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:
Модель, описывающая динамику продольного движения электромобиля. Она реализована посредством блоков «Динамика 4-х колёсного автомобиля», «Шасси с трансмиссией» и «Электропривод»;
Модель, описывающая динамику батареи, питающей электро-двигатель. Она реализована посредством блока «Батарея»;
Модель, имитирующая поведение водителя автомобиля.
Внешний вид модели приведён на Рисунке 1.
![Рисунок 1 - Внешний вид модели электромобиля, собранной в ПО REPEAT Рисунок 1 - Внешний вид модели электромобиля, собранной в ПО REPEAT](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/9f2/c3c/c84/9f2c3cc844b31aa55c8aa5c6d93db0e2.png)
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:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/e4c/fcd/2f4/e4cfcd2f4313ff6d6e54d5ea333d5e2c.png)
где:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/e34/6a3/dec/e346a3dec8f9ec8834632bab4c28adee.png)
где:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/819/df5/d66/819df5d66cddbb75fefe890d0920c145.png)
где:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/c53/403/34f/c5340334f1b1996a3f95f74e7ebf1c99.png)
Динамика батареи
Данная модель описывается через уравнения разряда и заряда. Имеющие, соответственно, следующий вид:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/5b3/280/fd7/5b3280fd7e558bdf7c78eccef4a7ac8b.png)
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 Рисунок 2 - Кривая скорости, задаваемой водителем](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/b0e/dc4/d91/b0edc4d919a3beb753bfed821246f521.jpg)
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](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f72/87a/ee0/f7287aee0790d3e53054d11b47c7dee1.png)
расчёта скорости автомобиля
![Рисунок 3 - Сравнение результатов расчёта скорости автомобиля Рисунок 3 - Сравнение результатов расчёта скорости автомобиля](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/0d3/85d/f53/0d385df53707cb5308410cf8033fabaa.png)
расчёта скорости автомобиля
![Рисунок 3 - Сравнение результатов расчёта скорости автомобиля Рисунок 3 - Сравнение результатов расчёта скорости автомобиля](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/c8d/544/e30/c8d544e3094b5343d34cd4fef5757754.png)
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](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/be1/262/a95/be1262a95a46776c1bd686b579cece82.png)
![Рисунок 4 - Сравнение результатов расчёта момента электродвигателя Рисунок 4 - Сравнение результатов расчёта момента электродвигателя](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f71/1af/8ce/f711af8ce0d9db55b640b45bfb759f55.png)
![Рисунок 5 - Сравнение результатов расчёта напряжения батареи Рисунок 5 - Сравнение результатов расчёта напряжения батареи](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/5fd/09d/5d0/5fd09d5d0afaef0b99a1401ea525432c.png)
![Рисунок 5 - Сравнение результатов расчёта напряжения батареи Рисунок 5 - Сравнение результатов расчёта напряжения батареи](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/38f/1b8/da0/38f1b8da0d56706767992578bdfebd56.png)
![Рисунок 6 - Сравнение результатов расчёта степени заряда батареи Рисунок 6 - Сравнение результатов расчёта степени заряда батареи](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/9fb/125/8c4/9fb1258c40fd557091a0240454ce0a34.png)
![Рисунок 6 - Сравнение результатов расчёта степени заряда батареи Рисунок 6 - Сравнение результатов расчёта степени заряда батареи](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/2a3/f3c/637/2a3f3c63788349d107196c14231bc4b4.png)
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.
Комментарии (3)
nash_elephant
23.10.2023 08:58Расскажите пожалуйста, какому автомобилю соответствует смоделированная система? Какие данные надо узнать, чтобы смоделировать другую? Спасибо!
alcotel
23.10.2023 08:58А формулы, описывающие батарею, откуда взяты? Есть какие-то источники? Я сам просто интересуюсь обратной задачей - адекватным измерением заряда АКБ под нагрузкой.
У вас почему-то it и i* складываются, хотя имеют разные размерности
И в тестах при торможении нигде не происходит заряд АКБ
Dynasaur
Это всё было бы очень интересно, если бы можно было повторить в программном комплексе AmeSim. А так это напоминает управление самолётом по текстовому пересказу. "Штурвал на себя и набираем высоту". Типа, полетали тоже.