Моделирование систем электромобиля
Предлагаем научиться созданию достоверной модели электромобиля, описывающей процессы в части механики, электрики и электрохимии. Результаты верифицированы посредством сравнения с аналогичной моделью в программном комплексе AmeSim.
Ссылка на телеграм-канал REPEAT: https://t.me/repeatlab
Вводная информация для создания модели
Структурно рассматриваемая модель электромобиля состоит из следующих частей:
1) Модель, описывающая динамику продольного движения электромобиля. Она реализована посредством блоков «Динамика 4-х колёсного автомобиля», «Шасси с трансмиссией» и «Электропривод»;
2) Модель, описывающая динамику батареи, питающей электро-двигатель. Она реализована посредством блока «Батарея»;
3) Модель, имитирующая поведение водителя автомобиля.
Внешний вид модели приведён на Рисунке 1.
Рисунок 1 — Внешний вид модели электромобиля, собранной в ПО REPEAT
Динамика продольного движения
Рассматриваемая модель осуществляет расчёт скорости движения автомобиля через его ускорение, определяемое из уравнения второго закона Ньютона для результирующей силы, приводящей автомобиль в движение. Уравнение имеет следующий вид:
где:
где:
где:
где:
Динамика батареи
Данная модель описывается через уравнения разряда и заряда. Имеющие, соответственно, следующий вид:
Модель, имитирующая поведение водителя
Данная модель задаёт скорость движения автомобиля и, в зависимости от выходной скорости модели, подаёт управляющие сигналы либо на ускорение движения, либо на торможение, имитируя тем самым поведение настоящего водителя. График, иллюстрирующий поведение данной модели, представлен на Рисунке 2.
Рисунок 2 — Кривая скорости, задаваемой водителем
Результаты моделирования в ПО REPEAT и сравнение их с результатами моделирования в AmeSim
Результаты моделирования в ПО REPEAT представлены графиками слева, в AmeSim — справа.
Исходя из полученных результатов, можно сделать выводы о достоверности модели электромобиля (см. Рисунок 3 для параметра «Скорость»).
Рисунок 3 — Сравнение результатов
расчёта скорости автомобиля
Рисунок 3 — Сравнение результатов
расчёта скорости автомобиля
Рисунок 3 — Сравнение результатов
расчёта скорости автомобиля
Аналогичным образом сделаны сравнения расчетов для параметров «Момент электродвигателя» (Рисунок 4), «Напряжение батареи» (Рисунок 5) и «Степень заряда батареи» (Рисунок 6):
Рисунок 4 — Сравнение результатов расчёта момента электродвигателя
Рисунок 4 — Сравнение результатов расчёта момента электродвигателя
Рисунок 5 — Сравнение результатов расчёта напряжения батареи
Рисунок 5 — Сравнение результатов расчёта напряжения батареи
Рисунок 6 — Сравнение результатов расчёта степени заряда батареи
Рисунок 6 — Сравнение результатов расчёта степени заряда батареи
Общий вывод по результатам моделирования
В результате построения модели модели электромобиля, описывающей процессы в части механики, электрики и электрохимии, были получены соответствующие графики требуемых параметров. Сравнение результатов моделирования с идентичной моделью зарубежного ПО показало, что ПО REPEAT с достаточной точностью осуществляет расчет процессов электромобиля и подходит для выполнения подобных производственных задач.
