8719220239

Logistyka - nauka

GRZESIKIEWICZ Wiesław¹ ZBICIAK Artur² MICHALCZYK Rafał³

Analiza modelu napędu pojazdu elektrycznego w programie MATLAB/Simulink

WSTĘP

Przedmiotem pracy jest prezentacja i implementacja numeryczna matematycznego opisu napędu pojazdu elektrycznego, który służy do badania procesu przetwarzania energii w trakcie napędzania i hamowania odzyskowego, a także do badania regulacji tego przetwarzania. Przyjęty model napędu pojazdu został szczegółowo opisany w pracy [3]. W niniejszym opracowaniu podajemy jedynie niezbędne równania służące do budowy modelu numerycznego. Sformułowany układ równań modelu elektrycznego napędu pojazdu, wraz z układem automatycznej regulacji prędkości, został zaprogramowany w środowisku programu MATLAB/Simulink. Założono, że pojazd porusza się ruchem prostoliniowym i bez poślizgu kół. Napęd i hamowanie odzyskowe pojazdu są realizowane za pomocą silnika prądu stałego z magnesami trwałymi. Energetyczne zasilanie silnika odbywa się z akumulatora energii elektrycznej. Prędkość kątowa silnika jest regulowana napięciem, którego wartość jest ustalona przez tranzystorowy przekształtnik obniżający napięcie akumulatora do napięcia zasilania silnika. Pracą przekształtnika steruje regulator, tak, aby pojazd poruszał się z zadaną prędkością. W przedmiotowym układzie napędowym następuje przetwarzanie energii elektrycznej zawartej w akumulatorze na energię kinetyczną pojazdów, a także - podczas hamowania odzyskowego - przetwarzanie energii kinetycznej na energię elektryczną. W matematycznym opisie tego procesu przetwarzania energii zostały uwzględnione elementy pojazdu mające zasadniczy udział w akumulowaniu i rozpraszaniu energii. W następnym punkcie przedstawimy opis tych elementów w pojeździe z napędem elektrycznym, wzorując się na pracy [3].

1 MODEL MATEMATYCZNY ELEMENTÓW NAPĘDU

Rozważamy model pojazdu poruszającego się ruchem prostoliniowym, a poza tym zakładamy, że koła toczą się bez poślizgu. Przyjmujemy następujące wielkości charakteryzujące pojazd: m - masa całego pojazdu; r - promień koła; V - prędkość pojazdu; y- współczynnik charakteryzujący opory V    ,,    m-r²

ruchu pojazdu; p przełożenie napędu; co= p— prędkość kątowa silnika; 1=    , - moment

^r    P'

bezwładności bezładnika odwzorowującego inercję pojazdu; f_opl - całkowita siła oporów ruchu pojazdu; M (a>)= —■ f — co - moment odwzorowujący opory ruchu na wale silnika.

p Ip J

W pojazdach elektrycznych lub hybrydowych stosowane są przede wszystkim akumulatory, w których powstaje odwracalna elektrochemiczna przemiana energetyczna. Elektryczną charakterystykę takiego akumulatora wyznacza zależność siły elektromotorycznej od wartości wskaźnika naładowania SOC, który określa iloraz ilości ładunku elektrycznego, jaką można pobrać z akumulatora do ilości ładunku jaką można pobrać z w pełni naładowanego akumulatora. Warto zaznaczyć, że w przypadku akumulatora kwasowo-ołowiowego wartość wskaźnika naładowania SOC zależy od gęstości elektrolitu [5],

| 4292 |

Logistyka 6/2014