Delist.ru

Моделирование нестационарных режимов работы аккумуляторной батареи электромобиля (23.10.2009)

Автор: Иоанесян Алексей Вильямович

На основании экспериментальных графиков движения разработана методика формирования режима движения путем случайного выбора циклов и формирования случайной их последовательности. Таким образом, имитировалось неупорядоченное городское движение.

Режимы движения, полученные на основании экспериментальных данных, существенно отличаются от режимов движения в цикле SAE j 227 C, в частности, при расчете для реальных режимов движения получен меньший удельный расход энергии (260 Вт·ч/км), чем для движении в цикле (390 Вт·ч/км).

Модель аккумуляторной батареи

В первой главе диссертационной работы были рассмотрены известные методы аппроксимации разрядных кривых АБ при постоянных значениях тока. Эти методы являются статическими, т.е. не учитывают изменение режима разряда аккумуляторной батареи, постоянно происходящего на электромобиле. При моделировании нестационарного нагружения АБ необходимо учитывать зависимость максимальной емкости батареи от тока разряда. Для этого наиболее подходящим является уравнение Пейкерта (2).

На рис.3. представлен упрощенный алгоритм, позволяющий определить напряжение на АБ на каждом шаге расчета в имитационной модели движения электромобиля.

. Блок-схема модели работы аккумуляторной батареи на ЭМ.

Данный подход к расчету нестационарного разряда АБ может быть распространен и на описание нестационарного заряда происходящего при рекуперативном торможении.

Конечной целью разработки модели электромобиля является определение его эксплуатационных показателей и характеристик АБ в заданном режиме движения. В качестве основных параметров были приняты следующие:

пробег (запас хода);

расход энергии при движении;

расход энергии на единицу пути и грузоподъёмности;

удельная энергия, отданная батареей.

Исходными данными для расчета являются:

параметры батареи и (или) накопителя энергии: семейство временных разрядных и зарядных характеристик для значений тока в рабочем диапазоне при постоянной температуре, масса батарейного модуля и дополнительного оборудования, количество устанавливаемых модулей и др.;

параметры электродвигателя: номинальные ток и напряжение, сопротивление якорной цепи и обмотки возбуждения, конструктивные данные, характеристика холостого хода и др.;

параметры базового автомобиля: полная масса, передаточные числа коробки передач и главной передачи, КПД трансмиссии, момент инерции и радиус качения колёс, коэффициент сопротивления воздуха, площадь обтекаемой поверхности, коэффициент сопротивления качению, грузоподъёмность и др.;

параметры режима движения.

В третьей главе диссертационной работы проведен анализ экспериментов и модельных данных на разработанной имитационной модели и решается задача выбора параметров АБ.

) показали, что уже три фактора определяют 97% информации, что позволяет существенно сократить количество латентных факторов и, соответственно, размерность имитационной модели.

Результаты расчета основных показателей работы ЭМ при разгоне.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1,00 129,93 25,21 250,00 7,2 19,49 120,11 3,00 280,92 0,46 4487,4 0,02

2,00 129,80 41,11 250,00 7,2 19,58 121,19 6,23 583,47 1,81 12873,1 0,32

38,00 116,73 116,30 111,73 3,4 26,36 23,40 47,53 4449,17 393,5 828817,1 -

) показали, что уже три фактора дают 97% информации, что позволяет существенно сократить количество латентных факторов и соответственно размерность имитационной модели.

Для уточнения аналитического представления разрядных характеристик АБ 6ЭМ-145, из которых сформирована аккумуляторная батарея электромобиля общей массой 3,5т и массой батареи 700 кг, с целью изучения возможности кратковременного подзаряда АБ в течение рабочей смены и, как следствие, увеличения пробега, был проведен эксперимент по испытанию батареи 6ЭМ-145 по специальной программе. Эксперимент проводился в течение 2 месяцев на 2-х батареях 6ЭМ-145.

Информативность абстрактных факторов

Собственное значение Процент дисперсии Накопленные собственные значения Накопленный процент дисперсии

1 8,689550 78,99591 8,68955 78,9959

2 1,173346 10,66678 9,86290 89,6627

3 0,832481 7,56801 10,69538 97,2307

4 0,235172 2,13793 10,93055 99,3686

Испытания проводились по следующей методике:

Заряд двухступенчатым током 23А и 11,5А (рекомендуемый заводом- изготовителем аккумуляторных батарей)

Контрольный разряд (по рекомендации завода изготовителя) током 145А до минимального значения напряжения 9В.

Заряд до 20%,50% и 80% степеней заряженности токами 23,45 и 95А.

Разряд током 145А до минимального значения напряжения 9В.

В качестве измеряемых и вычисляемых величин были: снятая емкость, зарядная емкость, степень заряженности, коэффициенты полезного действия по емкости и энергии и др.

Итоги множественной регрессии практически для всех зависимых переменных показали статистически значимые результаты (коэффициент корреляции был равен R=0,9989, а F-отношение F(2,6)=1392,8). В результате показана возможность правомерного использования линейных моделей.

Первый этап разгона рассчитывается при значении магнитного потока Ф = Фmax = 0,0072 Вб и поддержании тока якоря на постоянном уровне Iя = Iя1 = 250 А. Этот этап начинается в момент времени t = 0 и заканчивается при достижении скважности равной 1. Постоянные величины для данного этапа разгона: ток возбуждения Iв = a?Фmax3+ b?Фmax2+ c?Фmax =10,68 А и напряжение на обмотке возбуждения Uв = I?Rов

загрузка...