3. В системе управления работой КЭСУ наиболее рационально реализовать следующие режимы движения: запуск теплового двигателя с помощью ЭД работающего в качестве стартера; движение автомобиля на малых скоростях при работе только ЭД для обеспечения высоких показателей экономичности; движение с квазиустановившимися скоростями только на тепловом двигателе для экономии энергии; разгон автомобиля при совместной работе теплового и электрического двигателей; рекуперация энергии при торможении и замедлении; работа ЭД в генераторном режиме при движении только на тепловом двигателе при необходимости заряда накопителя энергии; отключение теплового двигателя на остановках.
4. Выполнены теоретические исследования по обоснованию наиболее эффективных алгоритмов и моделей электронного управления работой ГЭСУ, которые показали, что наиболее эффективной, в настоящее время, является системы бесконтактного тиристорного управления и микропроцессорные системы управления, а наиболее предпочтительным видом регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока - якорное и полюсное регулирование.
5. Разработана система управления КЭСУ, основной частью которой является логический блок управления, управляющий режимами работы ЭД в зависимости от положения педали акселератора, скорости движения автомобиля и частот вращения валов ДВС и ЭД, с помощью блока управления возбуждением БУ, промежуточных реле, контакторов и т.д. В основу алгоритма положены расчетные исследования эффективности работы системы по показателям тягово-скоростных свойств и топливной экономичности.
6. В основу разработки системы управления работой КЭСУ должны быть положены основные принципы теории автоматического управления и мехатронных систем. На основе проведенных исследовании разработан алгоритм управления работой ГЭСУ автомобиля как объекта теории автоматического управления. Разработаны функциональные и структурные схемы управления работой легкового автомобиля с КЭСУ.
7. Затраты энергии исследуемого автомобиля ИЖ-2126 с КЭСУ на 100 км пути: европейский ездовой цикл - 9,50 кВт*ч; американский магистральный ездовой цикл - 12.38 кВт*ч; американский городской ездовой цикл - 7.72 кВт*ч; городской и магистральный ездовой цикл в соответствии с ГОСТ 20306-85 соответственно 10,51 кВт*ч и 12,1 кВт*ч. Расчеты энергии необходимы для обеспечения заряженности и обоснования объема накопителя энергии (обеспечение баланса электроэнергии при создании системы управления).
8. Для повышения эффективности работы системы управления КЭСУ в алгоритм управления дополнительно к показателям скоростного и нагрузочного режимов (датчик скорости и нагрузки) необходимо вводить датчик ускорения автомобиля в процессе движения.
9. Проведенные лабораторно-дорожные испытания легкового автомобиля ИЖ-2126 показали, что КЭСУ при управлении разработанной системой управления обеспечивает: повышение топливной экономичности примерно на 25-31 % и уменьшение выбросов токсичных веществ на 30-40 % (без изменения конструкции ходовой части и кузова автомобиля ИЖ-2126) в сравнении с базовой моделью автомобиля ИЖ-2126, оборудованного серийным двигателем; заряженность аккумуляторных батарей в процессе испытательных заездов не изменяется, поэтому запас хода гибридного автомобиля ИЖ-2126 ограничен только емкостью топливного бака; средняя скорость движения по загородным дорогам общего пользования равна 65,3 км/ч; максимально возможная скорость движения в режиме чистого электромобиля (работает только ЭД) составила примерно 50 км/ч.
Основные работы
1. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Музафаров Р.С., Копотев Д.А. Математическое моделирование динамики транспортных машин, оборудованных комбинированными энергосиловыми установками. - Ижевск: Научно-издательский центр "Регулярная и хаотическая динамика", 2009. - 74 с.
2. Филькин Н.М., Копотев Д.А., Галеев И.И., Мазец В.К. Энергетический подход к обоснованию показателя эффективности эксплуатации автотранспортного средства// Грузовик &. - 2009. - № 11.
3. Копотев Д.А., Филькин Н.М. Система управления комбинированной энергосиловой установкой гибридного легкового автомобиля// Вестник ИжГТУ: Периодический научно-теоретический журнал Ижевского государственного технического университета. - Вып. 2. - Ижевск: ИжГТУ, 2010. - С. 8-11.
4. Копотев Д.А., Филькин Н.М. Алгоритм управления комбинированной энергосиловой установкой легкового автомобиля// Вестник ИжГТУ: Периодический научно-теоретический журнал Ижевского государственного технического университета. - Вып. 1. - Ижевск: ИжГТУ, 2011. - С. 40-43.
5. Копотев Д.А., Филькин Н.М. Разработка алгоритма управления электромеханическим приводом гибридного легкового автомобиля// Современные наукоемкие технологии. - 2007. - № 11. - С. 70-71. Заочная электронная конференция "Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства", 15-20 июня, 2007 г.
6. Филькин Н.М., Усцов В.О., Копотев Д.А. Разработка системы управления гибридного легкового автомобиля// Успехи современного естествознания. - 2008. - № 4. - С. 139-140. Заочная электронная конференция "Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства".
7. Копотев Д.А., Филькин Н.М. Алгоритм управления комбинированной энергосиловой установкой гибридного легкового автомобиля// Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы и перспективы автомобилестроения в России". - Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2008. - С. 105-107.
8. Филькин Н.М., Копотев Д.А. Обзор работ по созданию гибридных автомобилей, проводимых ведущими автомобильными компаниями мира в 2006-2007 годах// Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы и перспективы автомобилестроения в России". - Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2008. - С. 144-256.
9. Филькин Н.М., Копотев Д.А. Система управления гибридным электромеханическим приводом легкового автомобиля// Сборник материалов 4-ой Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса». - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - С. 205-207.
10. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Копотев Д.А., Галлеев И.И. Основы методики расчета и обоснования базовых параметров гибридной энергосиловой установки легкового автомобиля// Интеллектуальные системы в производстве: Периодический научно-практический журнал Ижевского государственного технического университета. - Вып. 1 (11). - Ижевск: ИжГТУ, 2008. - С. 164-174.
11. Копотев Д.А., Филькин Н.М. Гибридный легковой автомобиль как объект теории автоматического управления// Материалы Международной научно-технической конференции "Проблемы транспортных и технологических комплексов". - Нижний Новгород: Издательство НГТУ, 2008. - С. 224-226.
12. Копотев Д.А., Филькин Н.М. Функциональная и структурная схемы системы управления гибридным автомобилем// Материалы Международной научно-технической конференции к 30-летию автодорожного факультета Пермского государственного университета "Состояние и перспективы транспорта. Обеспечение безопасности дорожного движения". - Том 1. - Пермь: Издательство ПГТУ, 2009. - С. 329-335.
13. Шиляев С.А., Умняшкин В.А., Копотев Д.А., Братухин К.С. Основные положения создания гибридного автомобиля с параллельной компоновочной схемой энергетической установки // Проведение научных исследований в области машиностроения: сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции с элементами научной школы для молодежи. Тольятти, 27-28 ноября 2009 г. В 3-х ч. / под общ. ред. М.М. Криштала. - Тольятти: ТГУ, 2009. - Ч. 2. - С. 180-182.
14. Филькин Н.М., Копотев Д.А., Фролов М.М. Конструкция, система управления и результаты экспериментальных исследований гибридного легкового автомобиля// Сборник трудов Международной научно-технической конференции "Образование и наука производству. - Часть 1, книга 2. - Набережные Челны: Изд-во Камской государственной инженерно-экономической академии, 2010. - С. 279-284.
15. Разработка научных основ расчета, проектирования и конструирования гибридных энергосиловых установок (ГЭСУ) транспортных машин и создание экспериментального образца городского автомобиля особо малого класса (квадрицикла) с ГЭСУ: Промежуточный (1-й этап) отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.006 06492/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. - Ижевск: ИжГТУ, 2008. - 195 с. - Отв. исполн. Н.М. Филькин; Соисполн.: Р.С. Музафаров, С.А. Шиляев, Д.А. Копотев и др.
16. Разработка научных основ расчета, проектирования и конструирования гибридных энергосиловых установок (ГЭСУ) транспортных машин и создание экспериментального образца городского автомобиля особо малого класса (квадрицикла) с ГЭСУ: Заключительный (2-й этап) отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.006 06492/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. - Ижевск: ИжГТУ, 2008. - 173 с. - Отв. исполн. Н.М. Филькин; Соисполн.: Р.С. Музафаров, С.А. Шиляев, Д.А. Копотев и др.
17. Разработка методик структурной и параметрической оптимизации комбинированных (гибридных) энергосиловых установок транспортных средств: Промежуточный (1-й этап) отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.00 901933/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы Н.М. Филькин. - Ижевск: ИжГТУ, 2009. - 112 с. - Отв. исполн. В.А. Умняшкин; Соисполн.: Р.С. Музафаров, С.А. Шиляев, Д.А. Копотев и др.
18. Создание энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных средств, по проблеме «Создание комбинированной энергосиловой установки для городского легкового автомобиля: Промежуточный (1-й этап) отчет о поисковой научно-исследовательской работе, выполненной в рамках мероприятия № 1.2.2 «Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук» федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» / Государственный контракт № П1449 от 03 сентября 2009 г. / Ижевский государственный технический университет; Руководитель проекта В.А. Шиляев. - Ижевск: ИжГТУ, 2009. - 102 с. - Отв. исполн. Д.А. Копотев; Соисполн.: А.И. Старков, К.С. Братухин, А.Р. Имангулов.
19. Создание энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных средств, по проблеме «Создание комбинированной энергосиловой установки для городского легкового автомобиля: Промежуточный (2-й этап) отчет о поисковой научно-исследовательской работе, выполненной в рамках мероприятия № 1.2.2 «Проведение научных исследований научными группами под руководством кандидатов наук» федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы» / Государственный контракт № П1449 от 03 сентября 2009 г. / Ижевский государственный технический университет; Руководитель проекта В.А. Шиляев. - Ижевск: ИжГТУ, 2010. - 150 с. - Отв. исполн. Д.А. Копотев; Соисполн.: А.И. Старков, К.С. Братухин, А.Р. Имангулов, В.К. Мазец.
20. Разработка методик структурной и параметрической оптимизации комбинированных (гибридных) энергосиловых установок транспортных средств: Заключительный отчет (4-ый этап) о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.00 901933/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы Н.М. Филькин. - Ижевск: ИжГТУ, 2010. - 147 с. - Отв. исполн. В.А. Умняшкин; Соисполн.: Р.С. Музафаров, С.А. Шиляев, Е.В. Кулиш, Д.А. Копотев и др.