ВИСШЕ ТРАНСПОРТНО УЧИЛИЩЕ ТОДОР КАБЛЕШКОВ СОФИЯ Факултет КЕТ, катедра ЕЕТ А В Т О Р Е Ф Е Р А Т НА ДИСЕРТАЦИОНЕН ТРУД за придобиване на образователна

Препис

1 ВИСШЕ ТРАНСПОРТНО УЧИЛИЩЕ ТОДОР КАБЛЕШКОВ СОФИЯ Факултет КЕТ, катедра ЕЕТ А В Т О Р Е Ф Е Р А Т НА ДИСЕРТАЦИОНЕН ТРУД за придобиване на образователна и научна степен Доктор на тема: ИЗСЛЕДВАНЕ НА ТЯГОВИ ЕЛЕКТРОЗАДВИЖВАНИЯ ЗА ЕЛЕКТРОМОБИЛ маг.инж.чавдар Ангелов Джамбазки Научен ръководител: проф. д-р инж. Иван Костадинов Миленов София, 2015 г.

2 ВИСШЕ ТРАНСПОРТНО УЧИЛИЩЕ ТОДОР КАБЛЕШКОВ СОФИЯ Факултет КЕТ, катедра ЕЕТ А В Т О Р Е Ф Е Р А НА ДИСЕРТАЦИОНЕН ТРУД за придобиване на образователна и научна степен Доктор на тема: ИЗСЛЕДВАНЕ НА ТЯГОВИ ЕЛЕКТРОЗАДВИЖВАНИЯ ЗА ЕЛЕКТРОМОБИЛ маг.инж.чавдар Ангелов Джамбазки Научен ръководител: проф. д-р инж. Иван Костадинов Миленов София, 2015 г

3 Дисертационният труд е обсъден и насрочен за защита от разширен катедрен съвет на катедра ЕЕТ на факултет КЕТ към Висшето Транспортно Училище Т.Каблешков - София на г. Дисертационният труд съдържа 135 страници със фигури и таблици.състои се от увод, четири глави, библиография, заключение, списък на публикации по труда и 42 страници приложения.цитирани са 182 литературни източника, от които 115 на кирилица и 67 на латиница.по труда са направени 10 публикации. Автор: Чавдар Ангелов Джамбазки Заглавие: Изследване на тягови електрозадвижвания за електромобил Тираж: 15 бр. Печатна база: Издателство на ВТУ Т.Каблешков -София - 3 -

4 УВОД Електромобилът е переспективен вид транспорт и в дадения момент се явява почти единственото решение на проблема със замърсяване на атмосферата. Поради това много производители харчат сили и средства за решаване конструктивните проблеми на електромобила. Водят се разработки за създаване на акумулаторни батерии с малко време на заряд (около 15 min), в това число с използването на наноматериали. Разглеждат се възможностите за използване в качеството на източник не акумулаторни батерии, а супер кондензатори имащи много малко време на заряд, висока енерго ефективност (повече от 95 %) и много голям брой цикли разряд заряд (до няколко стотици хиляди). По прогнози на Price Waterhouse Coopers до 2015 год. световното производство на електромобили ще нарастне до 500 хиляди бройки на година. Примерното прогнозно развитие на електромобилостроенето е показано в таблица 1. Характеристиките на ЕМ и неговата цена в значителна степен се определят от параметрите на използваното задвижване и в частност, акумулаторната батерия. За оптимизация на параметрите на енергетичната установка, изчисляване характеристиките на електромобила и определяне неговата ефективност в сравнение с традиционните автомобили основен инструмент се явява математическото и физическо моделиране. Най сложна е задачата да се моделира работата на АБ при нейните нестационарни режими на заряд и разряд. В нашата страна по данни на министерството на природните ресурси 42% от замърсяването на околната среда се дължи на автомобилния транспорт, а в по големите градове (София, Пловдив, Варна до %). През 2012 година в света са регистрирани 800 милиона автомобили, а през 2015 се очаква двукратното им увеличаване, тоест до 1,6 милиарда. Ето защо проблемът със замърсяването става глобален с всяка година. В атмосферата се изхвърлят такива вредни вещества, като серни и азотни съединения, въглеводороди, СО, формалдехиди и други. Това довежда до повишаване заболяванията на дихателните пътища, алергии и заболявания на сърдечно съдовата система. По статистически данни 225 хиляди човека ежегодно умират в Европа от заболявания свързани с изхвърляните газове от автомобилния транспорт[111,120]. Освен това, от изхвърлянето на парникови газове ( например СО 2 ) нараства опасността от глобално затопляне. По резултати от екологични изследвания, частта падаща се на автомобилния транспорт (леки и товарни автомобили, автобуси, мотоциклети ) е 75%. Основните способи за намаляване на изхвърляните газове в света се счита подобряването на горивната икономичност на автомобилите, преминаването на биогорива, използуването на комбинирани автомобили (хибриди) и електромобили (ЕМ)[112]. Електрификацията на автомобилния транспорт по пътя на преход към хибриди и електромобили получава все по-голяма популярност и безусловно подобрява екологичната обстановка в градовете, но няма напълно да реши екологичните проблеми, защото проблемът ще премине от транспортния сектор в енергетическия. Контролът върху изхвърлянето на вредни емисии от електростанциите произвеждащи електроенергия за ЕМ и хибридите е по-евтин и по лесен в сравнение с контрола на всички транспортни средства. Един от сдържащите фактори за масово производство на ЕМ се явява високата цена на акумулаторните батерии.. В България са правени опити за производство на ЕМ от различни колективи. Електромобилът е переспективен вид транспорт и в дадения момент се явява почти единственото решение на проблема със замърсяване на атмосферата

5 ГЛАВА 1 Анализ на състоянието на работата по електромобилите, източници на електрическа енергия и електрическо задвижване Интересът към електромобилите (ЕМ) в последните години значително нарасна [1,111,112]. Съществени изменения настъпиха в организацията на производството и узаконяването на произведените електромобили. На този етап се правят опити да се проанализират основните тенденции в развитието на ЕМ, източниците на енергия за тях, електрозадвижването, инфраструктурата на обслужване и други направления в разработкта и изследванията на ЕМ. Очаква се, че в началото на новото столетие делът на ЕМ от общото производство на автомобили [А] да достигне 2%, което в годишен обем е около един милион бройки. Тези данни изглеждат завишени защото съдейки по нивото на техническа обезпеченост ЕМ едва ли могат напълно да заместят А, все още ЕМ не е конкурент на А. Трябва обаче да се обърне внимание на факта, че обемът на производството на леки транспортни средства (електровелосипеди, електроролери, инвалидни колички с електрическо задвижване) действително нараства много динамично до 200% за година. Работите по създаването на ЕМ в България не трябва да се признават за удовлетворителни, по скоро са незадоволителни. Причина за това са ниските експлоатационни показатели на оловните АБ, недостатъчния пробег, отказите в системата за електрооборудване, особено в зимни условия и други недостатъци. 1.1 Конструкции електромобили Особеностите на конструкцията на електромобила се обуславят от следните проблеми: -обезпечаване баланс на масата на електромобила при относително голяма маса на източника на енергия във вид на акумулаторна батерия[60,110]; -пространствено разпределение на тяговата акумулаторна батерия обезпечаващо приемливи показатели на конструкцията ня електромобила, при достатъчно удобства в експлоатация; -отопление на салона на електромобила.този проблем в последно време не привлича вниманието на специалистите, обаче за зимните условия на нашата страна при общия дефицит на енергия за електромобила, той се оказва много съществен. Теорията на силовия поток се основава на принципа на закона за съхранение на енергията. Разглежда са само посоката на предаването на енергията от източника М ИМ врдв U генер Р F T ТЕД М ПУ ДВГ Генератор ТЕД ПУ ИМ F съп F T М СДВГ I ГЕН Р СЪП М СПУ F СЪП Фиг.1.1. Силов поток на ТЕЗЕМ към потребителя.тъй като развивания от двигателя момент и консумираната от източника енергия автоматично се менят в зависимост от условията на работа и големината на съпротивлението на движение е целесъобразно да се въведе понятието - 5 -

6 насрещен силов поток на съпротивлението на движение. По този начин в предаващата система действат два силови потока [4,23,38,43]: - движещия и потока на съпротивлението на движение[43], силовите фактори на които имат названия и обозначения. В показаната на фиг 1.1 опростена структурна схема с Р съп е обозначена мощността на съпротивлението на движение, а с Р мощността на силовия поток; М вр и F T силовите фактори на движещия поток; М съп и F cъп силовите фактори на потока на съпротивление на движение. 2. Хибридни енергетични системи за електромобили Хибридни енергетични системи за електромобили [КЕУ] разработват и произвеждат всички водещи автомобилни фирми.[36, 46, 117, 118]. КЕУ за ЕМ се делят на последователни, паралелни и смесени. 1. Последователни системи КЕУ е прието да се наричат енергетичните системи състоящи се от двигател с вътрешно горене, генератор, ТЕД и АБ или супер кондензатори [СЕ] (фиг.1.2). ДВГ не е съединен механически с движещите колела, осигурява изработването на електрическа енергия от Г, която непосредствено се използва от ТЕД или отива за зареждане на АБ. Възможен е режим при който изработената енергия се разделя на два потока. Енергията на горивото(бензин, нафта, газ ) се преобразува в механическа [ДВГ], след това в електрическа [Г], след това отново в механическа[тед], тоест два последователни цикъла на преобразуване. ДВГ М ДВ Ген Ω ДВ U ГЕН U ГЕН ЕД I ГЕН Ω ДВ М ДВ ПУ Ω ПУ ИМ V F С М ДВ I ГЕН М ДВ Фиг.1.2. Блок схема на последователна структура на хибриден електромобил 1.3 Експлоатационни свойства на електромобила Теоретичния анализ на експлоатационните свойства помага да се изяснят пределните възможности на ЕМ и да се реализират в пътни условия конструктивните особености на конкретния модел ЕМ. Към основните експлоатационни свойства, характеризиращи динамиката на ЕМ, се отнасят [36, 45, 47, 89, 92, 110]: динамичност, икономичност, устойчивост, управляемост, проходимост и плавност на хода. В теоретичния анализ на елктромобила(ем) експлоатационните му свойства се разглеждат изолирано едно от друго, но всички те са взаимосвързани. 1.4 Структурна схема на електромобила На фигура 1.6. и 1.7 са показани структурни схеми на системите за тягово задвижване на електромобил [53] На фиг.1.6 системата за автоматично регулиране (САР)разпределя енергията от АБ между ТД и ЗВК в съответствие с техните пределни и междинни характеристики обезпечаващи зададения режим на движение на ЕМ.Към системата за автоматично регулиране могат да се предавят изисквания обусловени от - 6 -

7 спецификата на построяване на силовите вериги[148]. Като първоначални управляващи въздеиствия от водача на ЕМ са приети ъглите θ на педалите за управление. АБ,СК U АБ (t) U ВП (t) ВП I ВП (t);p ВП (t Y2(t) ТЕ ЗТК СК Ω дв (t);p дв (t М ск (t) Ω СК (t M с (t Колел САР I РД (t) I п РСУ α yz (t М С СУ РД РЗ α YZ (t) РСК Фиг.1.6 Структурна с-ма на СТЕЗЕМ с химически източници на ток, задвижван от ЕТД куплиран към скоростната кутия на движещите Р ВЗ ТАБ U АБ (t),p AБ (t),i АБ (t) M С ДВГ М ДВГ, Ω ДВГ (t) Г Р Г ЗАР БС U,I,P ТД (t) ТЕД СК ИМ I(t) М СК,Ω СК (t) РДВГ РЕУ ὰ(t) РГ ПАБ M C САР РД РЗТК ὰ(t) ПСК Фиг.1.7 Структурна схема на СТЕЗЕМ с комбинирана енергийна установка В качеството на пример на фиг.1.7 е показана СТЕЗЕМ имащи КЕУ с второто съчетание на източниците. Електрохимическата ТАБ развива за времето на стартиране и ускорение на ЕМ необходимата максимална мощност Р ТАБ (t). Мощността необходима в продължителен режим на работа на ЕМ се изработва от гориво електрическия преобразувател. Напрежението на двата източника се сумира в блока БС и се подава на изводите на тяговия електрически двигател от задвижването на тяговите колела.системата за регулиране обезпечава и подзаряд на ТАБ. 1.5 Източници на енергия Характеристиките на ЕМ основно се определят от показателите на бордовите източници на електрическа енергия [13,14,113]. Масата и размерите на енергоносителя използван за задвижване на ЕМ не трябвя да бъдат големи. От тази гледна точка найудобни са бензина и дизеловото гориво. Но след изчерпване запасите от изкопаемо гориво да ги заместим с източници на енергия със същите масогабаритни параметри е - 7 -

8 много трудно. Известните сега акумулатори не удовлетворяват съвременните изисквания, затова се търсят нови видове, но получените до сега резултати са слабо обнадеждаващи Топлинен акумулатор Принципа на топлинния акумулатор се състой в това, че съответното вещество се нагрява до висока температура, или се разстопява и се покрива с топлоизолационен слой, отделящ го от околната среда. Топлината използвана за нагряване или разстопяване се съхранява за дълго време и може да се използва докато топлината на тялото не стане равна на околната. Такъв акумулатор не се износва и затова има дълъг експлоатационен живот. Фиг.1.9. Съединяване на топлинния акумулатор с главата на двигателя на Стерлинг 1-резервуар с флуорен литии LiF; 2- течен натрии; 3 - изолация нагревател; 4 топлинна Фотоволтаици слънчеви панели Алтернативни[17,22] или природни източници се наричат всички устройства, които са способни да преобразуват енергията на слънцето, вятъра и водата в електроенергия. Това са екологично чисти и абсолютно енергонезависими технологии популярността на които стремително расте. Слънчеви панели обединени фотоелектрически преобразуватели на слънчева енергия в електрическа[150,151,152]. Към предимствата им можем да отнесем : -достъпност и неизчерпаемост на източника на енергия слънцето; -дълъг експлоатационен живот; -отсъствие на специално обслужване; -висока мобилност и работа практически във всякакви условия даже и в космоса Главния недостатък ниската ефективност Силови епектрохимични кондензатори Принадлежат към групата [ЕХК] кондензатори с двоен слой[91, 92, 93, 94, 95, С3, С11]. Към тях се предавяват спесифични изисквания: -висока относителна плътност на енергията; -продължителен ресурс; -висок коефициент на полезно действие (много малки утечки, малко съпротивление на загубите ЕSR); - 8 -

9 - голям ток на натоварване и широк работен температурен диапазон. - голям ток на натоварване и широк работен температурен диапазон Химически източници на ток [ХИТ]. Акумулатори Акумулаторна батерия[13,32,58,] се наричат няколко съединени в обща верига акумулатори. Напрежението на един акумулатор в зависимост от вида му е : - за киселинните акумулатори 1,7 2,4 V; -за алкалните акумулатори 1,0 1,4 V; -за литиево йонните акумулатори 2,5 4,2 V. В електромобилът най-голямо разпространение са получили киселинните акумулатори (PbAcid), никел- кадмиевите (Ni-Cd), никел-металхидридни (Ni-MH) АБ и батерии на основата на лития (Li-Ion, Li-Metal, Li-Polimer). 1.6 Тягови изчисления Целта на тяговите изчисления е извеждането на зависимости между величините, които характеризират движението на електромобила[ем] и определянето на експлоатационните и енергетични показатели при работа със зададен път и определен маршрут[10,87,97,103,109].в обема на изчисленията влизат: предварителен избор на масата и типа на ЕМ, определяне времето на пътуване и скоростта на движение, определяне нагряването на тяговия двигател [ТД], разхода на енергия при движение, окончателно определяне параметрите на ЕМ, товароподемността му и експлоатационните му показатели. Съществуват различни класификации на силите на съпротивление на движение най често свързани с вида на транспортното средство, методите на определяне на отделните съставки и методите за решаване на уравнението на движение. Конкретно за ЕМ този въпрос не е решен. Метод 1.За релсов и тролейбусен ЕПС според [6,9,10,47,87] това съпротивление се разделя на основно и допълнително, като общото съпротивление е сума от всички съпротивления след вала на ТД. Метод 2.В теорията на автомобилите [4,38,43,47,59,60,69,97] съпротивлението на движение се разделя на три групи - всички съпотивителни сили от остта на ТД до двигателните колела се отчитат с коефициента на полезно действие(кпд) на предавката(трансмисията). - съпротивителните сили от търкаляне на колелото по пътя, силите от наклони и криви се отчитат с еквивалентен коефициент на съпротивление при търкаляне. - останалите външни сили от въздушна среда, вятър, температура на въздуха, надморска височина и инерция се разглеждат отделно.посочените източници не разглеждат силите от потегляне и отклонения от допуските.в настоящата работа се използват и двата метода на разделяне. Използваики литературни източници [10,87,С2] и резултатите от пътните изпитания на ЕМ Рено Канго и голф карите Яицето и Едем на електрину се определят изрази за изчисляване на основното относително съпротивление на движение: N/kN (1.31) (1.32) - 9 -

10 6 5 W,kN;Fсц,kN W 4 3 F сц v,m/s Фиг.1.18 Зависимост на основното съпротивление и силата на сцепление от скоростта на ЕМ Рено Канго На фиг.1.18 са дадени получените резултати от изчисленията извършени с изрази( 1.31 и 1.32.) 1.7.Състояние и сравнителен анализ на тяговите електозадвижвания за ЕМ Исторически за нуждите на тягата най-често се използва колекторния електрически двигател с последователно възбуждане [121,122,123,124]. Колекторния електрически двигател с последователно възбуждане широко се използва, независимо че се наблюдава засилено използване на колекторен двигател с независимо възбуждане с помощта на отделен пулопроводников преобразувател, или паралелно такова.това не дава съществена разлика в цената, размерите, масата и кпд. Най радикалния път за повишаване надеждността, ресурса, кпд, намаляване на габаритите, масата и цената, а също така за подобряване общите характеристики на ТЕД се явява прехода към безконтактни ЕМ. Всички последни разработки на ЕМ имат електрозадвижване на базата на асинхронни, синхронни ЕД с високи скорости на въртене на ротора (до об/мин) [75, 83, 98, 100]. Безконтактното електрозадвижване в последните години получава все по-голямо разпространение в тягата.това е свъзано на първо място със съществените достижения и практическа реализация на новите силови пулопроводникови прибори, интегралните микроконтролери и сигнални процесори, които позволяват съществено да се снижат не само масата и габаритите на преобразувателните устройства, но и тяхната стойност. В същото време увеличаването на стойността на материалите и металообработката, по обема на които колекторните двигатели съществено отстъпват на безколекторните, в още по- голяма степен повишава ефективността на последните [31, 121, 122]. 1.8 Особености на съгласъуване на параметрите и характеристиките на агрегатите от силовата верига на СТЕЗЕМ с вентилен преобразувател. Наличието в силовата верига на СТЕЗЕМ [1],[47],[С6]. на вентилен преобразувател усложнява съгласуването на параметрите и характеристиките на ТЕД от ЗВК със съответните параметри и характеристики на ЕУ (енергиина установка). Важно е да се

11 определи степента на влияние на комутационните процеси предизвикани от работата на ВП, върху енергетичните показателите на СТЕЗЕМ (на първо място на изчислената мощност на ЕУ, коефициента на мощност на преобразувания товар, к п д и механичната характеристика на ТЕД). В системите с АЕУ (автономна енергиина установка) особено за ХЕМ (хибридна енергиина установка) най-голямо разпространение са получили електрохимичните източници: киселинни, основни, литиево-полимерни, по рядко се използват установки с механични натрупвачи на енергия ИА (инерционни акумулатори свързани с електрически генератор). В СТЕЗЕМ с АБ регулаторът РЕУ осъществява функцията на превключвател на схемата на свързване на АБ. Инверторната част може да се изпълни на основа на автономни инвертори на ток АИТ или напрежение АИН. За задвижванията осъществявани с АД с накъсо съединен ротор за предпочитане е АИН с компенсация на реактивната мощност на двигателя за сметка обмена на енергия между фазите и връщането и в звеното за постоянен ток с помощта на диоден обратен мост. Такива инвертори работят обикновено с ъгъл на отпушване ϴ т = 120 0, 150 0, и техния предавателен коефициент по напрежение практически е постоянен в целия диапазон на изменение на честотата и товара, а предавателния коефициент по ток е обратно пропорционален на коефициента на мощност на АД. Следователно за задвижванията с инвертор на напрежение и АД с променливо съпротивление (изменящи се параметри) е правомерно представянето на звената Ф(филтър) АИН АД във вид на еквивалентен товар. 1.9 Варианти на използване на ТЕД Съществуват няколко варианта за използване на ТЕД: - ТЕД се включва непосредствено към водещото колело - ТЕД се включва към осевия диференциал на водещия мост - ТЕД се включва към първичния вал на скоростната кутия Всеки от вариантите има свой предимства и недостатъци. Включването на ТЕД към диференциала не решава проблема със запаса мощност за осъществяване на бърз старт. Увеличава се масата на трансмисията, но позволява да се използват по разпространени типове двигатели. Третия вариант- използването на скоростна кутия напълно решава задачата за потегляне на ЕМ от място, което позволява използването на по-малко мощни двигатели, позволява използването на ЕМ за движение по пресечена местност на ниска скорост Изводи На базата на изложеното по горе относно разработването и създаването на ЕМ, могат да се направят следните изводи: 1. В света през последните години забележително са се активизирали работите по създаването на ЕМ и усъвършенстването на източниците на енергия за тях. 2.Една от основните насоки в разработката на електромобили е изследването на нови оригинални конструкции ЕМ на базата на осигуряване на конструкции с високи аеродинамични качества, източници на енергия с относителна енергия Wh/кg, гуми с нисък коефициент на съпротивление на търкаляне. Това позволява да се увеличи пробегът до км и да се конструира ЕМ напълно конкурентноспособен на автомобила

12 3.Важно направление в създаването на конкурентноспособен ЕМ се явява създаването на комбинирани ( хибридни) електромобили. 4. В литературата не са намерени данни за хибридни електромобили, при които източника на енергия е акумулаторна батерия и супер кондензатор. 5.Не са намерени източници в които се третират въпросите свързани със собствените нужди на електромобила и по специално използването на слънчеви батерии. 6.В литературата липсват данни за зависимости, които позволяват точно определяне на съпротивлението на движение при ЕМ. 7.Не са намерени данни от сравнението на различни задвижвания с постоянно токови и променливо токови двигатели. 8.В литературата липсват сведения за сравнителна оценка на електромобили с различни източници на енергия Цел и задачи на дисертационната работа. На базата на направения литературен обзор за състоянието на работите по създаване на електромобил с удовлетворителен за практиката пробег, ефективна захранваща и задвижваща системи и добри динамически качества, може да се дифинира следната цел на настоящата дисертационна работа: Разработването, практическото реализиране и изпитване в реални условия на хибриден електромобил захранван от акумулаторна батерия и супер кондензатори.собствените нужди на електромобила да се захранват от слънчев панел. Поставената цел се постига с решаването на следните задачи: 1.Определяне на основните параметри на електромобила - мощност, пробег, ускорение максимална скорост при различни режими на движение. 2.Практическо реализиране на електромобила компановане. 3.Да се използват различни силови схеми на хибриден електромобил, захранван от АБ, супер кондензатори слънчев панел.да се определи капацитета на акумулаторната батерия. 4.Да се изследва възможността за използване на различни видове АБ и да се определи най ефективната. 5.Да се изследват възможностите за прилагане на различни задвижвания постоянно токови и променливо токови. Да се извърши сравнение и оценка на различните задвижвания. 6.Да се изберат и предложат подходящи зависимости за точно определяне на основните съпротивления на движение на електромобила. ГЛАВА 2 Определяне основните параметри на електромобила и практическа реализация Сили действащи при движение върху ЕМ На фиг.2.1. са показани силите действащи върху ЕМ [110, 89, 60, 20, 52, С2] при движение, където Fи е инерционната сила; Fси - страничната инерционна сила; Fсх - силата от съпротивлениена странично хлъзгане;

13 Fрп - реакцията на пътя в точките на допиране на колелата; Fт - теглителната сила; Fв силата от въздушното съпротивление; Fтр- силата от съпротивление от търкаляне. Към силите на съпротивление на движение на ЕМ се отнасят силата на триене в трансмисията, силата от съпротивление при търкаляне -Fтр и силата на съпротивление от въздуха-fв. Загубите в трансмисията, губени за преодоляване на триенето в зацепването на зъбните колела на предавателната кутия и главната предавка, в карданните шарнири, лагерите и салниците, характеризират кпд ἠ на трансмисията. Стойността на ἠ в експлоатация е от 0,90 0,97. F T F И F СИ G F TP F v F T FPП F CХ F И F PП F TP F CХ Може да се направи извод, че за да се обезпечи нормалното праволинейно движение на ЕМ е необходимо да е изпълнено следното неравенство (2.1) където: F т е теглителната сила; F тр съпротивителната сила от търкаляне; F v съпротивителната сила на въздуха; F и съпротивителната сила на инерцията на постъпателно движещия се ЕМ с маса G,N Отношението на силата F т към натоварването на тяговото колелото G k се нарича коефициент на съпротивление на търкаляне f. Определя се с израза Коефициента на съпротивление при търкаляне има характер на относително спесифично съпротивление и представлява съпротивлението на търкаляне за сила на тежеста на ЕМ в мярка N/kN, определя се опитно, зависи от налягането на въздуха в гумата, качеството и състоянието на пътното покритие, конструкцията на гумата, а така също и от скоростта на движение на ЕМ. За ориентировъчно определяне коефициента на съпротивление на търкаляне f в завсимост от скоростта на движение се използват емперични формули[1,69,87,97]. 2.2 Анализ на характеристиките на прототипа За извършване на тяговите изчисления е необходимо да се познава кривата на мощността (или въртящия момент на двигателя на автомобила взет в качеството на прототип, скоростната характеристика (ВСХ). Приемаме, че и на проектирания ЕМ Фиг. 2.1 Сили действащи върху ЕМ при движение по хоризонтален участък (2.2)

14 скоростната характеристика е същата(но в друг мащаб). Максималната мощност на ЕД се определя от условието за обезпечаване на максимална скорост v max и динамичен фактор D a. Възможни са два варианта на проектиране : 1.Проектира се нов ЕМ и разпределението на силата на тежестта по оси още не е известно. 2.В този конкретен случай се приема натоварването на ос на прототипа Рено Канго, като се определя само коефициентите на разпределение на масата. 2.3 Баланс на мощностите на ЕМ Важно съотношение, на основата на което се определя максималната скорост на движение на транспортното средство се явява баланса на мощностите, който показва зависимостта на мощността на движещите колела и мощността на съпротивление на движение във функция от скоростта. P T = P f + P v + P I +P a, (2.9) където Р Т е мощността на водещите колела; Р f - мощността губена за преодоляване съпротивлението от търкаляне; P v - мощността губена за преодоляване съпротивлението на въздуха; P i мощността губена за преодоляване съпротивление от наклон; P a - мощността губена за преодоляване съпротивление от ускоряване. Мощността на движещите колела се определя с израза Р т = Р е. ƞ тр, W (2.10) където Р е е мощността на вала на електрическия двигател, W; ƞ тр - коефициентът на полезно деиствие на трансмисията, % Мощността губена за преодоляване съпротивлението от търкаляне се определям с израза Р f = 0,00275.f.G a. v, kw (2.11) където G a =m. g е силата на тежестта на транспортното средство, kg; Скоростта на движение се определя с израза, km / h (2.12) За оценка потенциалните възможности на транспортното средство по преодоляване на пътното съпротивление или динамиката на ускорението в зададени пътни условия се използува динамическия фактор,който се определя с израза[47,97,109] където F T е теглителната сила определена с израза: където М е е електромагнитният момент на двигателя,nm; F B е силата на съпротивлението на въздуха,n; (2.15) N (2.16) (2.17) kъдето K W е коефициентът на обтекаемост - 0,30, N.s 2 /m 4 Зависимостта на динамичния фактор от скоростта се нарича динамична характеристика

15 2.4 Изчисляване мощността на двигателя на ЕМ За изчисляване мощността на двигателя се изхожда от изпълнението на две условия: -Мощността трябва да стига за ускорение на ЕМ до максимална скорост, дадена в заданието; -На директна предавка при скорост на ЕД съответстваща на максималния въртящ момент, динамичния фактор D а трябва да бъде не по-малък от указания в заданието за тягови изчисления. Изчисленията са направени за мощност, необходима за подържане на максимална скорост: -60km/h(60/3,6=16,66m/s) където fk е съпротивлението на търкаляне на гумите при максимална скорост на ЕМ[53,55]: ( ) ( ) (2.19) където К р е коефициентът на корекция на мощността 0,95 Следователно,за подържане на максимална скорост (60 km/h) на напълно натоварения ЕМ необходимата мощност на ТАД е Р е = 9 kw. На фиг.2.6 са показани резултатите от изпитанията проведени с ЕМ Рено Канго при различно налягане на въздуха в гумите.(1,5; 2; 2,5 bar.)от фигурата се вижда, че с увеличаване на оборотите и с намаляване налягането на въздуха в гумите, нараства силата на съпротивление на движение от търкаляне FT,N 2atm,2bar 1,5аt 2.5at n,min Фиг.2.6. Зависимост на силата на съпротивление при търкаляне от налягането на въздуха в гумите 2.5 Oпределяне предавателните числа на главната предавка и скоростната кутия на ЕМ Трансмисията (ТС) е предназначена за предаване на въртящия момент М дв от ТЕД към тяговите колела. При предаването на въртящия момент той се трансформира и разпределя по мостове. Степента на трансформация на въртящия момент М дв зависи

16 теглителна сила (kn) от предавателното число на трансмисията i тр, което се определя от отношението на въртящия момент на вала на ТЕД и въртящия момент на колелата. При предаването възникват сумарни загуби, които се определят от загубите в зъбните зацепвания, лагерите, загубите за разпръскване и размесване на маслото. По този начин предавателното число може да се изрази като отношение: (2.36) F T АБ ТЕД Ω диференциал v Главна предавка пулооска F T Фиг.2.7 Схема на предаване на въртящия момент при прототип Рено Канго Влиянието на предавателното число върху максималната скорост и тяговата сила се вижда от фиг.2.8. където е дадена тяговата характеристика на електромобила при три стойности на предавателното число i 01 < i 0 < i 02. Увеличението на предавателното число води до увеличаване на теглителната сила при пусков процес, но тя силно намалява с увеличаване на скоростта, поради което намалява и максималната скорост. 1.6 а F T i 10 > i 0 i 0 i 20 < i Ψ п V a V a V(km/h) Фиг.2.8.Влияние на предавателното число в/у динамичните параметри на ЕМ

17 От фигурата е ясно и влиянието на i 0 върху динамичната характеристика и ускорението на електромобила. И тук увеличаването му води до увеличаване на динамичния коефициент D a и ускорението а в режим на пускане и до намаляване на същите при работа на естествена характеристика. Влиянието на предавателното число върху времето и пътя за ускоряване може да се определи като се знае, че тези величини са обратно пропорционални на ускоренията. Влиянието на радиуса на колелата на електромобила r върху динамичните параметри на същия е обратно на влиянието на предавателното число, но докато предавателното число е постоянна величина, радиусът на търкаляне се променя значително, особено при ЕМ с преден двигателен мост. Използваики информацията в литературните източници[6, 7, 8, 9, 43, 69, 87] и анализираики резултатите от пробезите с реализираните ЕМ посочени в настоящата работа се предлага двата израза за определяне основното съпротивление на движение на ЕМ посочени в първа глава на настоящата работа точка 1.6 да се използват така както това се прави и при останалите ЕТС с неавтономно захранване. Резултатите от изчисленията извършени с предлаганите два израза са показани в таблици в приложение 9. Кой от двата израза е по удачен е въпрос на последващи изпитания в движение с реализираните ЕМ в градски условия. На фиг и 2.11 са показани резултатите от изчисленията извършени с тези изрази. Резултатите получени с използването на тези изрази са еднакви с тези получени по метод 2 използван при определяне на съпротивителните сили на движение на автомобилите задвижвани с ДВГ. 2.6 Изводи 1.Динамиката на ЕМ най-добре се оценява със средната скорост, която той реализира при дадени експлоатационни условия. 2. Съществуват различни класификации на силите на съпротивление на движение, най често свързани с вида на транспортното средство, отделните съставки на съпротивлението на движение, скоростта на движение, конструкцията на транспортното средство, пътя и др W0, N/kN v,km/h Основно относително съпротивление на движение определено с израз w V V (N kn)

18 3. Важно съотношение, на базата на което се определя максималната скорост на ТС се явява баланса на мощностите при движение на ЕМ. 4. С нарастване на скоростта на движение на ЕМ рязко нараства съпротивлението на движение от въздействието на ЕМ с въздушната среда. 5.Увеличаването на предавателното число води до силно намаляване на теглителната сила и увеличаване на скоростта на движение, т.е. предавателното число влияе силно върху динамичните качества на ЕМ. 6. Метод 1 за извършване на тяговите изчисления е по добър и дава по точни резултати. 7.Изразите N/kN; обвързват основното относително съпротивление но движение на ЕМ със скоростта, взаимодеиствието на ЕМ с пътя и въздушната среда(без наличието на вятър). Относителните съпротивления от наклон, криви и вятър се разглеждат като допълнителни. 8. Постояннотоковия двигател с последователно възбуждане осигурява по-голямо ускорение при потегляне на ЕМ от АТД. При ПТД черпената мощност се изменя в по тесни граници 9. За да бъде правилно конструиран, изработен и изпитан един ЕМ трябва да бъде предварително изяснено за какво ще се използва, какви изисквания ще има към него. ГЛАВА 3 Източници на енергия за електромобили 3.1 Определяне капацитета и избор на АБ собствени нужди На фигура 3.1 е показан идеализирания модел на слънчевия елемент, който зарежда АБ собствени нужди[90, 123, 172, 173, 174,С10]. Уравненията описващи модела са [ ( ) ] (3.1) R п I Ф I Д R Ш I Н U U Д Фиг.3.1 Заместваща схема на слънчев панел Капацитетът на АБ се намира изхождайки от напрежението и, консумираната дневна енергия и допустимата дълбочина на разряд. (3.3)

19 където / С бат е нужният капацитет на батерията; А н.с консумирана дневна енергия; U бат напрежението на батерията η раз допустимата дълбочина на разряда приемаме 80% На ЕМ трябва да се монтира слънчева батерия състояща се от елементи с аморфна структура защото се изпълняват три цели: а) зареждане на ХИТ(химически източници на ток); б) намаляване на съпротивителните сили при движение с високи скорости; в) реализиране на по-добър динамичен фактор D a. 3.2 Относителни показатели на параметрите на батерията Много удобни показатели при оценка параметрите на АБ се явяват[58,с8,с9]: - Относителен показател по енергия на еденица маса; - Относителен показател по енергия на еденица обем ; Относителната енергия на АБ на един килограм маса на батерията се определя с израза : ( ),Wh/kg (3.10) където m бат e масата на батерията, kg Относителната енергия на АБ на един дециметър площ се определя с израза ( ),Wh/dm 3 (3.11) където W бат е обемът на батерията, dm 3. Важен показател на батерията е относителната мощност Р от, която тя може да реализира при различни степени на разреденост. Като правило е прието в техническата документация да се указва мощността при 80% зареденост. Разделянето на тази мощност на масата на АБ дава стойността на относителната мощност w/kg, w/dm 3. Коефициентът на полезно действие по енергия е където W максраз, W мак.зар са максималната енергия на заряд и разряд,wh Коефициентът на полезно деиствие по капацитет е където Qp, Q 3 са капацитетите на разряд и заряд,ah (3.12) (3.13) 3.3.Определяне максималния капацитет при зададен ток на разряд (метод на Пейкърт) За някой типове акумулатори Пейкърт е формулирал следния израз (3.14) където I е разрядният ток; tm времето на продължителност на разряда; n, Кm -емперичните коефициенти различни за различните системи акумулатори. От израз (3.14) капацитета може да бъде представен, (3.15) За литиево йонни батерии отнемания капацитет практически не зависи от разрядния ток при токове числено по-малки от половината капацитет. За АБ VARTA

20 В/60 Ah коефициента на Пейкърт п = 1,04. При големи стойности на тока коефициентът се увеличава до n =1,28. За литиевите батерии на фирма SAFT 900 Wh коефициента n = 1 в диапазона на токовете от нула до номинален капацитет при температура 23 С 0. Производителят на батерии "OPTIMA", в техническата документация дава максималното време на разряд в зависимост от стойността на разрядния ток и коефициента на Пейкърт. За батерии OPTIMA D1000S коефициента на Пейкърт е п = 1,14. Кривите на Пейкърт са удобен инструмент за сравняване на АБ от различни типове. 3.4 Методи за определяне края на заряда и разряда на АБ Проблемът за определяне момента на края на разряд на АБ най-остро стой за оловно-киселинните батерии, тъй като за разлика от другите видове, например никел металхидридни те са чуствителни към дълбок разряд [106, 108, 123]. При работа в условия на дълбок разряд настъпват процеси водещи до намаляване на капацитета и експлоатационния живот. От друга страна ограничаването на момента на разряд води до намаляване използването на капацитета на АБ, което определя транспортната работа.определянето на момента на край на разряда е важно за моделирането на ЕМ, така и в системата на управление на АБ (Battery Management System) на ЕМ. Критерия за край на разряда трябва да удовлетворява следните изисквания: точност; функционалност при изменящия се във времето ток на разряд; достъпност до експерименталните данни; простота на средствата за измерване на ЕМ; ниска трудоемкост за изчисляване; възможност за реализация на апаратните средства на ЕМ. На фиг.3.4, 3.5 са показани принципни схеми за контрол напрежението на заряд на АБ.При намаляване на напрежението под стойност 12,8V светва светлинният индикатор СИ. 22k 8,2 4 6 NE ,001 СИ 6 Контролира но напрежение Фиг.3.4.Схема за сигнализация нивото на заряд на АБ на ЕМ Фиг.3.5 Индикатор за намаляване напрежението под 12,8 V 3.5 Изследване на възможността за създаване на ЕМ с АБ като основен източник на енергия

21 Един от подходите за определяне масата на АБ и товароносимостта на ЕМ, а също така тяхното съотношение в състава на товароносимостта на конвертируемия А се явява оптимизация на транспортната работа [58,64]. Стойността на транспортната работа се определя с израза (3.19) където L е пропробегът на ЕМ в кm; q товароносимостта в t; Масата на АБ не зависи от спесифичния разход на енергия за преместването на ЕМ, нито от неговата относителна енергиина запасеност, а само от максималната маса на източника който може да се помести в ЕМ. Като правило масата на източника не трябва да превишава товароносимостта на ЕМ M=G и тогава. Ако товароносимостта на ЕМ в случай на негова експлоатация по градски пътища с асфалтово покритие с понижена скорост може да се увеличи, то масата на източника също може да се увеличи, за да се получи максимална транспортна работа. 3.6 Блок на имитационния модел на АБ захранваща ТЕД В увода бяха разгледани известни методи[118,119] за апроксимация на разрядни, Начало на програмата 1 Степен на разреденост по Q капацитет ΔQ Ah 8 Q m Изходни данни: I,A; Δt,s; Q,Ah; ΔQ,Ah 2 Максимално време на разряд: n h 3 не ΔQ<1 9 Време на разряд с даден ток t 10 Q I h да АБ се е разредила 9d Максимален капацитет Q m I t m Ah 4 Отдаден капацитет при стъпка на разряд Q I Δt Ah 5 Капацитет отдаден в началото на стъпката Q i Q m ΔQ Ah 6 Капацитет отдаден от АБ в края на стъпката ΔQ i+ Q Q Ah 7 Напрежението на АБ се определя с уравнението на Шеферд U f(i t),v 11 Резултатни данни: U,V; ΔQ i, Q i,ah 12 Край на програмата за определяне напрежението на АБ за ЕМ 13 Фиг.3.6.Блок схема на имитационен модел на АБ за ЕМ

22 криви на АБ при постоянни стойности на тока.тези методи се явяват статистически, тоест не отчитат изменението на режима на разряд на акумулаторната батерия, непрекъснато ставащо на електромобила.при моделиране на нестационарно натоварената АБ е необходимо да се отчита зависимостта на максималния капацитет на батерията от ток на разряд. За това най-подходящ се явява изразът на Пейкърт. 3.7 Изследване параметрите на ЕМ с АБ Проведени са изпитания за режима на движение на ЕМ с шест броя АБ Монбат, които са показани в таблици 3.3 и 3.4. Таблица 3.3. Пробег и транспортната работа на ЕМ с АБ Монбат Брой последователно Маса на товароносимост Пробег на Транспортна АБ, кg на ЕМ, кg ЕМ,m работа, t.km съединени АБ Движение на ЕМ по цикъл , , ,787 Таблица 3.4 Резултати от пътуване на ЕМ ВТУ Т.Каблешков -София с.г.малина с оловна АБ тип MEGALIGHT POWER Монбат град Монтана C 5 =185Ah; C 20 =220Ah; C 100 =250Ah пробе г(m) Врем е прест ой средна скорост на движение Време движение Напрежение на АБ Среден разряден ток на АБ Разход на енергия за движение Разход на капацит ет L,m t,s t,sek V,km/h U,V I,A А,Wh/t Q,Ah ,71 13, , ,32 13, , ,37 15, , ,15 13, , ,41 18, , ,04 18, , ,30 14,45 Σ , V ср = 52,57 I ср = ,31 107,89 Спесифичния разход на енергия е много по-висок от литературните данни ( , което се дължи на неправилното разположение на АБ в ЕМ. При направеното разположение на АБ е изместен центъра на тежеста на ЕМ и в резултат е намалена силата на сцепление.теглото на АБ е по-голямо от препоръчваното по литературни данни.

23 В таблици3.6 и 3.7 са обобщени резултатите от изпитването на ЕМ с литиево-йонни акумулаторни батерии WB-LYP180AH. Таблица 3.6 Пробег и транспортната работа на ЕМ Рено Канго с литиево йонна АБ тип WB-LYP180AHA Брой Последо- Маса на АБ,кg товароносимост на Пробег на Транспортна вателно ЕМ на база А ЕМ,m работа, t.km съединени АБ Рено,кg иж и Е ци 1 О х О х 80, ,135 Таблица 3.7 Резултати от пътуване на ЕМ Рено Канго по маршрут ВТУ Т.Каблешков - София с.мусачево- с.усойца с Г.Малина с литиево йонна батерия тип WB-LYP180AHA маршрут Пробег Време движение Време пресредна скорост на Напре жени Среден разря- Разход на енергия за Разход на капаци стой движе- е на ден ток движе- -тет ние АБ на АБ ние L,m t,s t,s v,km/h U,V I,A А,Wh/t Q,Ah ВТУ-Мусачево , , , , ,89 66,57 Мусачеворазклон Усойца Разклон Усойца- Г.Малина , ,75 40,33 Г.Малина ,34 75, ,02 181,9 В таблици 3.8 и 3.9 са обобщени резултатите от пътните изпитания на разработения ЕМ с оловна АБ MONOLITE 12UMTB V 160 Ah/10hr to 1,8V/ceel at Таблица 3.8 Пробег и транспортната работа на ЕМ Рено Канго с АБ MONOLITE 12UMTB 160 Брой последовател-но Маса на АБ Пробег на съединени АБ кg ЕМ,m товароносимост на ЕМ на база А Рено, кg Транспортна работа, t.km иж и Е ци : П и - и ч, ции и П и , , ,

24 20 0 Float Voltage 13,92V at 20 0 C CECH REPUBLIG. При този експеримент АБ е монтирана изцяло отзад в товарния отсек.този монтаж доведе до изместване центъра на тежестта на ЕМ, наруши неговата устойчивост, управляемост и повиши разхода на енергия. Таблица 3.9 Резултати от пътуване на ЕМ Рено Канго по маршрут локомотивно депо Пловдив панаирно градче демонстрации лок.депо Пловдив маршрут Лок депо - панаир Демонстрац ии панаир Панаирлок.депо Време движение Врем престой средна скорост на движение Пропробег Напренапрежение на АБ Среден разряден ток на АБ Разход на енеренерги за движение Разход на капацитет L,m T,s T,s V,km/h U,V I,A А,Wh/t Q,Ah ,73 40, ,69 27, ,15 57,81 В таблици 3.10 и 3.11 са показани получените от експериментални изпитания данни на ЕМ Edem na elektrinu с литиево йоннааб WB-LP12 V 60 Ah Y01215 Таблица 3.10 Пробег и транспортната работа на ЕМ Edem na elektrinu с АБ WB-LP12 V 60 Ah Y01215 Брой последователно съединени АБ Маса на АБ кg товароносимост на ЕМ Edem na elektrinu кg Пробег на ЕМ,m Транспортна работа, t.km Движение на ЕМ по цикъл:вход КПП 2 -ВТУ Т.К -София-последна спирка на автобусна линия 9, централен вход ВТУ, корпус 5,КПП , ,7 4, , ,8 5, , ,9 2,53 Таблица 3.11 Резултати от пътуване на ЕМ Edem na elektrinu по маршрут : вход КПП 2 -ВТУ Т.К -София-последна спирка на автобусна линия 9, централен вход ВТУ, корпус 5, КПП 2 Време дви-жение Врем престой средна скорост на движение Маршрут Про-пробег Напренапрежение на АБ Среден разряден ток на АБ Разход на енеренерги за движение L,m t,s t,s V,km/h U,V I,A А,Wh/t Q,Ah Разход на капацитет , , , ,7 63, , ,38 30,92

25 1,5K Акумулаторна батерия за захранване собствените нужди на електромобила В таблица 3.12 е показана консумацията на помощното оборудване на ЕМ изграден на основа автомобил Рено Канго. Избрана е АБ 12V 100Ah производство на завод Монбат град Монтана-Р България. Съществуват няколко възможности за зареждането на тази батерия. Таблица 3.12 потребление на ток от помощно оборудване Име на консуматор Стойност на консумирания ток (A) Време на непрекъсната работа(h) Консумиран от АБ собствени нужди капацитет (Ah) фарове Показващи прибори габарити Други външни светлини Отопление на салона 15 О,5 7,5 Усилвател волан Помпа спирачна система Електродвигател чистачки 6 0,05 0,3 Σ= 53,8 3.9 Зарядно устройство На електромобила е монтирано зарядно устройство(зу). Неговата задача е да обезпечи необходимия ток в кратък период от време със съблюдаване алгоритъма на заряд на АБ, препоръчван от завода производител. Съвременните батерии използвани в качеството на тягови са капризни към качествата на ЗУ. Пулсациите на изходния ток не трябва да превишават 4%. Зарядния ток може да достига стойност 1С, което означава стойност на зарядния ток равна на цифрата указваща капацитета на АБ. Встроения в ЗУ микропроцесор трябва да обезпечи необходимия алгоритъм за заряд на батерията, а при необходимост нейната десулфатизация. На фигурата по-долу е показана примерна схема на ЗУ за ЕМ Рено Канго. 2К П10А 0,1μf С1 C3 200 КТ817 АС220V С2 0,1μf + AC80V C4 + С μf; 100V КТ μf 80V Фиг Схема на зарядно у-во за ЕМ

26 В електромобилите се използват АБ с напрежение от V(в зависимост от модела) и капацитет от Аh.Трябва да се зареждат с ток от 10A 50А.Тази функция може да се реализира с класически транзисторен стабилизатор съставен от три мощни биполярни транзистора МJ включени в паралел.може да се използва и микросхема L200. Диодите от изправителя са тип КД2997 или КД2998. Време на заряд 8 часа Изводи 1.Акумулаторната батерия има много голямо значение за техническото ниво на електромобилите и оказва много голямо влияние върху динамичните, експлоатационните и технико-икономическите показатели на същите. 2.Външната характеристика на АБ зависи от вътрешното и съпротивление, като влияе на динамичните параметри на ЕМ. Увеличаването на вътрешното съпротивление влошава динамичните параметри на ЕМ. 3.В процеса на разреждане напрежението на АБ се изменя в широки граници, което води до още по-голямо влошаване и неопределеност на динамичните процеси на ЕМ. В това отношение литиевойоните железофосфатни батерии имат значително предимство пред оловните и железно-никеловите. 4.Оловните АБ произвеждани в България с голямата си маса и нисък показател енергия за еденица маса влошават значително динамичните параметри на ЕМ и на са подходящи за използване в него. 5.ЕХК имат най-голяма: плътност на мощност (както обемна така и теглова); дълъг живот(до 1000 цикъла заряд/разряд); бърз процес на заряд, няма нужда от обслужване. 6.Основните недостатъци на ЕХК се свеждат до голямо падение на напрежение при разряд и висока цена. 7.Проведените изследвания с ЕМ при движение по различни маршрути показват, че спесифичния разход на енергия е по-висок от този даден в литературата[87]. Установено е, че това се дължи на неправилно разположение на батерията в опитните образци ЕМ, неправилно избрания слънчев панел и преводно отношение на скоростната кутия. 8.Голямо влияние върху разходът на енергия при движение на ЕМ оказва разположението на АБ и другото обзавеждане. ГЛАВА 4 ТЯГОВИ ЕЛЕКТРОЗАДВИЖВАНИЯ ЗА ЕМ 4.1 Модел на ЕМ на база прототип За определяне на технико икономическите показатели на ЕМ е показана блок схема на модел на ЕМ на база прототип [120]. Структурата на модела е показана на фигура 4.1. Моделирането на движението се провежда до снижаване напрежението на един елемент от АБ до 10,8V (при оловни АБ) и 2,5V(при използване като източник на енергия на Li-Ion АБ). Режима на движение се имитира в съответствие с цикъл SAEj 227C. Целта на разработката на модела на ЕМ е определянето на неговите експлоатационни показатели и характеристики на АБ в зададен режим на движение

27 Генерация на случаини процеси(matlab) Модел на взаймодействие на колелото Модел на ЕМ Mod N Mo Математически изчисления Интегрални и диференциални уравнения Системен анализ(statis tika) Модел на профила на пътя Модел на пътното покритие 4.2 Модел на механическата част При моделирането[113, 114] за опростяване на изчисленията приемам следните условия на движение. Участъка от пътя е сух равен с асфалтобетонно покритие i=0. При движение на ЕМ в такива условия сумарната съпротивителна сила може да се определи с израза: (4.1) където е съпротивителна сила от търкаляне, N ; е съпротивителната сила от въздуха; F съпр е сумарна съпротивителна сила на движението,n Силата от съпротивление при търкаляне се определя с израза: (4.2) Силата от съпротивление на въздуха при движение се определя с израза: Фиг.4.1 Връзка между динамичните модели на ЕМ ; (4.3) Силата на съпротивление при движение създава на колелата съпротивителен момент който се определя с израза: (4.4) Момента М съпркол се привежда към вала на тяговия електрически двигател с помощта на формулата:, N.m; (4.5) където е съпротивителен момент на движение приведен към вала на ТЕД, N.m ; i ск - предавателното число на скоростната кутия; i глпр - предавателното число на главната предавка; η тр КПД на трансмисията η тр = 0,9 След обработката на изразите за съпротивителния момент на движение приведен към вала на ТЕД се получава израза: [ + ] ; (4.6) Изчисленията показват, че при движение на ЕМ на първа предавка i=4,05, при скорост V= 48,5 km/h оборотите на вала на двигателя достигат стойност 7800 min -1, който са значително над максималните за двигател за постоянен ток с честота на въртене 5000 min -1. От друга страна на трета предавка i 3 =1,395 двигателят не обезпечава необходимото по цикъла SAEj 227C ускорение при средни котвени токове : При ускорение с ток 250 А при напълно заредена АБ, скоростта при t=20sek е 31,8 km/h при нужни 48 km/h. Затова при моделирането ще се използва само втора предавка i 2 = 1.39, която обезпечава изпълнение на изискванията на цикъл С при допустима честота