автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эксплуатационных характеристик электромобилей и автомобилей с комбинированной энергоустановкой

На правах рукописи

Строганов Владимир Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ И АВТОМОБИЛЕЙ С КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОУСТАНОВКОЙ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

4 ДЕК 2014

Самара-2014

005556206

005556206

Работа выполнена на кафедре «Электротехника и электрооборудование» ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)»

Научный консультант: Заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой ФГБОУ ВПО «МАДГТУ «МАДИ» Ютт Владимир Евсеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Электротехника» ФГБОУ ВПО «МГМУ «МАМИ» Лохнин Вячеслав Васильевич;

доктор технических наук, доцент

главный специалист службы технического развития ОАО «АВТОВАЗ» Николаев Павел Александрович

доктор технических наук, профессор Эйдинов Анатолий Алексеевич

ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», директор центра «Технологическая платформа «Зеленый автомобиль»» Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Тольятгинский государственный университет», г. Тольятти.

Защита диссертации состоится 10 февраля 2015г., в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, д. 18, учебный корпус № 1, ауд. №4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу: 443100, г. Самара, ул. Первомайская, д. 18 и на сайте СамГТУ VAvw.d21221704.samgtu.ru.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Самарский государственный технический университет, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04; тел.: (846) 242-36-90, факс (846) 278-44-00; e-mail: a-ezhova@vandex.ru.

Автореферат разослан « ¿(3 »

2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.217.04, кандидат технических наук

Е.В. Стрижакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А»стуальность исследования.

Анализ развития мирового автомобильного рынка показывает, что сегодня электромобили (ЭМБ) и автомобили с комбинированными (гибридными) энергоустановками (АКЭУ) становятся серьезной альтернативой для потребителей в принятии решения при покупке новых автомобилей. Экспертное сообщество едино во мнении, что электрические технологии становятся доминирующим фактором, обеспечивающим улучшение эксплуатационной эффективности транспортных средств (ТС). При этом ключевые аспекты изменений в контексте развития автомобилей представляют собой направления, несущие серьезные изменения для традиционной автомобильной промышленности, ее конструкторской и технологической базы.

Большой вклад в развитие теории автомобильного электрооборудования внесли российские и зарубежные ученые: C.B. Акимов, В.А. Балагуров, В.В. Болотин, С.Я. Дунаевский, Е.В. Кононенко, И.ГТ. Копылов, Ю.А. Купеев, A.B. JTooc, Б.И. Петленко, Г.А. Сипайлов, И.И. Трещев, М.Н. Фесенко, А.Е. Чернов, A.A. Эйдинов, В.Е. Ютг, W. Kellenberger, J. Kozesnik, A. Krapcl, G. Langkabel, G. Pfeifer, AAV. Robinson, I. Szabo, G. Torges, E. Wiedemann и др., в работах которых заложены основы анализа и синтеза автомобилей с комбинированной энергоустановкой и электромобилей.

Однако существует ряд нерешенных теоретических и практических проблем, которые не позволяют в настоящее время ЭМБ и АКЭУ конкурировать в большинстве случаев с автомобилями, оснащенными традиционной силовой установкой.

Важное значение, для успешного внедрения электромобилей и автомобилей с КЭУ, приобретает взаимосвязь между наборами проектных технологий и комплексов обеспечения эксплуатационной эффективности базирующихся на показателях качества и надежности. Решение этих организационно-экономических проблем невозможно без решения технических задач, связанных с эффективным накоплением электрической энергии, совершенствованием энергоэффективности привода колес, реализации оптимальных алгоритмов управления системами ЭМБ и АКЭУ.

Специфика проектирования и производства ЭМБ и АКЭУ подразумевает необходимость разработки нового комплекса инструментов обеспечивающих требуемый уровень эксплуатационной эффективности. Несомненно, что отправной точкой в реализации данной задачи является использование прогрессивных технологий управления качеством и надежностью сложившихся при проектировании и производстве компонентов системы электрооборудования традиционных автомобилей на основе стандарта ISO/TS 16949. При этом необходимо учитывать те инфраструктурные изменения, носителями которых являются новые требования по обеспечению соответствующих характеристик электромобилей и АКЭУ.

Объект исследования - комплекс электрооборудования электромобилей и автомобилей с комбинированной энергоустановкой.

Цель и основные задачи исследования

Целью настоящей работы является создание системы научно-практических инструментов и средств, направленных на повышение эксплуатационной эффективности ЭМБ и АКЭУ.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решаются основные

задачи:

1. Анализ основных проблем и определение тенденций проектно-технологического развития ЭМБ и АКЭУ, с учетом вопросов повышения эксплуатационных характеристик.

2. Формирование комплекса математических моделей:

- обеспечивающих систематизацию, в рамках единого комплекса, уравнений движения, тягового, мощностного и энергетического балансов фаз циклического движения ЭМБ и АКЭУ в городском режиме;

- определяющих процессы в бортовых электросиловых накопителях энергии для ЭМБ и АКЭУ, с использованием имитационных и математических структур для повышения эффективности решения задач связанных с выбором и оптимальным использованием тяговых аккумуляторных батарей (ТАБ);

- тягового и генераторного режимов работы бортовых электрических машин и систем управления, с учетом предельного использования по мощности во всем диапазоне возможных скоростей и нагрузок с минимально возможными для каждого режима работы потерями;

3. Имитационного моделирования электронных систем управления режимами движения ЭМБ и АКЭУ, с целью обеспечения эксплуатационной эффективности транспортного средства.

4. Разработка системы аналитических инструментов и средств мониторинга, прогнозирования и обеспечения надежности комплекса электрооборудования, в рамках концепции повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Методы исследования

Исследования проведены с использованием фундаментальных основ теории двигателей внутреннего сгорания и электрических машин, методов дифференциального и интегрального исчислений, структурного моделирования, численных методов аппроксимации, теории оптимизационного проектирования и физического моделирования. Для решения задач численного моделирования переходных процессов применялись программные пакеты SIMULINK пакета MATLAB 7.02.

Экспериментальные исследования проводились на основе:

• исследования причин отказов системы электрооборудования и организации кампаний по индивидуальному отзыву автомобилей из эксплуатации, производства мировых лидеров автопрома;

• определения многопараметрических характеристик комбинированной энергоустановки (КЭУ) из экспериментальных нагрузочных характеристик типового двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-1111;

• анализа погрешностей полученных математических моделей ТАБ в сравнении с экспериментальными разрядными характеристиками и удельными техническими параметрами свинцово-кислотной ТАБ «Оптима».

Научная новизна

Разработана концепция повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ, включающая:

• математическую модель (ММ) циклического движения автомобиля с КЭУ, функционально ориентированную на моделирование городского цикла движения ТС с учетом замедления и торможения с рекуперацией энергии;

• ММ энергоемких накопителей гибридных энергоустановок, учитывающая, в отличие от известных моделей, интенсивность токов разрядки (малых, средних и больших) и позволяющая с высокой точностью рассчитывать остаточный заряд батареи;

• оптимизацию управляющих воздействий на электропривод колес, позволяющую обеспечивать заданный режим движения при минимальном для этого режима уровне потерь в электродвигателе;

• имитационные модели электронных систем управления движением ЭМБ и АКЭУ и их реализацию в виде принципиальных схем, учитывающие сопряжение алгоритмов управления систем двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электроприводов, с целью повышения комфортности и экономичности движения ТС;

• комплекс аналитических моделей мониторинга и прогнозирования надежности, а также инструментов измерения эффективности проектно-технологических мероприятий по повышению эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Практическая ценность н реализация результатов

Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований составляют новое направление в области теоретических и практических методов анализа и решения проблемы повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Разработаны и внедрены в практику деятельности предприятий автомобильной отрасли:

1. Программы аналитической оценки качества комплекса электрооборудования ЭМБ и АКЭУ на эксплуатационном этапе жизненного цикла, позволяющие проводить анализ проблем, исходя из реализации оценки надежности через данные исследования потребительской удовлетворенности и регистрации отказов на предприятиях автосервиса.

2. Алгоритмы и программы прогнозирования эффективности мероприятий по повышению эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Результаты диссертационной работы в виде математических и имитационных моделей работы системы тягового электропривода применены в ОАО

«АВТОВАЗ» при оценке эксплуатационных характеристик разрабатываемых автомобилей с комбинированной энергетической установкой на базе семейства LADA "Grania".

Разработанные методы и рекомендации прошли апробацию и внедрены в практику деятельности ООО «БИЗНЕС-КОНСАЛТ», НПП ИТЕЛМА, г. Москва, консалтингового центра «Качество = XXI век», а также производителя электронных автомобильных компонентов ООО «ШТАТ».

Использование и апробация результатов диссертационной работы подтверждены актами внедрения результатов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель циклического движения автомобиля с КЭУ, функционально ориентированная на моделирование городского цикла движения ТС с учетом замедления и торможения с рекуперацией энергии.

2. Математическая модель энергоемких накопителей гибридных энергоустановок, учитывающая интенсивность токов разрядки (малых, средних и больших) и позволяющая с высокой точностью рассчитывать остаточный заряд батареи.

3. Векторно-токовая оптимизация управляющих воздействий на электропривод колес, обеспечивающая заданный режим движения при минимальном для этого режима уровне потерь в электродвигателе.

4. Комплекс имитационных моделей электронных систем управления движением транспортного средства с гибридной силовой установкой, учитывающий сопряжение алгоритмов управления систем двигателя внутреннего сгорания и электроприводов, с целью повышения комфортности и экономичности движения ТС.

5. Математические модели и программные комплексы, реализующие аналитическую оценку и прогнозирование эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Достоверность научных положений обеспечивается применением строгих математических методов исследования, экспериментальной проверкой, сравнением с теоретическими и экспериментальными результатами других авторов.

Обоснованность и достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения работы в организациях занимающихся разработкой, производством и обслуживанием автомобилей с гибридными энергоустановками.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на методических и научно-исследовательских конференциях Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета в 2006 - 2014гг.

Основные положения и результаты работы докладывались на международных конференциях: «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров» (Москва, 2000, 2001 г.); «Технический вуз -наука, образование и производство в регионе» (Тольятти, 2001); «Приоритеты

развития отечественно!« автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров» (Москва, 2002г.); «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти 2012 г.); «Наука - промышленности и сервису» (Тольятти, 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 монографии, 53 печатных работы общим объемом 42,3 пл., из них 24 работы в изданиях входящих в перечень ВАК, а также 5 работ в журналах с международным индексом цитирования.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 356 стр. компьютерного набора, 127 рисунков, 34 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, определяются границы предметной области, рассматриваемой в диссертации, а также формулируются цели и задачи исследований, характеризуется научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе на основе анализа развития производства автомобилей с электромеханическими энергоустановками, определяются конструкторско-технологические направления повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Согласно отчетам аналитического агентства Bloomberg New Energy Finance(CUJA), глобальные продажи автомобилей с электромеханическими энергоустановками в 2013 году возросли до 225 тысяч шт. По данным компании, в 2012 году 46% мировых продаж электромобилей приходилось на США и по 23% получили Европа и Япония. Сегодня, почти треть американских покупателей автомобилей заинтересована в покупке ЭМБ или АКЭУ. Для них это второй автомобиль в семье. Экспертная группа Ipsos (Франция) отмечает большой интерес к электромобилям в 5 странах: Израиль - 57% водителей заинтересованы в покупке электромобиля, Дания - 40%, Австралия - 39%, Канада -35%, США - 30%. Исследование Ipsos показало, что: почти половина потребителей готово рассмотреть вопрос об уходе от бензиновых двигателей; интерес к электромобилям охватывает все демографические группы потребителей, большинство покупателей автомобилей в США обеспокоены загрязнением окружающей среды, а также озабочены зависимостью страны от нефти.

По прогнозам, сегмент мирового рынка транспортных средств с электромеханическими энергоустановками к 2016 г. определяется в 700 000 единиц.

Результаты исследований показывают, что важнейшее значение для успешного развития ЭМБ и АКЭУ приобретает взаимосвязь между тремя наборами проектных технологий: обеспечением накопления электроэнергии в тяговой аккумуляторной батарее (ТАБ), электроприводом колес (ЭПК) и реализацией эффективных алгоритмов управления ТАБ и ЭПК. Кроме этого, существует ряд дополнительных проблем, которыми необходимо заниматься для обеспечения эффективности транспортных средств: снижение массы, анализ за-

трат и выгод от использования новых дорогостоящих материалов, а также решение комплексной проблемы взаимодействия ЭМБ, АКСУ и соответствующей инфраструктуры поддержания качества их функционирования.

Важность выделенных проблем подтверждается результатами исследования экспертной группы РН&ЕУ (США) которые показывают что, несмотря на наличие желания изменить экологическую ситуацию, стать частью устойчивого развития транспортных технологий, для принятия положительного решения при покупке ЭМБ или АКЭУ потребителю требуется: увеличить интервал пробега транспортного средства между подзарядками тяговых аккумуляторных батарей; упростить процесс планирования поездки, путем интеграции в бортовую сеть транспортного средства электронных систем планирования маршрутов; обеспечить высокий уровень информативности дисплеев отражающих фактический уровень зарядки ТАБ; развитие сервисной сети.

Обеспечение накопления электроэнергии в ТАБ. Сравнение энергетической эффективности обычного автомобиля и электромобиля (рисунок 1), показывает, что существующий уровень научного и технологического развития автомобильной отрасли не позволяет существенно снизить уровень потребления энергии комплекса электрооборудования ЭМБ и АКЭУ в сравнении с обычным транспортным средством.

Ойшк *н*ри1ПОфгалепие зле*тромабкл*ймалых

. : скоростях врв расчете яэ 100 жы 66-70 кВгч : ; . :

———- 12.7 лйг-ч шггеяхсняе

| . 5,4 жВгч потеря при мрыс

2 хйгч встгррм аа пчрйчму зкерп™ ах егягщнн

■ |»иреобр»зов«ше*

№1ла я шкетрячагтоа

_______ - 6-10 кВх-чюютвпдевие^ :

■ Обще« ageptwKupcfotfBfte абычвм* атеШРбнасй ZTJ7 . ' . средних схороажк вр^рвечгтевв 100 км sBr-ч '

■ . 12,7 кйт-ч идыхши .

< б-10 кВт"ч на отопление . 40-50 кВгч оотеря

Рисунок 1 -Сравнение энергетической эффективности автомобиля и электромобиля

Именно поэтому удельная энергоемкость аккумуляторной батареи существенным образом влияет на область эффективного использования ЭМБ и АКЭУ, а ее повышение - одно из наиболее перспективных направлений развития науки и технологий.

Наиболее важным вопросом соответствующей проектной технологии является проблема повышения плотности энергии ТАБ, без существенного удо-

рожания конструкции. Известно, что старые технологии свинцово-кислотных батарей обеспечивают удельную энергоемкость ТАБ на уровне 90 Вт-ч/кг. Ли-тиево-ионные элементы сегодня выдают удельную энергоемкость 175 Вт-ч/кг. Теоретический максимум для таких батарей определяется более чем в 300 Вт-ч/кг. Улучшение характеристик ТАБ связано с сочетанием литий-ионных технологий и супер-конденсаторов. При этом может быть достигнута очень высокая удельная мощность с высокой плотностью энергии и большим сроком службы. Еще одним существенным вопросом является жизненный цикл ТАБ, а точнее ее долговечность. С ростом числа эксплуатационных циклов заряда и разряда ТАБ, существенно снижается ее долговечность. Решение данной проблемы заключается в реализации комплексной задачи создания электронных систем оптимизации процессов заряда-разряда ТАБ, а также синтеза новых материалов обеспечивающих большее количество энергетических циклов.

Электропривод колес. Тяговые электродвигатели ЭМБ и АКЭУ выполняют функции забора энергии из ТАБ и обеспечения движения транспортного средства. Тяговые электродвигатели обладают рядом достоинств по сравнению с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). ДВС, как правило, не в состоянии обеспечить достаточный крутящий момент на низких скоростях. Около 10% мощности ДВС необходимо для поддержания постоянной скорости движения равной 50 км/ч, в то время как 90% мощности используется только в режимах ускорения или движения на высокой скорости. Конструкция тягового электродвигателя обеспечивает максимальный крутящий момент уже в момент старта автомобиля, что позволяет снижать его номинальную мощность. В конструкциях тяговых электродвигателей для обеспечения соответствующих мощностных характеристик, устанавливаются элементы активной зоны из редкоземельных материалов, таких как лантан, неодим, диспрозий и тербий, из которых изготавливаются постоянные магниты.

В отличие от широкого спектра технологий производства ТАБ, соответствующие инструменты проектирования и производства электродвигателей ограничены. В основном, в качестве электропривода колес, на современных ЭМБ и АКСУ устанавливаются тяговые электродвигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов или с электромагнитным возбуждением.

Тяговый электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением обеспечивает плавное изменение крутящего момента. Преимуществом такого электродвигателя является упрощенный алгоритм управления скоростными режимами. К недостаткам таких электродвигателей можно отнести высокую трудоемкость обслуживания, связанную с необходимостью организации периодических замен щеток и пружин, а также чистки и замены коммутаторов щеточно-коллекторного узла.

Наиболее широкое распространение в ЭМБ и АКСУ получили тяговые электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов и вентильной коммутацией обмоток статора. Бесщеточная конструкция таких двигателей обеспечивает более эффективную передачу энергии на колесо, повышенную долговечность эксплуатации, а также отсутствие необходимости в техническом обслуживании.

Традиционно привод электромобилей обеспечивался через карданный вал или реализовывался непосредственно в конструкции колеса. Новые конструктивные и технологические решения для тяговых электродвигателей в бесщеточном исполнении заключаются в создании технологии производства двухсторонней конфигурации статора электродвигателя, которая привлекательна тем, что на ротор машины устанавливается непосредственно диск колеса автомобиля. Это приводит к уменьшению массы колеса и общих габаритов системы привода. Однако недостатком конструкции считается то, что вследствие неровностей дорожного покрытия происходит смещение ротора относительно статора, вызывая пульсации крутящего момента электрической машины. Существует два решения выделенной проблемы: модуляция входного тока электродвигателя и обеспечение контроля крутящего момента с помощью соответствующей системы управления.

Тяговые синхронные электродвигатели имеют ряд преимуществ в сравнении с электродвигателями постоянного тока: отсутствие скользящего контакта в машинах с магнитоэлектрическим возбуждением, стабильность частоты вращения, возможность частотного регулирования скорости. К недостатку приводов на основе синхронных двигателей следует отнести сложность и дороговизну частотного преобразователя для их питания.

Одним из лидеров в области разработки и производства мотор-колес на основе синхронных двигателей переменного тока является компания Mitsubishi (Япония). Мотор-колесо Mitsubishi позволяет обеспечивать регулировку крутящего момента и тормозного усилия независимо на каждое колесо без необходимости реализации приводного вала или других сложных механических компонентов. Система привода расположена внутри самого колеса, при этом обеспечивается оптимизация компоновки конструкции и снижение массы устройства.

Британской компанией PML Flightlink разработан интегрированный продукт, реализующий функции электропривода колес, электрогенератора и тормозной системы в рамках единого комплекса мотор-колеса. Устройство включает в себя электронную систему управления двигателем. Система управления реализует переход от режима электродвигателя в режим генерации электроэнергии. Интеллектуальное программное обеспечение системы управления обеспечивает оптимизацию мощности энергоустановки автомобиля.

Одним из новых направлений в проектировании и производстве тяговых электродвигателей является обратимый тяговый трехфазный электродвигатель переменного тока, который состоит из статора с обмотками расположенного внутри машины, внешнего ротора с постоянными магнитами и системы жидкостного охлаждения. Среди преимуществ данных конструкций электродвигателей выделяются отсутствие необходимости в обеспечении дополнительных приводных механизмов, номенклатурное расширение транспортных средств, на которых можно установить данное устройство, оптимальные массогабаритные параметры. Основным недостатком такой машины является дополнительная масса, которая добавляется к колесному диску, что оказывает влияние на комфорт и курсовую устойчивость автомобиля при движении. Для преодоления

данного недостатка существует технология управления неподрессоренной массой автомобиля.

Одной из наиболее важных проблем в реализации современных конструкций привода электромобилей является проблема обеспечения качества и надежности соответствующей компоне1ггой базы. Необходимо создать технологии производства, обладающие высокими показателями воспроизводимости электромеханических преобразователей (ЭМ) по точностным показателям активной зоны, эксцентриситету ротора и статора, массе и т.д. Уже сейчас, экспертным сообществом отмечаются проблемные вопросы эксплуатации электромобилей, связанные с весовым дисбалансом мотор-колеса.

Исследования показывают, что перспективными направлениями развития процессов проектирования и производства мотор-колеса является разработка энергоэффективной конструкции электродвигателя, включая силовую и управляющую электронику, интеграция в конструкцию мотор-колеса тормозной системы, разработка управляющей системы передней подвески и обеспечение функции теплоотвода.

Решение проблемы обеспечения надежной зарядки ТАБ, должно проводится на основе внедрения так называемых шггеллектуапышх технологий в энергетические распределительные системы.

Еще одним важным вопросом, при обеспечении эффективности обслуживания электромобилей, является уровень согласованности принятых стандартов в отраслях так или иначе связанных с электротехнологиями на транспорте. С учетом того, что электрическое напряжение в бытовых сетях даже в развитых странах отшгчаегтея, напрашивается вывод о необходимости решения задачи стандартизации с целью обеспечения единообразия как минимум некоторых особенностей транспортных средств и инфраструктуры, с точки зрения эксплуатации.

Таким образом, несмотря на проблемные вопросы, развитие транспорта с электромеханическими энергоустановками обеспечивает существенный научно-технологический рост автомобильной отрасли и переход на качественно новый уровень развития компонентой базы проектирования и производства. Ужесточение требований по нормам экологии в крупных городах и мегаполисах должно определить конкретные приоритеты в развитии транспорта с электромеханическими энергоустановками и в нашей стране. При этом важнейшей проблемой развития ЭМБ и АКСУ является обеспечение высокого уровня их эксплуатационных характеристик. Решение данной проблемы невозможно без комплексного подхода к вопросам проектирования, производства и эксплуатации основанного на методах математического, аналитического и имитационного моделирования ЭМБ и АКСУ.

Во второй главе разработаны математические модели бортовых электросиловых накопителей энергии, а также тяговых электродвигателей привода электромобилей и автомобилей с КСУ.

Уравнения циклического движения автомобиля. Основные фазы городского цикла движения автомобиля формализованы в работе для аналитических исследований, стендовых и дорожных испытаний тяговых систем, а также для

систематизации и решения общих уравнений (тягового, мощносгного и энергетического балансов) движения ЭМБ и АКСУ.

Уравнения движения, баланса сил, мощности и энергии для городского цикла движения автомобиля обобщены в таблице I.

В уравнениях, кроме традиционных процессов, учитываются процессы рекуперации энергии при замедлении и торможении ТС с комбинированной энергоустановкой.

Обозначения в таблице 1: v - скорость движения АТС; Fk - сила тяги на ведущих колесах; Fr - суммарная сипа сопротивления движению автомобиля, учитывающая приведенный генераторный момент; ф = fcosa ± sina - суммарный коэффициент сопротивления дороги; Kw = 0,5cxpS/(mg); К) = 8/ д; G = тд; Wk - расход энергии при движении АТС; L - пройденный путь АТС за интервап времени движения L

При решении задачи моделирования основных процессов ЭМБ и АКСУ предложены основные методологические инструменты анализа соответствующих АТС: уравнения циклического движения автомобилей и методология моделирования энергоемких накопителей. Проведено экспериментальное исследование характеристик электросиловых бортовых накопителей и сравнение результатов этих исследований с результатами, полученными методом математического моделирования.

Моделирование энергоемких накопителей.

Широкий диапазон изменения разрядного тока является характерной особенностью работы тяговых аккумуляторных батарей (ТАБ) устанавливаемых на ЭМБ или АКЭУ. Это обусловлено влиянием режимов нагрузки, определяемых многофакторностью и вероятностным характером воздействия внешней среды.

Существует несколько математических моделей ТАБ различных типов. Наиболее широкое распространение, в решении задачи математического моделирования ТАБ, получила формула Пейкерта:

/Р% = С, (1)

где п показатель степени и постоянная С - находятся опытным путем для каждого типа батареи;

/р, 1Р - ток и время разряда, Q — С1р~п, (2)

здесь О -емкость ТАБ, отданная при разряде током lp const.

Если ток разряда Ipt не постоянный, то ёмкость Q, рассчитывается по

измененной формуле Пейкерта:*?! = Q(jp/lpi)

Ёмкость батареи при разных периодах разряда определяется по формуле:

где т = 1 — 1 /п.

Таблица 1 - Уравнения движения, баланса сил, мощности и энергии для городского цикла движения автомобиля

Фазы движения Общие уравнения движения

Наименование Уравнение движения

Разгон dv Г a~~dt'v~] а ~ Уск0Рение' 0 L - J vdt. 0 Fk *с(ф + К„«г +'<1^);''» =Fkv= с(ф + K„v! + '-f. = /„Vt.

Равномерное движение dv = 0; v - const-, at i ~ Vt. F„ = С(ф + Kwv2); pt=Fiv= cbp + Kw w> = ;„' pkdt = P„t = C(V- +

Замедление dv ф + K^v2 ¡J L - ¡' vdt - "" In [C°!'">""J,)|. <ii> Pt = Fkv = CwjjW + K„vLtg2(a, - ргфд(.аг - fat); w„ = J />kdt = jC/f„r^ J(^)1 - - At)]

Торможение dv ip + Kwvi+F,/G -r- =----—,где F. - тормозная aua; dt !() n _ W+Ft/G (vHT\ v = Vort^Ur - M: Vot = —-; fir = ^rctg «Г dv Fk - -GK, -r = Cft) + K„v*) + Fr; a£ = f> = Ci70T№ + - CiOI'S^T - ft'); t Wt = fptdc*± Crvlr " tS!(«r - ft«)].

Наиболее общий вид для всех основных типов АКБ у формулы остаточной емкости при разряде средними и малыми токами

<2 = №но«/е)0РНомЛр)т (3)

где В - константа, определяемая экспериментально.

Для различных значений токов разряда емкость можно пересчитать по выражению:

<? = «г„о„/в)(у/Рном)п-1- (4)

При малых значениях временных интервалов разряда и больших токах:

(З^^Ш-^У*__^¡¡¡¡Ёг_]' Г5)

V в У(Л1рно„/ 1рном'*(£тАБ-£ЛфЛ ' ^ '

где Еа - ЭДС ТАБ;

!к= Еа/ка - ток к.з.; /?д - собственное сопротивление батареи; {/¡ф -напряжение в конце цикла разрядки; В,а,р - константы, определяемые типом батареи. Выражение(5) для тока разрядки 1Р примет вид

0 _ лзнол \( 'р )" _ г<?нонgя 1 (6)

4 V в )[\1рж,„) Срнои'/с^а-г/кр)] ' ^ '

ь'р ном/ ьрном'1

На основании (6) автором предлагается математическая модель разрядных характеристик аккумуляторных батарей для различных токов разрядки

А [Л'РНОМ/

В

(7)

Результаты экспериментальных исследований показали, что математическая модель (7) адекватна для свинцовых, литий-ионных и никель-металл-гидридных аккумуляторных батарей. Полученные зависимости применимы при расчете характеристик как ЭМБ и АКЭУ в целом, так и для выбора ТАБ и силового электрооборудования в частности.

В третьей главе решены задачи по обеспечению оптимального управления электрическими машинами в тяговых приводах ЭМБ и АКЭУ, специфическими особенностями которых являются жесткие требования, предъявляемые к массогабаритным и энергетическим показателям электропривода в целом и электрической машины в частности. Машины, используемые в этих приводах, как правило, предполагают глубокое регулирование частоты вращения при широком диапазоне изменения момента нагрузки. В связи с этим, в системах тягового привода целесообразно выделять два контура регулирования - внешний контур регулирования частоты вращения и внутренний (подчиненный) контур регулирования токов. В работе решена задача предельного использования электрической машины по мощности во всем диапазоне возможных частот вращения и нагрузок с минимально возможным для каждого режима работы потерями в машине и с учетом ограничений, налагаемых на максимальные значения напряжения и тока, а также мощности, потребляемой от источника питания.

В этой главе рассмотрены так же законы оптимального по минимуму потерь управления тяговыми электродвигателями различного типа.

Управление асинхронной машиной с короткозамкпутым ротором. Дифференциальные уравнения асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, записанные в ортогональной системе координат (II, и) = (с1, ф, ось (1 которой ориентирована по направлению вектора потокосцепления ротора, а ось д в опережающем ее на 90° направлении, имеет вид

1Г=£ ^ *<~ ^+Ы+ . (8)

где ц, ^, = 0 - составляющие векторов тока статора 13 и потокосцепления ротора у; Кг - активное сопротивление обмоток фаз статора и ротора (при-

г -С?

веденного к статору); а — - полный коэффициент рассеяния; = 1т +

Ьг — Ьт + Ь2 - полная индуктивность фаз статора и ротора {Ь¡, Ь2, соответственно: индуктивность рассеяния статора, приведенная индуктивность рассеяния ротора и индуктивность контура намагничивания); со=р^п - угловая скорость ротора, выраженная в электрических радианах (р - число пар полюсов машины, п - угловая частота вращения ротора, рад/с); 1!л 0'„ - составляющие обобщенного вектора напряжения статора машины (Л, которые в дальнейшем рассматриваются как компоненты вектора управляющих воздействий в системе (8).

Уравнение для предельных механических характеристик асинхронного электропривода п = ДМ) при заданном ограничении модуля вектора напряжения статора (напряжения источника питания) и различных уровнях потерь в меди машины (т.е. при различных значениях коэффициента связи (К) можно получить из уравнения (8).

р^СсгЧ/С2)

Р2/.1(сг2+А:2) ■ '

Знак «+» соответствует двигательное режиму работы машины, а «-» -генераторному.

На рисунке 2 приведено наиболее характерное расположение границ зон работы машины: с минимумом потерь, при К = (кривая 1); минимумом тока статора, при К = К/ (кривая 2); с максимальной мощностью при К — Кц (кривая 3); при одновременном ограничении модулей векторов напряжения и тока статора при К = Кщ (кривая 4). Отрезок кривой 3 выше точки касания с кривой 4, соответствует работе машины с |£Л| = \Us\max, К = К и, |/3| < |Л| Ш| т.е. момен-

ты, соответствующие этому отрезку кривой 3, достигаются при токах меньших

Рисунок 2 - Характерное расположение границ зон работы асинхронной машины

На рисунке 2 можно выделить три зоны в отношении величины коэффициента связи:

- первая зона, ограниченная осями п 0,М = 0, максимальной скоростью птах, кривой 1 и моментом М,. Величина M¡ определяется из при К = и предельном значении тока вентилей преобразователя, т.е. \IS\ = \h\max. Зона, в которой при заданном возможно выполнение условия минимума потерь. При этом величина К в этой зоне должна быть постоянна и равна К„пт\

- вторая зона, ограниченная нижней ветвью кривой 4 (нижняя ветвь кривой 4 соответствует значениям Кщ, при знаке «+» перед корнем) и вертикальными линиями, соответствующими максимальным значениям моментов в режиме минимума потерь А/, ив режиме минимума тока статора М^ при = \h\max- В этой зоне, при увеличении заданного момента, коэффициент /Одолжен изменяться от К =- Колт или К = Кщ до К = K¡ в функции ограничения тока статора на уровне \Цт1Х;

- третья зона, ограничения кривой 1, максимальной частотой вращения Птах, кривой 3 и кривой 4. В этой зоне, как и в зоне 2, по мере увеличения заданного момента, коэффициент К должен изменяться от текущего значения скорости в функции ограничения \Щ на уровне Us\niax, причем, это соответствует монотонному возрастанию потерь в меди от минимально возможных, при К - Ком, или Кц.

В связи с этим появляется возможность синтезировать такой алгоритм выбора значений К для каждой точки (n, М), чтобы возрастание потерь было минимальным, т.е., чтобы заданные значения частоты вращения и момента достигалась бы при максимально возможных значениях коэффициента связи К,

больших или равных Ки или Кщ (в зависимости от л), но не превышающих fC,„m. Необходимость уменьшения величины К обусловлена только ограниченностью напряжения источника питания или коммутационными свойствами силового преобразователя. Отсюда следует вывод, что величину К во второй зоне надо выбирать в функции поддержания требуемого значения модуля вектора тока статора |/s| на уровне ¡/jI^m, а в третьей зоне в функции поддержания |t/s| на уровне \Щ тал•

Структура цепи автоматической установки оптимального статического режима, приведена на рисунке 3. Верхний уровень выходного сигнала блока 1 определяется естественным ограничением выходного напряжения применяемых операционных усилителей, а верхний уровень выходного сигнала блока 2 устанавливается равным \Ki -Кппт\ ■ Это обусловлено тем, что максимальное значение коэффициента связи К ниже значений Кщ или Ки, соотвегствующих текущему значению скорости.

Очевидно, что превышение допустимого значения потребляемой мощности не должно приводить к изменению значения коэффициента 1С Следовательно, уменьшать потребляемую мощность необходимо за счет снижения развиваемого момента, т.е. за счет уменьшения |Is|max.

Рисунок 3 - Структура цепи автоматической установки оптимального статического режима

На рисунке 4 приведена структурная схема блока формирования заданных значений токов статора. Блок 1 - масштабирующий усилитель с коэффициентом передачи, равным —

Р^т

¡L

i г

r~

V

"1

iiP2

Рисунок 4 - Структурная схема блока формирования заданных значении токов статора

Упраиппние синхронной машиной с электромагнитным возбуждением.

Дифференциальные уравнения синхронной машины с электромагнитным возбуждением, записанные в ортогональной системе координат (ЗД, ось <1 которой ориентирована по продольной оси ротора, а ось ц в опережающем ее на 90° направлении, имеет вид:

^ =-/у,+1/ч, (Ю)

и„

dt " *

Bis "г "в

где id, г.., фц, 'ра - составляющие векторов тока и погокосценлсния статора; т/»„1„и,Ч-пагокосцеш1сние, ток и напряжение обмотки возбуждения соответ-ствеч1:о; R,, Rb - активные сопротивления обмотки статора и обмотай возбуждения.

Потокосцепление и токи связаны следующими соотношениями: (i'â. ~ l-sdU + ^тпй'в

\ yq^LSniq , (Ч)

( Фв ~ Mb +

где Ы Isa - полная собственная индуктивность стаюра соответственно по прдопшпйн поперечной осям; Lmd - взаимная индуктивность обмотки статора и обмотки возбуждения по продольной оси; U - полная собственная индуктивность обмотки возбуждения.

Уравнение дяя построения предельных механических характеристик привода при различных значениях коэффициента К:____

п — —

RsLm.dK

■ +

LjKtlKWs

(12)

Используя полученное уравнение, можно построить кривые предельных механических характеристик привода при [£/,) ~ \1К\гтх и различном уровне потерь. Наиболее характерное и наглядное расположение этих кривых показано на рисунке 5. Кривая I представляет собой предельную механическую характеристику привода при К — Копт. Она Офаничивает зону возможной работы машины в оптимальном режиме. Величина М1 определяется при оптимальном значении коэффициента связи и предельном значении тока статора или тока в обмотке возбуждения в зависимости от того, какой из этих токов при возрастании момента первым достигает своего предельного значения. Это определяется соотношением значений коэффициентов связи Копт и при Копт >К/ раньше

наступает ограничение по току возбуждения; при К.т, < К, - по току статора.

и ....... ..____

Рисунок 5 - Характерное расположение границ зон работы синхронной машины

Кривая 2 соответствует предельной механической характеристике привода при К = К!, а кривая 3 - при К = Ки, т.е. она ограничивает зону работы машины с максимально возможной мощностью. Кривая 4 представляет собой предельную механическую характеристику привода при одновременном ограничений 56У на уровне 11!$\тах и 1в на уровне 1втах, т.е. она построена при К = Ки/- Поэтому очевидно, что кривая 4 должна проходить через точку (п¡МО с К = Копт, КЛ1 = \Us\max, 1е=1впшх, 141 < \Ц«ах И ТОЧКу (п3, М^ С К = К,, | = 1<,=1втах, = \h\max (точка максимума мощности развиваемой машиной), а также иметь точку касания с кривой 3 (точка «А»), Таким образом, предельная по мощности механическая характеристика привода, как и в случае с асинхронной машиной, также состоит из двух участков, а в отношении величины коэффициента связи также можно выделить три зоны работы:

- первая зона, ограниченная осями п, М, максимальной скоростью п„юх , кривой 1 и моментом М¡. Величина А// определяется при К = Ктт и предельным значением тока в обмотке возбуждения, т.е. при 1в=1втах. Эта зона, в которой при ограничениях |115| = |1Ута* и 1в=1втах, достижение условия минимума

потерь возможно. Значение коэффициента связи здесь должно быть постоянным и разным Копт;

- вторая зона, ограниченная кривой 4 и вертикальными линиями, соответствующими максимальным значениям моментов в режиме минимума потерь

Мг,

- третья зона, ограниченная кривыми 1, 3, 4 и максимальной скоростью Птах- Здесь с увеличением момента, К должен варьироваться от К=Кот до К = Кц в функции ограничения [и3| на уровне [и5|тах-

Управление машиной постоянного тока с независимым возбуждением. Дифференциальные уравнения машины постоянного тока с независимым возбуждением имеет вид

! £'« - '

I. м ~ г,3 в ¿,

где 1Я, '/„ и /«. и„ - соответственно ток и напряжение питания якорной обметки и обмотки возбуждения; Яй, Я< - активные сопротивления якорной цепи и цепи обмотки возбуждения; /.„, I, - индуктивности рассеяния якорной цепи и обмотки возбуждения; Ьт - взаимная индуктивность обмотки якоря и обмотки возбуждения.

Для расчета границ механических характеристик привода в функции потерь в меди, определяемых значениями коэффициента связи К, разрешим уравнение (14) относительно частоты вращения:

-—(Н)

71 —--г-^1—■ (15)

Характерный вид границ механических характеристик, для различных К, приведен на рисунке 6.

Величина М1 определяется при К = Кот и 1в = 1Втах- Линия 2 соответству-ег режиму работы машины с и„ = иятах и 1в =1втах («естественная» механическая характеристика). Значения коэффициента связи К = Кш для этого режима, определяются также из уравнения (15) (т.к. в этом режиме возможно два варианта управления при ограничении тока и напряжения, то коэффициенты для них будем обозначать КВи| - для ограничения тока возбуждения и КЯц, для ограничения тока якоря). При М = М„ах величина КВи1 достигает значения, соответствующего точке пересечения кривых 2 и 3. При этом токи обмоток якоря и возбуждения, имеют максимальные значения. Гипербола 3 соответствует работе машины при иятах и 1, = 1ятах, т.е. при К = КЯ1Ц.

. 1 у* 1 !

V \ 1 * !

\ Зона 3 ~ ^ - ♦ \ / ^ 3 {Реса

1 . - г" ;. .V: е,: \

„Г^ Зона 1 - г.». . _Н i -1 __

■41

-Зонз 2 1 ; -!

М| Моп м

Рисунок 6 - Расположение зон механических характеристик двигателя постоянного тока

Из изложенного выше, следует, что множество механических характеристик разделяется на три зоны по величине коэффициента К:

первая зона ограничена координатным осями частоты вращения п момента Л/, максимальной частотой вращения птах , кривой 1 и моментом М). В этой зоне возможно достижение минимального значения электрических потерь. Для этого должно выполняться условие К = Ко^ =сопз1;

вторая зона ограничивается прямой 2 и линиями моментов М1 , Мта1<. Здесь при токе возбуждения 1в = 1в «ж увеличению момента двигателя должно соответствовать изменение коэффициента связи от К = Кош- до К = К,;

третья зона имеет границы: кривая 1, максимальная частота вращения Птах, прямая 2 и гипербола 3. Для этой области увеличению момента нагрузки должно соответствовать изменение К от К = К0,тг до К = КЯ1Л в функции ограничения и„ на уровне иятм.

Таким образом, для управления машиной постоянного тока можно использовать структуру, изображенную на рисунке 7.

Суммарные потери мощности ТЭД АР у состоят из потерь в меди А ¡'и, потерь в стали АР с, добавочных потерь АРл,г, потерь на коллекторе АРт, и механических потерь АРЖХ

АРх = &РМ + ДРС + ДРд0б + ДРкол + Д^мех • (16)

Из (16) следует, что потери определяются управляющими сигналами по току 1„, току возбуждения 1в, магнитному потоку Ф.

ДРх = Дя/я2 + /?Л2+йсй)аЧ'2, (17)

РС

!

1

Мт 3

I.

1 ! \ { ^ . |

* '" 5 !

1 1

■

Рисунок 7 - Структурная схема формирования заданных токов в электроприводе электромобиля с двигателем постоянного тока независимого возбуждения

л» м ■ кгВ,+кс(р1.,п)го)г ,„2

(18)

Выражение (18) определяет зависимость суммарных потерь от магнитного потока Ч» (управляющее воздействие) и двух параметров, определяющих режим работы -момента М и угловой частоты вращения со.

Приравнивая производную выражения (18) по потоку нулю, определим выражение для магнитного потока 'Рогтг, при котором потери ДРХ будут минимальны: _

У =

1 опт

_ |рим Г

к2К,+кс(р1т)2о>а '

(19)

Таким образом, определив оптимальное значение ^„ш магнитного потока, из выражения (17) можно определить токи в цепи возбуждения 1„ и якоря /„

М = кЧЧя = рЬт1я1в . (20)

Предложенный метод векторно-токовой оптимизации, позволяет синтезировать структуры, обеспечивающие формирование режима работы электрической машины по критерию безусловного минимума энергетических потерь с автомагическим переходом к условному минимуму потерь при заданных ограничениях тока и напряжения.

В четвертой главе решается задача имитационного моделирования электронных систем управления движением транспортного средства с электромеханической энергоустановкой. К числу наиболее успешных инструментов проектирования соответствующих управляющих систем относится виртуальная среда МаЛ1аЬ, обеспечивающая возможность имитационного моделирования сложных технических объектов и алгоритмов управления.

К основным функциям систем управления транспорта с электромеханическими энергоустановками относятся: оптимизация работы ДВС по динами-

ческим параметрам и топливной экономичности; снижение ооъема вредных выбросов в атмосферу; улучшение процессов энергетического баланса.

Моделирование и реализация системы регулирования скорости движения ЭМБ или АКЭУ. Процесс регулирования скорости базируется на нескольких основных функциях, отвечающих за быстроту и плавность движения. В составе системы регулирования присутствуют подсистемы, которые отвечают за управление и безопасность. При структурировании модели регулирования скорости были учтены такие обязательные компоненты как фильтр скорости второго порядка, компоненты определения режима регулирования и управления уставкой и типом функции регулирования, управления ускорением и замедлением автомобиля, компонеэт регулирования положения дроссельной заслонки, интегрирующее звено, компонент приостановки процесса регулирования скорости при изменении номера передачи трансмиссии, расчета длительности отклонения от заданной скорости, деактивации при резком изменении ускорения и реакции на ускорение.

Фильтр скорости второго порядка. Фильтр позволяет выполнить сглаживание входного сигнала скорости, и тем самым осуществляет плавную регулировку выходного коэффициента, определяющего процент открытия дроссельной заслонки (рисунок 8).

К входу фильтра подключен источник входного сигнала единичного ступенчатого импульса Step signal. Константы Cl, С2, СЗ определяют работу фильтра

Процесс выбора алгоритма регулирования (рисунок 9) осуществляется в зависимости от соотношения параметров поддержания и предела скорости. Он реализуется через управляющий бит B_cl (constant or limitation - постоянное или ограничивающее). По умолчанию выбирается процесс поддержания заданной скорости. __

et

Цшфрсвож

Стахлер 1

о

С4

rHi

_3 Дела

Дезхтеаь 1

Постойное 4 Задерхы 3 Здзержо 2

□

Оешспогра^

О

СушпторЗ

СЗ

Поетошое 3

Рисунок 8 - Имитационная математическая модель фильтра скорости второго

порядка

Ограничитель 2

Рисунок 9 - Имитационная математическая модель выбора типа функции регу-

лирования

Для данного случая соответствует нижнее положение переключателя (рисунок 9). При выбранном, но не активном процессе поддержания скорости величина «Выходной сигнал» равняется нулю, а сигнал о положении педали, зависящий от водителя, передается в основную модель управления электронной педалью в виде сигнала «Действительное положение педали», которая в последствии определяет угол открытия дроссельной заслонки

Для режима поддержания скорости запись уставки и активация производится копированием текущего значения скорости в ячейку памяти, в которой она впоследствии хранится на протяжении всего времени процесса. Инициализация интегратора (рисунок 10) может привести к ложному открытию дроссельной заслонки, что приведет к броску частоты вращения двигателя. Для предотвращения этого производится копирование уставки скорости из памяти постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) в переменную «Установочное значение 2» (рисунок 11) с последующей активацией функции путем включения разрешающего бита базовой функции поддержания скорости.

Базовый компонент регулирования положения дроссельной заслонки. Предварительно в составе базовой функции регулирования необходимо рассчитать величину рассогласования уставки выбранной скорости и величины параметра скорости после прохождения фильтра второго порядка (рисунок 12).

—_^

К-ИНТеЕр2ТСЩ_^ *--Ы+- I

__ I Мвишгель —и* Г ( о ')—I Сложен

Изменение схорости

Задержка

Сложение

Перекшочггель

СЕ>

Ец-ннтегратор

Вход

Мя Быхоз Мах

МшМах

-КГ)

Переключатель

Выходной сягкал нвгерзтора

со—

Результирующая скорость

Рисунок 10 - Интегрирующий компонент

Мгз заачеяае

"Л-глгавсЧЕое '____j Фjitca

L —

ъглЩ ^ j j

¡Сштал Eaj j j

rH-

05реклкгкевж

Усгановотес«

[Иср^хлсчггсчт» 1

Сорос гь rpänat ср*асты

Л

lilMeECHES* CKHfKXTb

K^'i'i . ¡гль 2

Фыътргцая cscpocia

Рисунок 11 - Расчет рассогласования скорости и усгавки

По рассогласованию скорости и уставки происходит процесс регулирования. Выбирается один или несколько элементов модели (рис. 11). При переходе в подмодель проводится пересчет значения «Измененная скорость» (VSciiff)-При этом с помощью констант «Установочное значение 1» (CVsdiff fac) и «Установочное значение 2» (Cvsdiff) осуществляется пересчет значения «Скорость транспортного средства» (VSdiffra:v) для трех режимов движения:

1 - режим постоянного движения

VSdiff = VSdiffraw х ^vsdiff jac't (21)

2 - режим ускорения

VSdiff — ^Sdiffraw Х Cvsdiff_fac + Cvsdiff'' (22)

3 - режим замедления

V^diff — VSdiffraw x Cvsdiff Jac ~ Cvsdiff ■ (23)

В составе базового компонента ПИ регулирования имеется функция инициализации интегратора, которая формирует начальное значение показателя «Typegear», определяющего тип коробки передач (механическая, автоматическая, или роботизированная).

Ключевыми факторами в инициализации интегратора являются: тип КПП, текущий номер передачи (отношение оборотов к скорости) и частота оборотов ДВС. После инициализации компонент выполняет основные действия по регулированию скорости.

Система регулирования скорости движения охватывает электронные модули управления автомобилем: управляющий модуль; ECU - контроллер системы управления ДВС; АТ/АМТ - автоматическая / роботизированная коробка переключения передач (КПП); ABS, ESP - антиблокировочная система, электронная система стабилизации траектории движения; ВСМ - центральный блок кузовной электроники; комбинация приборов; кнопки управления; Brake, тормоз, сцепление, дроссельная заслонка; рычаг переключения передач; проводная линия связи; CAN линия связи (рисунок 12).

| САМ Управлкощяй! : 1 иолувь р ') кнопкч

I.___I и.___.-1

, 1 ШЮЕСДК. . [ ЛЯККЯ -—с-^и .............

I__1

Тормоз, | сцепление, I дроссель I

СА1

АН Глт/АрТ!

-] Корсбча

; передач (

Рычаг (

переключения передач

слч] А85 I Е$Р I

ели

I—

8С-М

САМ | Комбинация ( приборов

Рисунок 12 - Модули системы регулирования скорости движения автомобиля с электромеханической энергоустановкой.

В качестве примера, на рисунке 13 приведены смоделированные и реальные диаграммы характеристик работы системы регулирования в режиме поддержания скорости.

Моделирование и реализация системы изменения фаз газораспределения (УУТ) автомобилей с КЭУ. При разработке и моделировании алгоритма системы управления двигателя с УУТ разработчики сталкиваются с проблемой синхронизации зубчатого диска коленчатого вала и распределительного вала, а также определения текущего положения распределительного вала, которое является основным входным параметром для алгоритма управления двигателя с изменяемыми фазами. Именно этот параметр используется для расчета уставки положения распредвала в алгоритме ПИД регулирования.

Для решения задачи, применены программно-аппаратные алгоритмы синхронизации коленчатого вала и распредвала. Система использует входные сигналы от датчика положения коленчатого вала (ДПКВ) для определения текущего положения поршней в цилиндрах, расчета момента подачи искры зажигания и момента подачи топлива. По сигналу с датчика фазы (ДФ) определяется текущее положение распредвала и номер такта двигателя для быстрой синхронизации.

Рисунок 13 - Режим поддержания скорости в функции времени 1 - величина уставки для режима поддержания скорости, км/ч (шкала А); 2 - кривая реальной скорости автомобиля, км/ч (шкала Ц); 3 - дифференциальная скорость автомобиля, км/ч (величина рассогласования скорости, шкала В); 4 - «фильтрованная» скорость, км/ч (шкала О); 5 - процент нажатия на педаль, % (шкала О) Казовая синхронизация по коленчатому валу, обеспечивается реализацией соединения группы таймеров и подключением к ним регистра захвата/перезагрузки (Сарге!) (рисунок 14). Таймер Т1 предназначен для отсчета периода следования зубьев, а Т2 предназначен для генерации виртуальных дискретных зубьев, разбивающих период следования зубьев Т,у6 на 8 или 16 дискретных зубьев с длительностью чередования Тд„„р 5уП. Разбитие на дискретные зубья требуется для обеспечения требуемой точности синхронизации впрыска и времени накопления энергии искры зажигания.

Рисунок 14 - Структура модуля синхронизации по сигналу с датчика положения коленчатого вала

Таймер Т1 инициализируется сразу после активизации контроллера и ик-крементируется на каждом такте с частотой /п, определяемой предделителем системной частоты для таймера Т1. Таймер настроен на прерывание по переднему фронту от зуба коленчатого вала и имеет высокий приоритет.

Таймер Т2 инициализируется одновременно с запуском таймера Т1. После получения значения Сарге! он заполняет свой счетный регистр и декремен-тируегся на каждом такте с частотой определяемой предделителем системной частоты для таймера в 8 или 16 раз большей, чем частота тактирования таймера Т1. После каждого обнуления он вновь заполняется текущим значением регистра Сарге1.

Величина Сарге1 определяет длительность периода чередования дискретных зубьев Тзу6, которая вычисляется по формуле

Т?уб= СаргеI X (1/Гп) (24)

В основу системы синхронизации заложена работа таймера ОРТ (рисунок 15), который позволяет, прежде всего, произвести синхронизацию по зубчатому колесу коленчатого вала. В модуле ОРТ имеется, как правило, два таймера. Первый таймер считает в сторону увеличения с заданной частотой Вто-

рой таймер Т2 настроен на частоту в восемь раз больше, чем таймер Т1. Назначение второго таймера это получение дополнительных дискретных зубьев, которые служат опорными точками при вычислении времени накопления искры зажигания и для определения времени открытия топливных форсунок.

Синхронизация распредвала с коленчатым валом выполняется по задним фронтам сигнала с зубчатого колеса распределительного вала (рисунок 15). Для того чтобы вычислить текущее положение коленчатого вала требуется определение нескольких параметров: номера зуба коленчатого вала, после которого произошло программно-аппаратное прерывание сигнала от распредвала, значения регистра таймера в момент прерывания от распределительного вала, номера такта, накопленного значения количества виртуальных дискретных зубьев.

Стал дягчшл *-< »*".

Сигнал ДЛГ"ИК> 1Я

Угол положения; коленчатого вала

Рисунок 15 - Диаграмма синхронизации коленчатого и распределительного вала ДВС автомобиля с КЭУ

Моделирование и реализация электронной системы управления «Старт -Стоп» АКЭУ. Система «Старт-Стон» предназначена для снижения вредного техногенного воздействия АКЭУ на окружающую среду путем повышения эффективности работы ДВС. При этом достигается снижение расхода топлива и вредных выбросов в атмосферу, за счет снижения времени работы двигателя в режиме холостого хода, а также частичной рекуперации энергии при движении накатом и торможении. Дополнительно система позволяет оптимизировать энергобапанс автомобиля и увеличить ресурс систем электропитания и пуска, независимо от индивидуального характера вождения и условий эксплуатации АКЭУ.

Предложенная электронная система управления, структура модели которой приведена на рисунке 16, позволяет выполнять быстрые пуски, в результате которых снижается объем вредных выбросов и уменьшается время работы электростартера, производится подача соответствующей топливовоздушной смеси и эффективный расчет угла опережения зажигания. «Старт - Стоп» работает под управлением электронной системы управлением двигателя (ЭСУД). Контроллер ЭСУД выполняет функцию диагностики датчиков системы, а индикация отказов в системе реализована через комбинацию приборов. Контроллер регистрирует коды неисправностей и передает их по запросу диагностического оборудования.

режСтмп ....:•:<•.: • ре*.Стся

глодепь температуры

Д&1ГЗТ8ЛЯ

мвдель осгэпзвки рвла теля а режиме "Старт Ста'

Модель уп£|08леиир стартером и топгыеныи насосйм е режнмэ "Старг-Сгол"

Рисунок 16 - Структура модели электронной системы управления «Старт-

Стоп»

Для управления системой в программном обеспечении ЭСУД предусмотрены 4 основных модуля: модуль формирования сигнала для активизации процесса остановки двигателя; модуль формирования сигнала «Старт» предназначенного для активизации процесса разрешения пуска двигателя; модуль контроля заряда батареи; модуль управления генераторной установкой.

Интеллектуальный модуль генераторной установки с дополнительным регулятором напряжения в совокупности с системой «Старт — Стоп» дает возможность снизить просадки напряжения в системе при пуске до 5% от номинального значения. В АКЭУ, не оснащенных подобной системой, просадки напряжения достигают 14%.

Сравнительный анализ полученных при моделирован™ кривых изменения напряжения в режиме пуска ДВС АКЭУ с системой «Старт - Стоп» и без нее представлен на рисунке 17. График стабилизированного напряжения (рисунок 17), в сравнении с графиком изменения напряжения АКЭУ без системы «Старт - Стоп», наглядно демонстрирует достоинства комплекса включающего модуль интеллектуальной генераторной установки с дополнительным регулятором напряжения.

напряжения

На рисунке 18 представлены диаграммы пуска АКЭУ с системой «Старт - Стоп», снабженной интеллектуальным датчиком положения коленчатого вала и АКЭУ без исследуемой системы. Анализ диаграммы показывает, что у АКЭУ с системой «Старт - Стоп» обеспечивается сокращение времени пуска более чем на 30% при большей стабильности уровня напряжения по сравнению с обычной системой управления.

Рисунок 18 - Диаграммы реализации режима «быстрый пуск» для АКЭУ с системой «Старт - Стоп» и без нее

В пятой главе на основе комплексного анализа методов измерения качества и надежности автомобилей на этапах жизненного цикла, проводится разработка концепции повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Перспективные модели расчета качества автомобилей в гарантийной эксплуатации (таблица 2) представляют собой производные от модели СМР (качество в гарантии по группе месяцев эксплуатации). В классическом варианте, используемом передовыми автопроизводителями, расчет проводится по формуле:

У"_ X СМ™/оо = =^— -1000 N

(25)

где СМРХю - количество отказов приходящихся на 1000 автомобилей, определенного месяца производства с /-м месяцем эксплуатации.

X, — количество накопленных отказов для каждой из систем автомобиля;

N - общее количество исследуемых автомобилей, за данный период.

Использование электронной базы данных по гарантийным отказам автомобилей позволяет получить полезную информацию о надежности основных систем и узлов. Однако, для полной оценки показателей качества и надежности в условиях непрерывно растущей конкуренции, подобная концепция уже не является достаточной и всеобъемлющей. Оценка удовлетворенности владельцев автомобилей должна стать неотъемлемой частью при исследовании показателей надёжности.

Анализ методов измерения качества и надежности автомобилей показывает, что, к сожалению, на сегодняшний день не существует универсальных и

наиболее полных инструментов для оценки положения продукции в рейтинге качества и надежности.

Таблица 2 - Перспективные модели расчета показателей качества автомобилей

Наименование показателя Временной период Метод расчета Применимость

1 2 3 4

Модель [РТУ. Отказы по группе месяцев наблюдения По дате выпуска ЭМБ и АКЭУ (по дате продажи). Количество отказов на 1000 проданных ЭМБ и АКЭУ Для анализа тренда отказов по месяцам продажи (от 0 до 36 и т.д.)

Модель ШУО Блокирующие отказы по группе месяцев наблюдения По дате выпуска ЭМБ и АКЭУ (по дате продажи). Количество блокирующих отказов на 1000 проданных ЭМБ и АКЭУ по группе месяцев анализа Для анализа тренда блокирующих отказов продукции (от 0 до 36 месяцев и т.д.)

Модель с/у. Уровень затрат по группе месяцев наблюдения По дате выпуска ЭМБ и АКЭУ. Уровега» затрат в руб. на устранение отказов в эксплуатации на 1000 проданных ЭМБ и АКЭУ по группе месяцев анализа Для анализа тренда затрат на устранение отказов ЭМБ и АКЭУ в эксплуатации (отО до 36 месяцев и т.д.)

Модель Р01. Отказы выявленные на этапе предпродажной подготовки автомобилей По дате выпуска ЭМБ и АКЭУ. Количество отказов на 1000 автомобилей выявленных на этапе предпродажной подготовке. Используется для анализа динамики отказов продукции перед продажей потребителям

Модель Т50. Отказы по группе недель наблюдения По дате выпуска ЭМБ и АКЭУ (по дате продажи). Количество отказов на ЭМБ и АКЭУ выявленных в течении первых месяцев эксплуатации. Используется для оперативного анализа динамики отказов продукции в течении первых месяцев эксплуатации.

Исследование удовлетворенности потребителей надежностью автомобилей посредством анкетирования позволяет более полно оценить уровень качества и надежности автомобилей на различных этапах в период эксплуатации от 1 до 46 месяцев. Получаемая информация главным образом не может быть описана формализованным кодификатором отказов. Она, как более глубокая и качественная, должна пройти этап аналитического исследования, по результатам которого формируется свой уникальный кодификатор удовлетворенности.

Определение количественного показателя удовлетворенности (уровень жалоб по месяцам эксплуатации для автомобилей с определенной датой изготовления), проводится по формуле:

Е%о = —--1000, (26)

N

где Е%о, - уровень жалоб потребителей к качеству и надежности автомобилей с определенной датой выпуска и месяцем эксплуатации (на 1000 автомобилей);

5, — количество накопленных жалоб для каждой из систем автомобиля;

Л'-общее количество исследуемых автомобилей, заданный период.

Рисунок 19 - Структурная схема модели концепции повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ

Наиболее эффективным методом совместного исследования данных по гарантийным отказам АКЭУ и ЭМБ и информации поступающей по линии технического маркетинга, является разработанный метод перекрестного анализа проблем. Сущность метода заключается в аналитическом сопоставлении количественно-качественной информации поступающей из различных источников. Реализация метода в рамках межфункционального экспертного анализа обеспечивает возможности глубокого исследования качества и надежности АКЭУ и ЭМБ.

На основании вышеизложенного, разработана модель концепции повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ (рисунок 19).

Модель отражает взаимодействие процессов маркетинга, проектирования, производства и эксплуатации на основе реализации комплексной оценки качества и надежности автомобилей с электромеханическими энергоустановками. Концепция служит проводником стратегического планирования в области качества автомобилей с электромеханическими энергоустановками.

В шестой главе разработан комплекс программных инструментов реализующих функции анализа и прогнозирования эффективности мероприятий, направленных на повышение эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ.

Мониторинг результативности и эффективности мероприятий по корректирующим воздействиям является неотъемлемой частью современных систем менеджмента качества, отвечающих требованиям стандартов ИСО 9001, ИСО/ТУ 16949.

Прогнозирование эффективности мероприятий но улучшению комплексных показателей надежности в производстве.

Необходимыми показателями для организации процесса прогнозирования являются: Тв - дата внедрения мероприятий но повышению надежности; 0(1, Ккод.отк.) - уровень отказов автомобилей с датой выпуска I (день) по коду отказа Ккод.отк.; ZO(t, Ккод.отк.) - уровень средних затрат на устранение отказов с заданным кодом отказа Ккод.отк. на автомобилях с датой выпуска 1

Расчет затрат. Вычисление характеристик отказа до внедрения мероприятий.

1. Расчет величины 0(Тв-30<1 <Тв-1, Ккод.отк.),

2. Расчет величины 20(Тв-30<1 <Тв-1, Ккод.отк.).

Расчет характеристик отказа после внедрения мероприятий по повышению надежности.

3. Расчет величины 0(Тв+1<1 <Тв+30, Ккод.отк.).

4. Расчет величины гО(Тв+1<1 <Тв+30, Ккод.отк.).

5. Вычисление изменения уровня отказов:

ДО= 0(Тв-30<1 <Тв-1, Ккод.отк.) - Б(Тв+1<1 <Тв+30, Ккод.отк.). (27)

6. Вычисление изменения уровня затрат на устранение отказов

А20 -- 20(Тв-30<1 <Тв-1, Ккод.отк.) - гО(Тв+1<1 <Тв+30, Ккод.отк.). (28)

Оценка эффективности повышения надежности автомобилей с учетом изменения цены и удовлетворенности потребителей. Методика разработана с целью поиска оптимального решения при повышении качества и надежности автомобилей с учетом цены применяемых комплектующих изделий и удовлетворенности потребителей через предложенный интегрированный коэффициент лояльности (Плоял.).

Интегрированная оценка лояльности Плоял. по каждой анкете рассчитывается по формуле

Плоял = К1х(Хг+(1°"Х2}) + КЗ х ХЗ + К4 х Х4 4- К5 х Х5 + Кб X Х6, (29) 2

где Х£ - усредненные оценки по ответам на соответствующие группы вопросов по результатам анкетирования; К£ - коэффициенты весомости по группе вопросов анкетного комплекса оценки лояльности потребителей.

Методика расчета снижения затрат по сложным рекламациям по результатам внедрения мероприятий по улучшению надежности автомобилей. В качестве источника информации по сложным рекламациям может выступать специализированная информационная система, связывающая предприятия дилерской сети и автопроизводителя. В рамках системы дилер оперативно направляет информацию о кризисных ситуациях связанных с обнаружением соответствующих отказов.

Для реализации методики требуются следующие количественные показатели: Тв - дата (месяц) внедрения мероприятий по улучшению надежности; М1 — база (множество) номеров автомобилей, на которые поступили сложные рекламации за 6 месяцев до внедрения мероприятий; К1 - количество всех отказов, имеющихся в базе данных по гарантии на автомобили множества М1\ 20СР(М1) - общие затраты на множество автомобилей М1 из базы данных

сложных рекламаций; К1 (Ккод.отк.) - общее количество отказов с кодом отказов Ккод.отк. имеющихся в базе данных по гарантии на автомобили из множества М1\ М2 - множество номеров автомобилей, на которые поступили сложные рекламации за 6 месяцев после внедрения мероприятий по улучшению надежности; К2 - количество всех отказов имеющихся в базе данных по гарантии на автомобили множества М2; 20СР(М2) - общие затраты на множество автомобилей М1 из базы сложных рекламаций.

Расчет величины затрат по сложным рекламациям, приходящихся на коды отказов Ккод. опт. до внедрения мероприятий:

гОСР(К1(Ккод.отк.)) = г°"ЧМ1) х К1 (Ккод.отк.). (31)

Расчег величины затрат по сложным рекламациям, приходящихся на отказы с кодом Ккод.отк. после внедрения мероприятий:

70СР(К2(Ккод.отк.)) = гос5(М2)хК2(Ккод.отк.). (32)

К2

Изменение затрат:

ЛгОСР = 20СР(К1{Кко1\. отк.)) - £ОСР(К2(Ккод.отк.))- (33)

Комплексное прогнозирование затрат на ремонт гарантийных автомобилей с электромеханическими энергоустановками необходимо для формирования бюджета на гарантию новых ЭМБ и АКЭУ.

Средняя стоимость устранения отказов ЭМБ и АКЭУ на весь срок гарантии рассчитывается по формуле

(34)

где I - средняя стоимость устранения отказов ЭМБ и АКЭУ на весь срок гарантии, руб.;

- полная сумма затрат на устранение отказов в автомобилях с электромеханическими энергоустановками, выпущенных за отчетный месяц, руб.;

V - количество выпущенных ЭМБ и АКЭУ за отчетный месяц, шт.

Полная сумма затрат на устранение отказов автомобилей с электромеханическими энергоустановками состоит из двух частей: фактических затрат и суммы остатка.

Полная сумма затрат рассчитывается по формуле:

где ~ фактические затраты /- го месяца выпуска, руб.;

- сумма остатка (прогнозируемая) /- го месяца выпуска, руб.

Фактические затраты - это затраты фактически предъявленные автопроизводителю на момент проведения расчета:

2'ф=±2, (36)

у-о

где г' - фактические затраты /-го месяца выпуска в ] -м периоде наблюдения, руб.

Сумма остатка - это затраты, которые будут предъявлены автопроизводителю в будущем, до окончания гарантии (прогноз). Она рассчитывается в соответствие с распределением затрат на ЭМБ и АКЭУ с завершенной гарантией:

1> (37)

где ¿/^-суммарная доля остатка /- го месяца выпуска, %. Суммарная доля остатка рассчитывается по формуле:

¿1 = Ы- (38)

у-о

где - доля средних затрат базового периода выпуска в ] -м периоде наблюдения, %, которая определяется по выражению:

(¿г^Шг 09)

/ У-1

где 2, ~ средние затраты базового периода выпуска в ] -м периоде наблюдения, руб.

Средние затраты базового периода выпуска рассчитывается по формуле:

г^Еа/г. (40)

где 2, -затраты базового периода выпуска в ¡-м месяце выпуска, руб.

Предложенный комплекс программных методов для анализа и прогнозирования эффективности мероприятий по повышению эксплуатационных характеристик автомобилей с электромеханическими энергоустановками позволяет дать оценку эффективности проектных и организационно-технологических решений по мнгофакторному критерию, впервые учитывающему в качестве одного из параметров удовлетворенность потребителей качеством автомобиля. Методика на новом уровне позволяет прогнозировать затраты производителя на ремонт ЭМБ и АКЭУ в гарантийный период.

Аналитический метод перекрестного анализа информации о качестве ЭМБ и АКЭУ в эксплуатации, позволяет формировать наиболее полный перечень проблем надежности АТС, исходя из сопоставления и определения весомости данных об отказах, которые поступают по корпоративным каналам связи автопроизводителя и уровня воспринимаемого качества, полученного из анализа анкетных комплексов технического маркетинга.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

При решении задачи создания системы научно-практических инструментов и средств, направленных на повышение эксплуатационной эффективности ЭМБ и АКЭУ получены следующие научные и практические результаты. 1. Разработаны, в рамках единого комплекса:

- Математическая модель циклического движения автомобиля с КЭУ, функционально ориентированная на моделирование городского цикла движения ТС с учетом замедления и торможения с рекуперацией энергии.

- Математическая модель энергоемких накопителей гибридных энергоустановок, учитывающая, в отличие от известных моделей, интенсивность токов разрядки (малых, средних и больших) и позволяющая с высокой точностью рассчитывать остаточный заряд батареи. Модель адекватна для свинцовых, литий-ионных и никель-металл-гидридных тяговых аккумуляторных батарей и может быть использована для выбора тяговой аккумуляторной батареи ЭМБ и АКЭУ и их силового электрооборудования. Относительная погрешность аппроксимации остаточного заряда и разрядных токов по модели не превышает 1,14 %.

2. Решены задачи по математическому моделированию и обеспечению оптимального управления электрическими машинами в тяговых приводах ЭМБ и АКЭУ, обеспечивающие заданный режим движения ТС при минимальном для этого режима уровне потерь в электродвигателе для всех допустимых значений момента нагрузки и частот вращения с учетом ограничений по напряжению, току и мощности, потребляемой от источника энергии.

3. Разработан комплекс имитационных моделей электронных систем управления движением автомобилей с электромеханическими энергоустановками включающий системы регулирования скорости движения, изменения фаз газораспределения (УУТ) и систему управления «Старт - Стоп», сопряженные с системой управления тяговым электроприводом. Комплекс обеспечивает повышение эффективности проектирования АКЭУ, за счет виртуализации сложных алгоритмов работы ДВС и систем управления тяговыми электроприводами, а также позволяет в автоматизированном режиме формировать математические программы управления, реализуемые в контроллере электронной системы управления двигателем (ЭСУД) автомобиля.

4. Предложен новый критерий, отражающий уровень удовлетворенности потребителей качеством и надежностью ЭМБ и АКЭУ в эксплуатации (Е%о). Критерий через систему количественно-качественной оценки обеспечивает гармоничное развитие аналитического комплекса мониторинга и прогнозирования данных поступающих от потребителей и сервисных служб.

5. Определена группа перспективных количественных показателей, которая в совокупности с критерием Е%о, формирует базу концепции повышения эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ. Применение концепции обеспечения качества и надежности ЭМБ и АКЭУ существенно расширяет спектр аналитических инструментов качества и создает предпосылки для повышения полноты анализа данных о надежности автомобилей в эксплуатации, а также улучшает оперативность решения конструкторских, технологических и производственных проблем в области качества и надежности.

6. Разработана система математических моделей и программ, реализующих количественно-качественную оценку эксплуатационных характеристик ЭМБ и АКЭУ с использованием данных о надежности и ремонтопригодности. Применение моделей и программ в практике предприятий автомобильной промышленности обеспечивает повышение эффективности процессов управления надежностью автомобилей с электромеханическими энергоустановками в эксплуатационный период жизненного цикла.

7. Разработан метод прогнозирования стоимостных показателей гарантийного ремонта разрабатываемых ЭМБ и АКЭУ, через введение показателя средней стоимости устранения отказов АТС за весь период гарангийной эксплуатации. Применение метода обеспечивает повышение эффективности процесса формирования бюджета на гарантию ЭМБ и АКЭУ за счет разделения показателя средней стоимости на фактические и прогнозные затраты по группам АТС.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Перечень работ, опубликованных в изданиях входящих в перечень ВАК

1. Строганов В.И. Электропроводность пламени и скорость сгорания топ-ливно-воздушпой смеси в двигателе с искровым зажиганием / В. И. Строганов, С. И. Будаев, П. В. Ивашин, А. Л. Шайкин, В. В. Смоленский, А. В. Сурнов // Автотракторное электрооборудование. - 2004. - №3. - С. 42-44.

2. Строганов В.И. Сравнительная оценка трансмиссий гибридного автомобиля / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов // Автотракторное электрооборудование. - 2004. - №5. - С. 20-22.

3. Строганов В.И. Проблемы гибридного автобусостроения / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов // Автотракторное электрооборудование. - 2004. -№8. -С. 30-33.

4. Строганов В.И. Итоги и перспективы развития электромобилей и автомобилей с гибридными силовыми установками / В. И. Строганов, В. Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2012. - №2. - С. 2-8.

5. Строганов В.И. Концепция обеспечения качества и надежности электромобилей и автомобилей с гибридной силовой установкой / В. И. Строганов, В. Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2012. -№5-6.-С. 49-55.

6. Строганов В.И. Оперативные показатели надежности электрооборудования автомобилей // В. И. Строганов, В. Н. Козловский, А. В. Заятров // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2013. — №1. - С. 43-45.

7. Строганов В.И. Удовлетворенность потребителя - инструмент повышения конкурентоспособности продукции отечественного автомобилестроения // В. И. Строганов, В. Н. Козловский // Автомобильная промышленность. -2013.-№2,-С. 1-6.

8. Строганов В.И. Комплексы количественных показателей, применяемые при организации мониторинга качества легковых автомобилей в эксплуатации // В. И. Строганов, В. Н. Козловский // Автомобильная промышленность. -2013.-№4. С. 4-8.

9. Строганов В.И. Обеспечение качества и надежности электрооборудования автомобиля с комбинированной силовой установкой на этапах проектирования и производства // В. И. Строганов, В. Н. Козловский // Электротехнические и программные комплексы и системы. - 2013. -№ 1. - С. 21-30.

10. Строганов В.И. Комплексная оценка удовлетворенности потребителей качеством автомобилей // В. И. Строганов, В. Н. Козловский, С. И. Клейменов // Стандарты и качество. - 2013. -№5. - С. 92-94.

П. Строганов В.И. Модели аналитических исследований качества и надежности легковых автомобилей в эксплуатации // В. И. Строганов, В. Н. Козловский, С. И. Клейменов // Автомобильная промышленность. - 2013. - №9 -С. 1-6.

12. Строганов В.И. Электронная система регулирования скорости движения автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости //В. И. Строганов, В. В. Дебелов, В. В. Иванов, В. Е. Ютт, В. Н. Козловский // Грузовик. -

2013. -№12. - С.19-24.

13. Строганов В.И. Модель ремонтопригодности как инструмент прогнозирования качества и надежности легкового автомобиля // В. И. Строганов, В. Н. Козловский// Автомобильная промышленность. -2013. -№11. - С. 19-21.

14. Строганов В.И. Моделирование электронной системы регулирования скорости движения легкового автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости // В. И. Строганов, В. В. Дебелов, В. Н. Козловский, В. В. Иванов // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2013. - №6. - С.2-8.

15. Строганов В.И. Ключевые аспекты изменения в автомобильной промышленности в контексте развития электротехнологий // В. И. Строганов, В.Н. Козловский, В.Е. Ютт // Электроника и электрооборудование транспорта. —

2014. - № 1. - С.2-6.

16. Строганов, В.И. Проблемы и тенденции проектно-технологического развития электромобилей // В. И. Строганов, В.Н. Козловский, В.И. Воловач // Автомобильная промышленность. -2014. -№4. - С.1-6.

17. Строганов, В.И. Комплекс электронных систем управления движением легкового автомобиля с комбинированной силовой установкой. Часть 1. // В. И. Строганов, В.Н. Козловский, В.В. Дебелов, М.А. Пьянов // Электротехнические и информационные комплексы и системы.-2014. -№1. -С.40-49.

18. Строганов, В.И. Анализ основных проектных решений при разработке электромобилей //В. И. Строганов, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. -2014. -№2. - C.I0-15.

19. Строганов, В.И. Аналитическое моделирование тяговой системы электромобилен и автомобилей с комбинированной силовой установкой // В.И. Строганов, В.Н. Козловский, А.Г. Сорокин А.Г., Л.Н. Мифтахова // Вестник Казанского технологического университета. -2014. - №7. - С. 107-113.

20. Строганов, В.И. Математическое моделирование основных процессов электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой // В.И. Строганов, В.Н. Козловский, А.Г. Сорокин А.Г., Л.Н. Мифтахова // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - №7. -С. 129-133.

21. Строганов, В.И. Концепции развития электромобилей // В. И. Строганов, В. Н. Козловский, М.А. Пьянов // Грузовик. - 2014. -№5. - С.7-17.

22. Строганов, В.И. Комплекс электронных систем управления движением легкового автомобиля с комбинированной силовой установкой. Часть 2. // В.

И. Строганов, В.Н. Козловский, В.В. Дебелов, М.А. Пьянев // Электротехнические и информационные комплексы и системы. -2014. - №2. - С. 19-29.

23. Строганов, В.И. Ресурсное и инфраструктурное обеспечение процессов жизненного цикла электромобилей // В. И. Строганов, В.Н. Козловский // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2014. -№3. - С.6-9.

24. Строганов, В.И. Моделирование электронной системы VVT управления двигателем легкового автомобиля // В. И. Строганов, В.Н. Козловский, В.В. Дебелов, М.А. Пьянов // Электроника и электрооборудование транспорта. -2014. -№4. - С.5-13.

Монографии

25. Строганов В.И. Инновационные методы исследования качества и надежности электромобилей и автомобилей с гибридной силовой установкой : монография / В. И. Строганов, В. Н. Козловский. - М.: ФГБОУ ВПО «Московский автомобилыю-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», -2012.-228 с.

26. Строганов В.И. Аналитические исследования качества автомобилей в эксплуатации : монография / В. И. Строганов, В. Н. Козловский. - «Palmarium Academic Publishing», AV Akademikerverland «GrnbH&Co.», Deutschland, 2013. -140 c.

27. Строганов В.И. Моделирование систем электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой в процессах проектирования и производства : монография / В. И. Строганов, В. Н. Козловский. - М.: ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», -2014.-264 с.

Перечень работ, опубликованных в других изданиях

28. Строганов В.И. Расчет энергетики гибридного автомобиля последовательно - параллельной архитектуры / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, А. В. Филипков, В. Н. Луценко // межвуз. сб. научн. тр. «Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона». - Тольятти : ТолПИ. - 2001. - Вып. 4, часть 2.-С. 98-107.

29. Строганов В.И. Гибридная силовая установка типа «СПЛИТ» / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, В. И. Губа// межвуз. сб. научн. тр. «Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона». - Тольятти : ТолПИ. - 2001. -Вып. 4, часть 2.-С. 107-111.

30. Строганов В.И. Выбор трансмиссии гибридного автомобиля / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, В. И. Губа// межвуз. сб. научн. тр. «Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона» - Тольятти : ТолПИ. - 2001. -Вып. 4, часть 2.-С. 111-119.

31. Строганов В.И. Методика построения параметрических характеристик ДВС / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, А. В. Филиппков, В. Н. Луценко // межвуз. сб. научн. тр. «Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона». - Тольятти : ТолПИ. - 2001. - Вып. 4, часть 2. - С. 119-127.

32. Строганов В.И. Бортовые энергоустановки внутрицеховых транспорт-ньк средств / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, С. А. Пионтковская, В. В. Бойко// межвуз. сб. научн. тр. «Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона». - Тольятти : ТолПИ. - 2001.-Вып. 4, часть 2.-С. 414-421.

33. Строганов В.И. Алгоритм управления ступенчатой автоматической трансмиссией / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, В. Н. Луценко, В. И. Губа, А. Н. Прохоров // материалы Всерос. научно-техн. конф. «Технический вуз - наука, образование и производство в регионе». - Тольятти. - 2001, часть 2. - С. 272-275.

34. Строганов В.И. Алгоритм управления системой «двигатель - трансмиссия» /' В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, В. Н. Луценко, В. И. Губа, А. Н. Прохоров // материалы Всерос. научно-техн. конф. «Технический вуз - наука, образование и производство в регионе». - Тольятти. - 2001, часть 2. - С. 275276.

35. Строганов В.И. «Ока - электро» с емкостным накопителем энергии / В. И. Строганов, А. К. Макаров, А. Б. Петленко, С. А. Корчак // тезисы докл. междунар. научн. симп. «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров». - М.: МГТУ "МАМИ". - 2000. - С. 39-41.

36. Строганов В.И. Автономные источники питания напольного внутризаводского электротранспорта / В.И. Строганов, Д. И. Гурьянов, С. А. Пионтковская, А. К. Романов // Наука-производству. - 2001. - №7. - С. 29-32.

37. Строганов В.И. Алгоритм управления автоматической трансмиссией автомобиля / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, В. И. Губа, А. Н. Прохоров // М.: Машиностроитель. — 2002. -№8. — С. 27-30.

38. Строганов В.И. Современные энергоустановки гибридных автомобилей / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов / материалы междунар. научно-техн. конф. «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров» // М.: МГТУ «МАМИ». - 2002. - С. 128134.

39. Строганов В. И. Алгоритм управления автоматической трансмиссией легкового автомобиля / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, В. И. Губа, А. Н. Прохоров // Машиностроитель. - 2003. -№1. - С. 42-46.

40. Строганов В. И. Гибридная силовая установка городского экобуса / В. И. Строганов // Объединенный научный журнал. - 2003. -№7. - С. 62-67.

41. Строганов В. И. Двигатель внутреннего сгорания в составе гибридной силовой установки / В. И. Строганов, А. Л. Шайкин, Д. И. Гурьянов // Объединенный научный журнал. - 2003. - №7. - С. 56-59.

42. Строганов В. И. Построение многопараметровых характеристик двигателя автомобиля / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов, А. Л. Шайкин // Объединенный научный журнал. - 2003. - №9. - С. 53-57.

43. Строганов В. И. Энергетика гибридного микроавтобуса / В. И. Строганов // Объединенный научный журнал. - 2003. - №9. - С. 48-52.

44. Строганов В. И. Трансмиссии гибридных автомобилей / В. И. Строганов// Объединенный научный журнал. -2003. -№10.-С. 67-71.

45. Строганов В. И. Массогабаритные характеристики гибридных силовых установок автомобиля / В. И. Строганов, Д. И. Гурьянов // Объединенный научный журнал. - 2003. - №10. - С. 52-56.

46. Строганов В. И. Электропроводность пламени и средняя скорость сгорания в заключительной фазе / В. И. Строганов, П. В. Ивашин, Л. JI. Шай-кин, Т. А. Прокопович // Наука-производству. - 2004. -№4. - С. 5-6.

47. Строганов В. И. Ионный ток в пламени и скорость сгорания топливно-воздушной смеси в двигателе с искровым зажиганием / В. И. Строганов, С. И. Будаев, П. В. Ивашин, A. J1. Шайкин, В. В. Смоленский, А. В. Сурнов // сб. на-учн. трудов «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» : в 5 т. / 26-28 мая 2004 / - Тольятти : ТолГУ. - 2004. - Т.4. С. 78-82.

48. Строганов В. И. Взаимосвязь электропроводности пламени, средней скорости сгорания и концентрации несгоревших углеводородов в ОГ бензиновых двигателей / В. И. Строганов, П. В. Ивашин, А. Л. Шайкин, П. В. Коломиец // сб. научн. трудов «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» : в 5 т. / 26-28 мая 2004 / - Тольятти : ТолГУ. - 2004. - Т.4. С.83-90.

49. Строганов В. И. Ионный ток в пламени и средняя скорость сгорания в заключительной фазе / В. И. Строганов, П. В. Ивашин, А. Л. Шайкин, Т. А. Прокопович, Н. А. Шайкина // сб. научн. трудов «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» : в 5 т. / 26-28 мая 2004 / - Тольятти : ТолГУ. - 2004. - Т.4. С.91-98.

50. Строганов В. И. Математическое моделирование аккумуляторов при разряде их токами от холостого хода до короткого замыкания / В. И. Строганов, Нгуен Куанг Тхиеу, Д. И. Гурьяно // Наука-производству. - 2004. - №8. - С. 6668.

51. Строганов В.И. Комбинированная установка городского экобуса / В. И. Строганов, В. Е. Ютт // сб. научн. трудов «Новые технологии в автоматизации управления». - М.: МАДИ - 2006. - С. 87-92.

52. Строганов В.И. Перспективные системы оценки эффективности мероприятий по улучшению качества и надежности электромобилей и автомобилей с гибридной силовой установкой / В. И. Строганов, В. Н. Козловский // Школа университетской науки : парадигма развития. - Тольятти : ПВГУС. - 2012. -№3. - С. 87-93.

53. Строганов В.И. Алгоритм реализации компаний по индивидуальному отзыву автомобилей при возникновении проблем надежности / В. И. Строганов, В. Н. Козловский // сборник статей 9 международной научной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем». -Тольятти : ПВГУС. -2012. -С. 102-106.

Личный вклад автора. В написанных в соавторстве работах [1-8, 18-20, 28-32, 41-50] автору принадлежат постановка задачи и разработка математических моделей, расчеты, обобщения и выводы, в [9-11, 15, 16, 21, 23, 25, 26, 5153] - разработка концепции и обобщение результатов, в [12-14, 12-14, 17, 22, 24, 27, 33, 34-39] - новые направления реализации комплекса имитационных моделей.

Автореферат отпечатан в соответствие с решением диссертационного совета Д212.217.04 ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» протокол № 8 от 05 ноября 2014г.

Заказ № 899. Тираж 150 экз.

ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» Отдел типографии и оперативной полиграфии 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244