| Abstract: | Cilj magistrske naloge je izdelava orodja, ki bo s simulacijo longitudinalne dinamike vozila podpora konceptnemu razvoju elektrificiranih pogonskih sklopov vozil. Longitudinalna simulacija dinamike vozila predstavlja enodimenzionalno simulacijo, ki služi izračunu hitrosti, pospeškov, sil, navorov in energij. Vedno ostrejše regulative škodljivih izpustov, globalno segrevanje in izčrpavanje naravnih virov silijo avtomobilsko industrijo v razvoj in proizvodnjo bolj ekonomičnih, varčnih vozil, brez da bi pri tem zmanjšali njihovo zmogljivost in udobje. Nove tehnologije, kot so hibridna vozila, baterijska električna vozila in vozila z gorivnimi celicami, predstavljajo inovativno alternativo konvencionalnim vozilom z motorji z notranjim zgorevanjem.
Hibridna električna vozila so vozila, katerih pogonski sklop se praviloma sestoji iz rezervoarja za gorivo in motorja z notranjim zgorevanjem na eni in elektro motorja in baterije na drugi strani. Motor z notranjim zgorevanjem omogoča vozilu velik doseg, elektro motor pa varčno in učinkovito vožnjo. Z ustrezno strategijo se oba sklopa medsebojno dopolnjujeta in obratujeta v svojih najbolj optimalnih območjih. Posledično lahko vozilo prevozi velike razdalje in hkrati porabi malo goriva ob veliki učinkovitosti.
Baterijska električna vozila imajo popolnoma električni pogonski sklop. Slabost električnih pogonskih sklopov je majhna energijska gostota baterij in posledično kratek doseg z enim polnjenjem baterije. Posebno vrsto elektrificiranih pogonskih sklopov predstavljajo vozila z gorivnimi celicami. Za razliko od baterijskih električnih vozil imajo vozila z gorivnimi celicami daljši doseg. V primerjavi s konvencionalnimi vozili imajo vozila z gorivnimi celicami večji izkoristek in veliko manjše izpuste zaradi neposredne pretvorbe energije goriva v električno energijo.
Pri razvoju matematičnega modela vozila smo najprej preučili domačo in tujo literaturo. Kmalu smo ugotovili, da bi bila obravnava vseh arhitektur elektrificiranih pogonskih sklopov preobsežna za eno samo magistrsko nalogo. Osredotočili smo se zgolj na baterijska električna vozila. Matematični model smo pričeli graditi modularno, saj le takšna izvedba omogoča simulacijo različnih konfiguracij baterijskih električnih pogonskih sklopov. Longitudinalne simulacije dinamike vozila se izvajajo s pomočjo standardiziranih voznih ciklov, ki služijo certificiranju vozil. Standardizirani cikli so v nalogi podrobneje predstavljeni in opisani.
Po končani sintezi matematičnega modela smo model implementirali v programu Microsoft Excel. Razvito Excel orodje je zgrajeno modularno, kar omogoča preprosto in hitro prilagoditev orodja na želene spremembe. Uporabnik lahko v trenutku spremeni želeno konfiguracijo baterijskega pogonskega sklopa, definira lahko drugačen elektro motor ali pa zgolj spremeni parametre vozila. Simulacija se ob vsaki spremembi sočasno izvede in tako uporabniku omogoči analizo dobljenih simulacijskih rezultatov.
Zmogljivost razvitega orodja je prikazana na primerih različnih voznih ciklov. Za potrebe simulacije energijske učinkovitosti so bili uporabljeni vozni cikli, kot so WLTC, NEDC in FTP-75. Za analizo zmogljivosti vozila pa je bil izveden test maksimalnega pospeševanja in zaviranja.
Za potrditev ustreznosti in natančnosti razvitega orodja smo primerjali simulacijske rezultate razvitega orodja in simulacijske rezultate že uveljavljenega simulacijskega programa AVL Cruise. Primerjava rezultatov je pokazala, da je odstopanje v predvidenih okvirih. S tem smo potrdili zastavljeno hipotezo, da bomo razvili orodje, ki s simulacijo longitudinalne dinamike vozila podpre konceptni razvoj elektrificiranih pogonskih sklopov vozil.
Mogoče so nadaljnje izboljšave in nadgradnje razvitega orodja. Za večjo zanesljivost orodja je zaželena nadaljnja validacija in odpravljanje napak. Orodje je mogoče nadgraditi z implementacijo matematičnih modelov hibridnih vozil kot tudi vozil z gorivnimi celicami. |
|---|
