Моделирование, управление и регулирование энергопотребления гибридного автомобиля

Растущий дефицит и стоимость ископаемого топлива в сочетании с осознанием проблем, свя­занных с глобальным потеплением, привели в последние годы к разработке гибридных транс­портных средств, которые в настоящее время являются промышленным решением для сни­жения потребления топлива, а значит, и выбросов CO2 и загрязняющих веществ. На этом фоне недавно был проведен ряд научно-исследовательских программ, посвященных моделированию гибридных автомобилей с целью определения оптимальной архитектуры, моделирования энер­гетического поведения и определения законов управления энергией; проектированию гибридных автомобилей с целью проверки компонентов и теоретически определенных законов управления энергией; испытаниям автомобилей с целью проверки их работы в реальных условиях. Данная статья посвящена моделированию и симуляции гибридного автомобиля с двумя источниками энергии: двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем. Для моделирования принята схема «последовательно-параллельного» гибридного исполнения, поэтому каждый компонент моделируется отдельно. Модель транспортного средства, взятая для моделирования, состо­ит из набора различных компонентных блоков путем их структурированного соединения. Для управления трансмиссией разрабатывается стратегия управления, роль которой заключается в выборе в каждый момент времени оптимального распределения мощности между различ­ными источниками энергии таким образом, чтобы минимизировать расход топлива и выбросы вредных веществ.

1. Шабанов А. В., Ломакин В. В., Шабанов А. А., Сальни­ков В. И. Применение комбинированных силовых установок на автомобилях и экологическая безопасность окружающей среды // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. № 1 (15). С. 232–239. EDN: QIMILT.

2. Alagarsamy T., Moulik B. Review on optimal design of hybrid electric vehicles and electric vehicles // 2018 3rd International Conference for Convergence in Technology (I2CT), Pune, India. 2018. P. 1–5. DOI: 10.1109/I2CT.2018.8529748.

3. Thommyppillai M. P. Optimal path-tracking of virtual racecars using gainscheduled preview control: PhD thesis, Imperial College of London. London, United Kingdom. 2010. 177 p.

4. Bradai S., Ghariani M., Guermazi A. Study of the traction chains of different models of electric vehicles with the ADVISOR tool // 2016 7th International Renewable Energy Congress (IREC), Hammamet, Tunisia. 2016. P. 1–6. DOI: 10.1109/IREC.2016.7478878.

5. Brooker A., Hendricks T., Johnson V. [et al.]. Advisor 3. 2+ Documentation. National renewable energy laboratory, National wind technology center, Washington, D. C. Office, 2001.

6. Wipke K. B., Cuddy M. R., Burch S. D. Advisor 2. 1: a user-friendly advanced powertrain simulation using a combined backward/forward approach // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 1999. Vol. 48. P. 1751–1761. DOI: 10.1109/25.806767.

7. Gaurav A., Gaur A. Modelling of hybrid electric vehicle charger and study the simulation results // 2020 International Conference on Emerging Frontiers in Electrical and Electronic Technologies (ICEFEET), Patna, India. 2020. P. 1–6. DOI: 10.1109/ICEFEET49149.2020.9187007.

8. Шишков Д. А., Дуганова Е. В., Резников Н. В. Особенно­ сти конструкции последовательно-параллельной схемы испол­нения гибридной силовой установки на примере автомобиля Toyota Prius // Перспективные направления развития автотранспортного комплекса: сб. ст. XIII Междунар. науч.практ. конф. / под ред. В. В. Салмина. Пенза: Изд-во РИО ПГАУ, 2019. С. 233–237. EDN: UGUFQL.

9. Emadi A., Rajashekara K., Williamson S., Lukic S. Topological overview of hybrid electric and fuel cell vehicular power system architectures and configuration // IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2005. Vol. 54 (3). P. 763–770. DOI: 10.1109/TVT.2005.847445.

10. Сатер Г., Гаевский В. В., Шадрин С. С. Расчетно-экс­ периментальный метод повышения надежности подвески ав­ томобиля // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2020. № 4 (63). С. 20–28. EDN: OGRGVL.