Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск
Том 19, № 1 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2020-19-1

Материалы 16-го Европейского автомобильного конгресса 

5-11 410
Аннотация

Растущее разнообразие вариантов транспортных средств, законодательные требования по сокращению выбросов CO2 ими, инновации в области технологий трансмиссии в сочетании с усиливающимся давлением, направленным на сокращение расходов, ставят новые задачи перед участниками автомобильного сектора. Внедрение оптимизированных процессов разработки и производства поддерживает эффективное решение этих проблем. Одним из важных аспектов является повышение эффективности инженерных решений за счет оптимизации всего процесса разработки кузова и управления данными. Исследовательская деятельность сосредоточена на процессах обмена данными на этапах проектирования, моделирования и производства в различных средах САх. Это касается постоянно меняющихся граничных условий и требований к разработке кузовов автомобилей, включая, помимо прочего, внедрение новых материалов и их комбинаций, а также новых технологий сборки. С точки зрения поставщика автомобильной техники, необходимо учитывать дополнительные факторы, вызванные различными средами проведения разработки, которые обусловлены потребностями пользователя. Чтобы решить эти проблемы, нужно изучить стратегии обмена данными между ОЕМ-производителями (ОЕМ – производитель оригинального оборудования) и поставщиками автомобилей с использованием различных инструментов. В статье представлен оптимизированный процесс обмена данными на основе САD (компьютерное проектирование) между различными средами CAD и CAM (компьютерное производство), который поддерживает разработку всего кузова, включая предоставление необходимых показателей для производственного цикла. Кроме того, оптимизация процессов обмена данными позволяет уменьшить затраты на разработку и улучшить качество продукции.

12-19 345
Аннотация

Срок службы систем тяговых аккумуляторов играет существенную роль в вопросе экономии для парка электрических городских автобусов. В статье представлена модель для анализа и прогнозирования срока службы аккумуляторных батарей электрических городских автобусов. Параметризация модели основана на лабораторных измерениях. Эмпирическая модель старения – неотъемлемая часть трехступенчатой модели аккумуляторов, которая, в свою очередь, является важным компонентом методологии для общего проектирования системы, оценки и оптимизации парка аккумуляторных электрических городских автобусов. В эквидистантном замкнутом контуре моделирования определяются электрические и тепловые нагрузки тягового аккумулятора, используемые в модели старения для расчета SOH (состояния работоспособности) аккумулятора. Замкнутый цикл моделирования также учитывает влияние постоянно меняющегося SOH на динамику вождения транспортных средств. Предлагаемая модель используется в контексте общего проектирования системы; показан пример практического применения. Согласно результатам исследования, оптимальное проектирование системы зависит, помимо прочего, от того, используется или нет моделирование процесса старения. Принимая во внимание старение аккумулятора, системные затраты в рассматриваемом примере могут быть уменьшены до 17 %.

20-33 482
Аннотация

Применение гибридных электрических трансмиссий в автомобильной промышленности – это решение проблемы выбросов и экономии топлива в сравнении с обычными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания. Для достижения желаемых результатов при проектировании гибридного электромобиля необходимо рассматривать различные варианты, учитывая при этом расход топлива и выбросы выхлопных газов. В статье представлен анализ проектирования автомобильной трансмиссии, рассмотрены различные варианты и ситуации, например, целевой цикл движения и степень гибридизации. Pазработаны четыре модели конфигурации трансмиссии (двигатель внутреннего сгорания, серийная, параллельная и комплексная конфигурации гибридной трансмиссии) для небольшого транспортного средства (моторизованный трехколесный автомобиль) с использованием программного обеспечения Model Advisor. Перечисленные конфигурации трансмиссии моделировались с различными циклами движения и разной степенью гибридизации. Во-первых, влияние стратегии управления мощностью транспортного средства и эксплуатационных характеристик всевозможных конфигураций трансмиссии исследуется на основе анализа выбросов выхлопных газов и расходов топлива. Во-вторых, циклы движения масштабируются в соответствии с кинетической интенсивностью и оценивается взаимосвязь между расходом топлива и циклами движения. В-третьих, разработаны три модели расхода топлива, так что расход топлива для реального цикла движения может быть спрогнозирован в отношении каждой конфигурации трансмиссии. Исследования показали, что по сравнению с обычной трансмиссией потребление топлива меньше у гибридных транспортных средств. Испытания дали неожиданный результат: более высокие уровни выбросов CO у гибридных транспортных средств. Кроме того, расход топлива всех четырех трансмиссий указывает на сильную корреляцию со значениями кинетической интенсивности выбранных циклов движения. Выявлено, что при различных циклах вождения в среднем предпочтение по топливу для каждого цикла составило: 23 % – для последовательных, 21 % – для параллельных и 33 % – для комплексных гибридов в сравнении с трансмиссией двигателя внутреннего сгорания. Эксперименты показали, что производительность гибридных конфигураций варьируется в зависимости от цикла вождения и степени гибридизации. В статье определены перспективные направления исследований.

34-42 309
Аннотация

В статье представлены методы испытаний (механические, электрические и оптические) для исследования распыления топлива в двигателях внутреннего сгорания. Оптические методы, техническая визуализация, системы без отображения цели могут быть использованы в лабораторных работах и испытаниях двигателя. Методы визуализации включают в себя съемку со вспышкой и голографию. Их применение ограничено размерами капель для тестирования, которые должны быть более 5 мкм. Методы визуализации имеют преимущество перед методами без отображения цели, потому что они позволяют видеть каплю в той точке и в то время, когда требуется произвести еe измерение. Методы без отображения цели можно разделить на две группы: первая, которая за один раз подсчитывает и измеряет отдельные капли, и вторая, когда одновременно производится измерение большого количества капель. В статье показаны типовые результаты исследований распределения капель по размерам в распылителях топлива. При проведении испытаний по распылению топлива в условиях работы двигателя внутреннего сгорания учитывались размеры капель, их распределение в распылителе, а также принималась во внимание скорость отдельных капель. Для определения качества распыления топлива были выбраны два подсменных диаметра Suter (D32) и Herdan (D43), первый из которых относится к процессу теплообмена, а второй – к процессу сгорания. Лазерный научно-исследовательский комплекс, включающий в себя лазерное оборудование для измерения скорости частиц (PIV), лазерный доплеровский измеритель скорости (LDV) и фазовый доплеровский анализатор частиц (PDPA), использовался для проведения испытаний по распределению распыления двух типов топлива. Распыление, с точки зрения процессов горения и воспламенения, а также уровней выбросов, характеризуется лучшим сменным диаметром D43, значение которого очень близко к средней величине. Наиболее вредными каплями топлива в аэрозоле являются капли крупного размера. Даже несколько таких капель значительно влияют на процесс горения и выброс токсичных компонентов, главным образом NOx.

43-54 285
Аннотация

На начальном этапе разработки нового транспортного средства необходимо учитывать момент неопределенности параметров, поскольку конструкционные работы предполагают отклонения, вызванные сложностью изготовления ряда элементов с соблюдением производственных допусков. Поэтому числовая оценка критических характеристик подвески, таких как долговечность и комфортные условия во время движения, должна проводиться с учетом факторов случайности. В статье предлагается применять многоцелевую методологию оптимизации, которая рассматривает надежность спецификации в качестве одной из задач. С целью прогнозирования конечного результата на основании заданного набора неопределенных, но ограниченных параметров, предлагаемых в процессе оптимизационных итераций, используется адаптивное полиномиальное хаотичное расширение для объединения локального проектирования экспериментов и глобальных поверхностей отклика. Кроме того, чтобы уменьшить количество дополнительных тестов, которые необходимы для построения полиномиального хаотичного расширения, используется алгоритм машинного обучения, основанный на межпроектной корреляционной матрице, для проведения классификации текущих проектных точек с помощью интеллектуального анализа данных и кластеризации. Таким образом, появляется возможность прогнозировать надежность разрабатываемых оптимизированных решений без использования дополнительных моделей. По завершении процесса оптимизации может быть получен фронт Парето между спецификациями и их надежностью, который представляет наилучшее компромиссное решение с поставленными целями. Оптимальный набор на данном фронте классифицируется и может являться ориентиром для проектирования. Примером этого может служить тестирование модели автомобиля с целью оптимизации его глобальной долговечности на основе дорожных ситуаций. При этом статистическое распределение параметров, таких как траектории и скорости, тоже принимается во внимание. Результаты исследований показывают несовместимость между долговечностью шасси и надежностью этого параметра. В данном случае термин «надежность» не означает «прочность». В статье этот термин предполагает, что функционирование является менее чувствительным к каким-либо отклонениям. Кроме того, стохастическая выборка подтверждает правильность прогноза надежности методом применения полиномиального хаотичного расширения и машинного обучения, в основе которого лежит значительное уменьшение количества тестов. Показана эффективность предлагаемого подхода, в частности отмечается возможность экономии расчетных затрат на разработку моделей транспортного средства.

55-62 320
Аннотация

В статье предлагается способ определения рационального подключения двухили трехсекционного тормозного крана к контурам рабочей тормозной системы многоосного колесного транспортного средства с тормозными механизмами типа «симплекс» или «дуо-дуплекс». Цель заключается в том, чтобы определить рациональный вариант подключения контуров рабочей тормозной системы к тормозному крану для обеспечения наивысшей эффективности действия запасной тормозной системы при выходе из строя какого-либо устройства, входящего в состав тормозного привода многоосного колесного транспортного средства. Особенностью рассматриваемого способа является применение метода комбинаторики с учетом особенностей конструкции тормозного крана. Наличие математических взаимосвязей между количеством точек подключения контуров к тормозным механизмам типа «симплекс» или «дуодуплекс» позволяет найти рациональную схему использования контуров тормозного привода многоосного колесного транспортного средства. Определены математические выражения, с помощью которых можно рассчитать число возможных точек подсоединения двухи трехсекционных тормозных кранов к тормозным механизмам «симплекс» или «дуо-дуплекс», установленным на осях многоосного колесного транспортного средства. Для определения количества рациональных вариантов подключения контуров тормозного привода многоосного колесного транспортного средства предложено использовать универсальную математическую зависимость. В графическом виде представлена расчетная схема подключения контуров к двухили трехсекционному тормозному крану тормозных механизмов «симплекс» или «дуо-дуплекс», что упрощает задачу определения количества рациональных вариантов подключения. Приведен анализ требований, которые необходимо выполнить в соответствии с международными стандартами. Произведена оценка эффективности действия запасной тормозной системы некоторых типов колесных транспортных средств. Предложена общая концепция определения рациональной схемы организации запасной тормозной системы многоосного колесного транспортного средства на основе компоновочных схем подключения двухили трехсекционных тормозных кранов к тормозным механизмам типа «симплекс» или «дуо-дуплекс», установленным на транспортном средстве.

63-75 346
Аннотация

В статье описаны процесс и результаты создания легкого коммерческого электромобиля. С целью обеспечения максимальной энергоэффективности разрабатываемого транспортного средства определены основные параметры оригинального электродвигателя. Представлены результаты теплового расчета силовой электроники. Для математической модели транспортного средства определены параметры ездового цикла электрической платформы в соответствии с Правилами № 83, 84 ЕЭК ООН. Цикл движения характеризовался четырьмя последовательными циклами городского и пригородного режимов движения. Математическая модель также учитывает временные фазы цикла, которые включают холостой ход транспортного средства, ускорение, движение с постоянной скоростью, замедление и т. д. Модель электрической части транспортного средства разработана с использованием MatLab-Simulink (библиотека SimPowerSystems) в дополнение к механической части электромобиля. Электрическая часть включала асинхронный электродвигатель, систему управления двигателем и инвертор. Данная модель на выходе позволяет получить такие характеристики электродвигателя, как токи, поведение магнитного поля, напряжения статора и ротора в неподвижной и вращающейся системах координат, электромагнитный момент, угловая скорость вращения вала двигателя. Разработанная модель позволила рассчитать и оценить параметры производительности электромобиля. Технические решения конструкции электромобиля были проверены на прочность путем расчетов. Представлены результаты полевых испытаний коммерческого электромобиля.

76-84 507
Аннотация

По причине широкого использования электромобилей во всем мире, а также в Китае все более актуальной становится решение проблемы электромобилей и зарядных станций. В настоящее время не всегда легко найти зарядные станции, а когда, наконец, находишь их, то обнаруживаешь, что они не работают. Поэтому для того, чтобы сделать процесс зарядки простым, удобным, эффективным и заметным, необходимо обеспечить взаимодействие между транспортным средством, зарядной станцией и потребителем. Потребитель нуждается в информационной платформе, которая предоставит ему ответы на следующие вопросы: где, когда и сколько будет стоить зарядка электромобиля? Используя результаты анализа огромного количества данных, компания «Матрикс мобилити» прилагает усилия для решения вопросов зарядки транспортных средств с помощью использования соответствующего программного обеспечения, а также четкого взаимодействия с оператором пункта зарядки, энергетической компанией и администрацией паркингов. «Матрикс мобилити» предлагает выполнять зарядку транспортного средства до того, как оно сойдет с производственной линии. В то же время решение этой задачи интегрируется в приложение программного обеспечения с действующим прикладным программным интерфейсом, чтобы повысить качество процесса зарядки для потребителя.

85-88 318
Аннотация

Кольцевые транспортные развязки обеспечивают безопасное и быстрое движение, а также ряд экологических преимуществ. Но водители, придерживающиеся ненормативных правил поведения при вождении по ним, могут вызвать проблемы с безопасностью, что приводит к несчастным случаям. В статье предлагается способ обучения водителя автономного транспортного средства с целью обеспечения правильного и безопасного поведения при въезде в кольцевую транспортную развязку. Поместив несколько камер в транспортное средство и обработав видеозапись видеопотоков с помощью ряда алгоритмов, включая и машинное обучение, можно получить представление о состоянии окружающей среды. Затем используется другой набор алгоритмов глубокого обучения для анализа данных и определения наиболее безопасного пути кругового движения с учетом текущего состояния окружающей среды, включая ближайшие транспортные средства с их предполагаемым местоположением, скоростью и ускорением. Анализируя многочисленные примеры безопасного и опасного поведения водителя во время движения по кольцевой транспортной развязке, предлагается второй набор алгоритмов, который позволяет моделировать правильное поведение водителя, что и является главным условием безопасного применения автономных транспортных средств. В статье подробно описываются все этапы работы, начиная от построения рассматриваемой окружающей среды и заканчивая соответствующим поведением в зависимости от ситуации, что позволяет обеспечить безопасное движение в кольцевой развязке с одной полосой движения.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)