar-. W trybie hybrydowym cykl UDC (Urban Driving Cycle (200, 300, 700 i 900 rad/s) oraz krzywych sterowania E i D. Na rys. 5 przedstawiono czasowe przebiegi Warunkiem sterowania w symulacji lnika spalinowego na ok. 300 przez uchylanie przepustnicy silnika spalinowego. Natomiast silnik elektryczny odpowie- wione tu w Maszyna elektryczna

7 233 ka spalinowego na zadanym poziomie (200, 300, 700 i 900 rad/s) pojazdu onano dla cyklu UDC w oparciu o zdefiniowane. rys. 6 ia przepustnicy Rys. 4 Rys. 5. silnika spalinowego i maszyny elektrycznej na tle w cyklu UDC

8 234 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz Rys. 6. lnika spalinowego sterowanej za dynie sp hybrydowym TE/TH (krzywa E) w po- bie elektrycznym. 4. nika maszyny elektrycznej oraz baterii akumulatorów. Dlatego, lacyjnych, przeprowadzono na odpo-

9 235 silnika spalinowego równej 200 rad/s. P on wtedy w zakresie i niskich owych obszarze N E, co jej stosowania. mocy silnika spalinowego lub moc odzyskan wym w jego e. W proponowanym lnika spalinowego. Z tego powodu jedynym punkt trywanym nym. Na podstawie przeprowadzonych bada a trybu elektrycznego z trybem hybrydowym. W trybie elektryczno trybie elektrycznym. Niedostatek mocy spowodowany wykorzystaniem trybu elektrycznego zaplanowano roz- mulatorów i. Bibliografia 1. Bashash S., Moura S. J., Forman J. C., Fathy H., K.: Plug-in hybrid electric vehicle charge pattern optimization for energy cost and battery longevity, Journal of Power Sources 196 (2011), Elsevier 2011, s Chau K.T., Wong Y.S., Overview of power management in hybrid electric vehicles, Energy Conversion and Management 43 (2002), Elsevier 2001, s Jantos J.:. 4. Kim J., Kang J., Kim Y., Kim T., Min B., Kim H.: Design of Power Split Transmission: Design of Dual Mode Power Split Transmission, International Journal of Automotive Technology, Vol. 11, No. 4, KSAE 2010, s Korniak ki rozmytej, Praca doktorska, Politechnika Opolska, Opole 2005.

10 236 Andrzej Lechowicz, Andrzej Augustynowicz 6. Lechowicz A., Augustynowicz A.: Modeling and Simulation of the Hybrid Powertrain for the Use in Urban Vehicle, Mechatronics - Ideas for Industrial Application, 2015, Volume 317, s Lechowicz A., Augustynowicz A.: Modeling and Simulation of the Hybrid Powertrain for the Use in dynamic and Mechatronic Systems (SELM 2013), s Merkisz J., Pielecha. 9. Mitschke M.: Dynamika samochodu c 10. Praca. 11. Szumanowski A.: Hybryd Electric, Vehicle Driver Design, Wydawnictwo ITEE, Warszawa Radom SIMULATION FOR THE ANALYSIS OF A HYBRID URBAN VEHICLE POWERTRAIN Summary: The simulations carried out in Matlab/Simulink environment were conducted to search for the most favourable configuration of electric machine with combustion engine in the studied vehicle in terms of range of control field, required power of electric machine and maximum vehicle speed. The conducted simulations proved that it is possible to control transmission ratio of vehicle powertrain using electrically controlled planetary gear. While the range of controls of power transmission system depends on the transmission ratio of planetary gear as well as on range of speeds of combustion engine and electric machine. Keywords: hybrid powertrain, electrically controlled planetary gear, energy management