Автомобілі з гібридною трансміссією і комбінованою енергетичною установкою (стр. 6 из 15)

3.1.3 Ділянки їздового циклу, що характеризують роботу конвертера

Всі числа у цьому розділі характеризують ті ж самі п'ять параметрів: напруга й струм на виході від конвертера, вихідне положення педалі керування подачею палива, вихідне положення педалі гальма, і швидкість транспортного засобу. Ці п'ять параметрів ідентифіковані на кожній ділянці. Відзначимо, що позитивний струм пускає в хід електродвигун, і негативний струм заряджає батарею гібридної системи приводу. Як і у попередньому розділі, одиниці опущені для отримання якісної картини.

Рисунок 3.9 показує швидке пришвидшення і як це пришвидшення впливає на підвищення напруги до максимуму 500 В. Найвищий струм зустрічається протягом найтривалішого пришвидшення. Рисунок також показує, як щораз, коли педаль керування подачею палива на мить відпущена, негайно починається зарядка акумуляторної батареї. Гальмування в останній третині ділянки створює високий, тривалий зарядний струм, що приблизно відбиває процес, який відбувається при натисканні педалі гальма.

Рисунок 3.9 – Ділянка їздового циклу, що ілюструє швидке пришвидшення

Рисунок 3.10 – Друга ділянка їздового циклу, що ілюструє швидке пришвидшення

Рисунок 3.10 показує плавне пришвидшення, що майже безупинно підтримує підвищену напругу на максимальному рівні. Тривалий період гальмування має подібний ефект на підвищену напругу, поки швидкість транспортного засобу не стає низькою. Підготовлені дані охоплюють тільки ~30 с. Рисунок 3.11 був відібраний при змінній вихідній напрузі конвертера. Довга тривалість напруги на максимальному значенні супроводжується великими її коливаннями; тільки відпускання педалі керування подачею палива починає вирівнювати напругу. Негайно після цього й до гальмування, напруга й струм коливаються в діапазоні, що не можна повністю пояснити, використовуючи отримані дані. Напруга досягає 350 В на позначці 250-265 с при швидкості транспортного засобу 38,6-43,3 миль/год. “Зона нульового струму” може бути замічена приблизно на 270 с, де не працює ні тяговий двигун і не заряджається батарея. У тому ж самому періоді спостерігається підвищення напруги до 400 В, що визначається тільки швидкістю транспортного засобу. Зменшення кута положення педалі керування подачею палива приводить до зарядного струму в декількох випадках. Період гальмування, на останній четвертій ділянці, створює зарядний струм, пропорційний інтенсивності гальмування.

Рисунок 3.11 – Ділянка їздового циклу, що ілюструє коливання підвищеної напруги

Рисунок 3.12 – Друга ділянка їздового циклу, що ілюструє поступове пришвидшення

Рисунок 3.12 відображає неколивне і повільне пришвидшення. Повільне пришвидшення має малий ефект на підвищення напруги, набагато нижчий чим замічений у попередніх прикладах. Є багато положень педалі керування подачею палива з відповідним зворотним електричним струмом. Оскільки швидкість продовжує поступово зростати, зростає і підвищення напруги з 215 В до 315 В, і потім до 350 В. Коливання напруги не можуть бути співставленими з відповідним струмом або іншими даними, показаними на рисунку. Оскільки коливання дуже короткі щодо інших параметрів, їхні значення сумнівні. Тому, Рисунок 3.13 був зроблений, щоб порівняти швидкість транспортного засобу і підвищення напруги. Видно велике пульсування, за винятком прямих ділянок напруги на вершинах. При збільшенні швидкості на 10 миль/год пульсація була б усунена і напруга була б на рівні прямих ділянок.

Рисунок 3.13 – Крива пвдвищення напруги

Рисунок 3.14 – ділянка найдовшої тривалості даних їздового циклу, представлених у цьому дослідженні. Цей рисунок відібраний для більш довгої тривалості й безупинно змінного експлуатаційного режиму (тобто, акселератора і положення гальма). Це зробило складнішим графік, проте тенденції простежуються. Спочатку видно широку коливну підвищену напругу з багатьма дуже короткими змінами, що не дає корисної інформації. Тому на протязі часу був застосований фільтр. Як позначено вертикальними пунктирами, багато з максимумів напруги, що згладжуються, відповідають максимумам швидкості, однак, з деяким градусом зсуву. Зсув показує, що максимуми напруги забезпечували відповідні максимуми швидкості. Не дивно, що численні поточні максимуми напруги також були відповідальними за розгін транспортного засобу до максимальної швидкості.

Рисунок 3.14 – Ділянка їздового циклу, обрана, щоб ілюструвати високий рівень зміни кожного параметра

Рисунок 3.15 – Ділянка їздового циклу, що ілюструє рух із постійною швидкістю 70 миль/год

Рисунок 3.15 був відібраний для сталих умов із високою швидкістю. В основному, тільки положення педалі керування подачею палива й струм змінюються. Позитивний струм складається з маленьких стрибків, коли педаль керування подачею палива відпущена. Відсутність тривалого позитивного струму збуджує дію транспортного засобу від ДВЗ, а не від електродвигуна. Численні, короткі хвилі зарядки акумуляторної батареї спостерігаються протягом відпускання педалі подачі палива.

3.2 Робочі характеристики підсистем і дослідження їх ефективності

Гібридна система електроприводу Пріус випробовувалась при різноманітних режимах, що характеризують її електричні і механічні характеристики. Метою програми дослідження є вимірювання зворотної ЕРС електродвигуна і генератора, оцінити пускові властивості крутного моменту електродвигуна, і визначити зв’язані з коробкою передач втрати потужності при вказаній межі швидкостей вала і температури мастильних матеріалів. Для того, щоб уникнути впливу тертя на результати, ДВЗ був від’єднаний від системи під час досліджень. Для виконання мети програми дослідження гібридна система електроприводу з’єднувалась з динамометром, що володів потужністю, необхідною для забезпечення певних меж кутової швидкості. Для того щоб обидві осі коліс оберталися з рівною швидкістю, диференціал був змінений так, щоб шестерні внутрішнього зачеплення диференціала не могли обертатися. Блокуючи обертання цих шестерень стало можливим виміряти крутний момент на одній із двох осей привідного колеса. При таких змінах зменшилося передатне відношення частоти обертів електродвигуна до частоти обертів колеса, яке являється функцією числа зубів шестерень, і стало рівним 4,113. Щоб зрозуміти вплив температури оливи на втрати потужності, лабораторна установка нагрівала мастильні матеріали коробки передач до вказаної номінальної температури, яка використовувалась впродовж досліджень. При такій конфігурації були проведені наступні вимірювання:

- виміряне, вирахуване і зареєстроване передатне відношення від вала електродвигуна до динамометра;

- виміряні втрати потужність від тертя в зачепленнях шестерень, опору оливи і інші втрати, без збудження генератора чи електродвигуна.

Вимірювання були проведені з ротором, який вільно обертався і блокованим. Для початкового випробування, ротор електродвигуна був з’єднаний з двигуном або з динамометром, який імітує тягову силу. На протязі випробувань генератора, ротор з’єднаний з сонячною шестернею планетарної передачі. При такому випробуванні крутний момент через шестерні планетарного механізму передавався на ротор генератора. Деталі механізму розподілу потужності і блок шестерень, який з’єднує двигун і колеса показані на рисунках 2.4 і 2.5.

Забезпечити краще розуміння теплової системи керування допоможуть дані зміни зусилля мастильних матеріалів в коробці передач в залежності від температури і потоку рідини в гібридній системи охолодження двигуна, зібрані при частковому випробуванні. Схема, що показує мастильну і охолоджувальну рідини в трьох відділеннях гібридної системи представлена на рисунку 2.3. Цей рисунок також показує потік охолоджувальної рідини в гібридній системі приводу і тиск, які були присутніми під час вимірювань зусиль. Крім цього при мащенні підшипників і шестерень, олива також відбирає надлишкову температуру із передач, двигуна і генератора.

3.2.1 Дослідження електродвигуна, при блокуванні ротора

Серія досліджень електродвигуна, при блокуванні ротора виконана з метою визначити загальну тягову властивість електродвигуна. Тепер при дослідженні використано новий механізм механічної передачі, що здатний точно захоплювати ротор, принцип дії якого оснований на роботі давача положення ротора.