Методичні засади визначення базових параметрів гібридного приводу автомобіля високої прохідності
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2023.27.027Ключові слова:
автомобіль, бездоріжжя, гібридний привід, потужність, трансмісія, запас ходу, схеми приводуАнотація
Гібридний привід знаходить зростаюче розповсюдження та вже присутній практично в більшості класів нової модельної генерації військової автотехніки (ВАТ) країн НАТО. Водночас як самі схеми приводу, так і базові параметри агрегатів приводу для умов бездоріжжя суттєво відрізняються від уже серійних гібридних приводів легкових автомобілів та повнопривідних кросоверів загального призначення і тих, що призначені для автодоріг з твердим покриттям. Проведений аналіз уже відомих конструкцій ВАТ з гібридним приводом дозволяє констатувати домінування інших, так званої послідовної (seriell) або змішаної (mish-hybrid) схем приводу, методика визначення необхідних базових параметрів основних агрегатів яких для умов бездоріжжя у загальнодоступних джерелах інформації фактично відсутня. Відповідно запропоновано визначення необхідних значень потужності тягового електродвигуна та системи «двигун внутрішнього згоряння – генератор», ємності батарей у функції запасу автономного ходу на електротязі та необхідного передатного діапазону трансмісії для руху бездоріжжям та автодорогами з твердим покриттям.
Передатні числа головної передачі та понижувальної передачі роздавальної коробки (повнопривідна схема), або коробки передач (при моноприводі задньомоторного компонування) формуються з умов забезпечення як реалізації максимальної потужності тягового електродвигуна на швидкості понад 120 км/год при русі на асфальтобетонній дорозі, так і на швидкостях 40-60 км/год типовим розмоклим бездоріжжям (обмеження з умов граничних віброколивних навантажень).
Опрацьовані схеми гібридного приводу автомобілів для бездоріжжя дозволяють також режим використання системи «двигун внутрішнього згоряння – генератор» як джерела автономного постачання електроенергії, що особливо актуально в польових умовах, з проблемністю доступу до стаціонарних електромереж. Змішана схема приводу дозволяє також забезпечити можливість руху автомобіля, щоправда обмежену, при виході з ладу двигуна внутрішнього згоряння або тягового електродвигуна, що важливо для ВАТ.
Посилання
Balazs, A. (2015). Optimierte Auslegung von ottomotorischen Hybridantriebsstraengen. unter realen Fahrbedingungen. (Dissert. Dr-Ing.). RWTH Aachen.
Bazhynov, O. V., Smyrnov, O. P., Sierikov, S. A., Hnatov, A. V., & Koliesnikov, B. A. (2008). Hybrid vehicles. Kharkiv: KhNADU.
Buecherl, D. et al. (2009). Verification of the optimum hybridization factor as design parameter of hybrid electric vehicles. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC09, 847-852.
Chris, Mr., Abul, Masrur, & David W., Goo. (2014). Hybridfahrzeuge. Grundlagen und Anwendungen mit Perspektiven fuer die Praxis. Wiley-VCH Verlag, Weinheim.
Czapnik, B. (2013). Methodik zur Synthese, Analyse und Bewerung von Antriebskonzepten. (Dissertation). TU Braunschweig, Shaker Verlag.
Desai, C., & Williamson, S. S. (2010). Particle swarm optimization for efficient selection of hybrid electric vehicle design parameters. IEEE: Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 1623-1628.
Dong Wang Choi et al. Development of Design Tool for Hybrid Power Systems of Hybrid Electric Military Combat Vehicles. Retrieved from https://www.iri.upc.edu>VPPC 10>uploads>PDF>paper>95-69868-html.
Eghtessad, M. (2014). Optimale Antriebsstrangkonfigurationen fuer Elektrofahrzeuge. (Dissertation, Dr.-Ing.). TU Braunschweig, Shaker Verlag.
Fan, B. S.-M. (2011). Multidisciplinary Optimization of Hybrid Еlectric Vehicles: Component Sizing and Power Management Logic. (Dissertation). Univecity of Waterloo, Canada.
Fellini R. et al. (1999). Optimal Design of automotive hybrid powertrain systems. EcoDesign 99: First international Symposium. Enviromentally Conscious Design and Inverse Manufacturingg, 400-405.
Gao, W., & Mi, C. (2007). Hybrid Vehicle Design using global optimisation Algorithms. Int. Journal of Eletric and HybridVehicles, 190, 57-70.
Gollbuff, S. (2007). Design Optimization of a Plug-in Hybrid Electric Vehicle. SAE Technical Paper Series, SAE International.
Han, J. et al. (2006). Optimal design of hybrid fuell cell vehicles. Proceedings of the 4th International Conference on Fuell Cell Science. Engineering and Technology, 273-282.
Hammadi, M. et al. (2012). Multidisciplinary approach for modeling and optimization of Road Electric Vehicles in conceptual design level. Electrical Systems for Aircraft, Railway and Ship Propulsion (ESARS), 1-6.
Hasanzadeh, A. et al. (2005). Optimum Design of Series Hybrid Electric Buses by Genetic Algorithm. Proceedings of the IEEE International Symposium on; Industrial Electronics, Bd. 4, 1465-1470.
Hegazy, O., & van Mierlo, J. (2010). Particle Swarm Optimization for optimal powertrain component sizing and design of fuel cell hybrid electric vehicle. 12th International Conference on : Optimation of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM), 601-609.
Hofmann, P. (2010). Hybridfahrzeuge. Wien und New York: Springer Verlag.
Hrubel, M. H., Krainyk, L. V., & Khoma, V. V. (2020). Simulation of a move of wheeled military vehicles off road and assessment of their adequacy. Motorway of Ukraine, 2, 21-28.
Hrubel, M. H., & Krainyk, L. V. (2023). Maneuverability of military vehicles. Kyiv: PH “Profesional”.
Jain, M. et al. (2009). Genetic algorithm based optimal powertrain component sizing and control strategy design for a cell hybrid electric bus. Vehicle Power and Propulsion Conference, vPP09, IEEE, 980-985.
Kondratenko, O. P., & Dubyna, O. M. (2009). Assessment of energy parameters of a vehicle power unit with hybrid transmission at different speed. Weapon and military machinery, special means: Collection of scientific works of the Academy of Internal Affairs of the MIAU, 2 (14), 4-9.
Krainyk, L., Kikhtan, A., Kokhan, V., & Voloshchuk, M. (2022). Conceptual fundamentals of designing an all-terrain hybrid drive vehicle. Military technical collection of Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy, 27, 10-18.
Krainyk, L., & Senyshak, M. (2021). Peculiarities of choosing the transfer numbers of an off-road vehicle transmission box. Problems of traffic flows and ways to solve them: Abstracts, March 25-26, 2021. Lviv: Published by Lviv Polytechnic, 105-106.
Krainyk, Yu. L., & Hula, O. I. (2015). Modeling the dynamics and energy of a cyclic move of a city bus with different types of drive. Dynamics, durability, and designing of vehicles and devices. Bulletin of Lviv Polytechnic National University, 177-180.
Le, Berr F. et al. (2012). Sensitivity Study on the Design Methodology of an Electric Vehicle. SAE Technical Paper Series.
Lifan, Liu et al. Combined Battery Design Optimization and Energy Management of Series Hybrid Military Truck. Retrieved from https://pangea.stanford.edu/ERE/pdf/jnjri PDF/Journals/32 pdf.
Lytvyn, O., Skliar, V., Sikaliuk, V., & Sakhno, D. (2019). Improvement of the electric component of electro bagi of double use. Technical sciences and technologies, 4 (19), 155-161.
Mayer, M. (2020). Analyse gesamtsystematischer Zusammenhaenge von hybriden Antriebsstrangkonzepten bezueglich kundenrelevanten Anforderungen. (Dissertation, Dr.-Ing.) TU Siegen.
Mittal, V., Novoselich, B., & Rodriguez, A. Hybridization of US Army Combat Vehicles. SAE Technical Paper 2022-01-0371. doi: 10.4271/2022-01-0371.
Moses, S. (2014). Optimierungstrategien fuer die Auslegung und Bewertung energieoptimalen Fahrzeugkonzepte. (Dissertaion, Dr.-Ing.) TU Berlin.
Patent US No 20170355259A1. (2017). Hybrid Utility Vehicles, Jun. 5, 2017.
Patil, R. et al. (2010). Design Optimization of a Series Plug-in hybrid Eletric Vehicle for Real-world driving conditions. SAE International Journ Engines, 3.1, 655-665.
Pischinger, S., & Seibel, J. (2007). Optimierte Auslegung von Ottomotoren in Hybrid-Antriebsstraengen. ATZ – Automobiltechnische Zeitschrift, 7, 36-41.
Reif, K. (2010). Konventionrller Antriebsstrang und Hybridantriebe: mit Brennstoffzellen und alternativen Kraftstoffen. Vieweg+Teubner Verlag.
Reif, K., & Noreikat, K. E. (2012). Kraffahrzeug-Hybridantriebe: Grundlage, Komponenten Systeme, Anwendungen. ATZ/MTZ-Fachbuch. Vieweg Verlag.
Ribau, J. P. et al. (2012). Plug-in hybrid vehicle powertrain design optyimization: energy consumption and cost. FISITA World Auomotive Congress. FISITA-Paper.
Sarioglu, L. (2013). Conceptual Design of Fuel-сell Vehicle Powertrains. (Dissertation). TU Braunschweig.
Velordocchia, M., & Rondinelli, E. (2010). Design and Development of Motors Hybrid Vehicle for Military Applications. SAE Technical Paper, 01-0659. Retrieved from www. sae.org> publications>technical papers>2010-01-01659.
Weiss, F. (2017). Optimale Konzeptauslegung elektrifizierter Fahrzeugantriebsstraenge. (Dissertation). TU Chemnitz, AutoUni-Schriftenreihe, Bd.122, Springer Verlag.
Wong, Y. J. (1993). Theory of ground vehicle. London; New-York: Mc-Graw Hill Book Co.
Zoelch, U. (1998). Ein Beitrag zu optimaler Auslegung und Betrieb von Hybridfahrzeugen. Berichte aus der Fahrzeugtechnik, Shaker Verlag.
