Дослідження енергетичних характеристик електромеханічної системи керування 4 - приводним електричним транспортним засобом

Purpose. To determine for the developed electromechanical control system of a 4-drive electric vehicle, the power of the drives and the coefficients of the gearboxes that ensure the minimum energy consumption during acceleration from 0 to 100 km / h in 5 s. Research methods. Mathematical analysis and modeling. Findings. The proposed solution is to determine, for a given vehicle dynamics (acceleration from 0 to 100 km / h in 5 s), by mathematical modeling, values of drive powers and gear ratios, which increase the efficiency of the electromechanical system. The condition for increasing the efficiency is to minimize the consumption of electrical energy for acceleration. The developed computer model of the electromechanical control system of the 4 - drive electric vehicle allows to carry out researches on definition of electromechanical parameters of the control system providing the minimum energy consumption at dispersal from 0 to 100 km / h for 5 s. The current consumed by the drives was determined by studying the energy characteristics of the drives obtained on a previously developed laboratory stand. Gear ratios and drive power have been found to provide minimum power consumption when accelerating a 4-wheel drive electric vehicle. From the obtained data it is seen that for each power studied there are minima in the range of gear ratios 1-3,4. Also in the course of the research it was found that among the studied powers of 30-160 kW there is a drive that uses less energy. For the studied electric vehicle, these are four drives of 75 kW with a reduction factor of 3,3. The presence of minima in the interval between the gear ratios and the interval of the studied drive powers is explained by the variability of the engine efficiency in the load ranges varying from 0.3 to 2 times and the engine shaft speed of 0-3000 rpm, due to varying degrees of loss impact, the dynamic modes of the drive. Originality. The study of energy characteristics based on the developed control system for a 4-wheel drive vehicle makes it possible to find the electromechanical parameters of the system that provide a minimum of energy consumption during acceleration from 0 to 100 km/h in 5 s. Practical value. The electromechanical parameters of the control system of the 4-drive electric vehicle obtained as a result of research allow to receive economy of electric energy at dispersal from 0 to 100 km / h for 5 s in 2-3% within one experimental nominal power of the engine.Цель работы. Определить, для разработанной электромеханической системы управления 4-х приводного электрического транспортного средства, мощности приводов и коэффициенты редукторов, обеспечивающих минимальное потребление энергии при разгоне от 0 до 100 км/ч за 5 секунд. Методы исследования. Математический анализ имоделирование. Полученные результаты. Предложенное решение состоит в определении для заданной динамики транспортного средства (разгон от 0 до 100 км/ч за 5 с) путем математического моделирования, значений мощностей приводов и коэффициентов редукторов, способствующих повышению КПД электромеханической системы. Условием повышения КПД является минимизация расхода электрической энергии на разгон. Разработанная компьютерная модель электромеханической системы управления 4 - приводного электрического транспортного средства позволяет провести исследование определения электромеханических параметров системы управления, обеспечивающих минимальное потребление энергии при разгоне от 0 до 100 км/ч за 5 с. Определение потребляемого приводами тока проводилось путем исследования энергетических характеристик приводов, полученных на разработанном ранее лабораторном стенде. Обнаружены коэффициенты редукторов и мощность привода, обеспечивающая минимальное потребление электрической энергии при разгоне 4-приводного электрического транспортного средства. Из полученных данных видно, что для каждой изучаемой мощности существуют минимумы на промежутке коэффициентов редукторов 1-3,4. Также в процессе исследования обнаружено, что среди исследуемых мощностей 30-160 кВт существует привод, использующий меньшее количество энергии. Для исследуемого электрического транспортного средства это четыре привода по 75 кВт с коэффициентом редуктора 3,3. Наличие минимумов на промежутке коэффициентов редукторов и промежутке исследуемых мощностей приводов, объясняется изменчивостью КПД двигателя в диапазонах нагрузки, варьирующихся от 0,3 до 2 раз и частот вращения вала двигателя 0-3000 об/мин, обусловленное различной степенью воздействия потерь, в динамических режимах работы привода. Научная новизна. Исследование энергетических характеристик на основе разработанной системы управления 4-х приводным транспортным средством позволяет найти электромеханические параметры системы, обеспечивающие минимум потребления энергии при разгоне от 0 до 100км/ч за 5 с. Практическая ценность. Полученные, в результате исследования, электромеханические параметры системы управления 4-х приводным электрическим транспортным средством позволяют в пределах одной мощности двигателя получить экономию электрической энергии на разгон от 0 до 100 км/ч за 5 c в 2-3%.Мета роботи. Визначити для розробленої електромеханічної системи керування 4-приводного електричного транспортного засобу потужності приводів та коефіцієнти редукторів, що забезпечують мінімальне споживання енергії при розгоні від 0 до 100 км/год за 5 с. Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання. Отримані результати. Запропоноване рішення полягає у визначенні, для заданої динаміки транспортного засобу (розгін від 0 до 100 км/год за 5 с), шляхом математичного моделювання, значень потужностей приводів та коефіцієнтів редукторів, що сприяють підвищенню ККД електромеханічної системи. Умовою підвищення ККД є мінімізація витрат електричної енергії на розгін. Розроблена комп'ютерна модель електромеханічної системи керування 4 - приводного електричного транспортного засобу дозволяє провести дослідження щодо визначення електромеханічних параметрів системи керування, що забезпечують мінімальне споживання енергії при розгоні від 0 до 100 км/год за 5 с.Визначення споживаного приводами струму проводилось шляхом дослідження енергетичних характеристик приводів, які отримано на розробленому раніше лабораторному стенді. Знайдено коефіцієнти редукторів та потужність приводу, що забезпечує мінімальне споживання електричної енергії при розгоні 4-приводного електричного транспортного засобу. З отриманих даних видно, що для кожної досліджуваної потужності існують мінімуми на проміжку коефіцієнтів редукторів 1-3,4. Також у процесі дослідження виявлено, що серед досліджуваних потужностей30-160 кВт існує привод, який витрачає меншу кількість енергії. Для досліджуваного електричного транспортного засобу– це чотири привода по 75 кВт з коефіцієнтом редуктора 3,3.Наявність мінімумів на проміжку коефіцієнтів редукторів і проміжку досліджуваних потужностей приводів, пояснюється мінливістю ККД двигуна в діапазонах навантаження, що варіюються від 0,3 до 2 разів та частот обертання валу двигуна 0-3000 об/хв, обумовлене різним ступенем впливу втрат, що виникають у динамічних режимах роботи приводу. Наукова новизна. При дослідженні енергетичних характеристик на основі розробленої системи керування 4- приводним транспортним засобом знайдено електромеханічні параметри системи, що забезпечують мінімум споживання енергії при розгоні від 0 до 100 км/год за 5 с. Практична цінність. Отримані в результаті дослідження електромеханічні параметри системи керування 4-х приводним електричним транспортним засобом дозволяють в межах однієї дослідної номінальної потужності двигуна отримати економію електричної енергії при розгоні від 0 до 100 км/год за 5 с в 2-3%