Рост количества автомобилей непрерывно увеличивается. С этим и увеличиваются выбросы вредных веществ в атмосферу от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Усугубляется это тем, что в отличие от предприятий, которые находят на окраине городов, в промышленных зонах, автомобили находятся в местах, с густым населением людей. Это создает экологические проблемы.
Решить проблему загрязнения окружающей среды автомобилями можно при полном отказе от использования в автомобилях двигателей внутреннего сгорания. Одним из вариантов замены двигателя внутреннего сгорания является электродвигатель. Электромобили не производят вредных веществ и имеют более высокий КПД. Основным источником энергии электромобиля является электрохимический аккумулятор.
Резкий переход западных стран на электромобили создает актуальность работы в этом направлении. Также в образовательных организациях идет развитие данной тематики. Формула студент - это международный образовательный проект, основанный SAE (Сообщество автомобильных инженеров). Цель проекта - формирование инженерного мышления у студентов и воспитание специалистов, готовых к решению боевых творческих задач.
Командой ЮУрГУ ведется работа, связана с проектом «Формула Студент». Целью работы команды является создание гоночного электроболида и поездка с ним на международные соревнования.
Цель - разработать систему управления электроприводом электроболида.
Задачи:
1) Проанализировать существующие решения;
2) Выбрать трансмиссию;
3) Разработать структурную схему;
4) Выбрать контроллер двигателя;
5) Выбрать блок управления электроприводом;
6) Исследовать систему управления;
7) Разработать принципиальную схему.
Объект - электроболид.
Предмет - система управления электроприводом.
Проблемы экологии создают предпосылки к переходу на более экологичный вид транспорта, поскольку на территории населенных пунктов основная часть загрязнений воздуха исходит от автомобилей. Электромобили относятся к категории транспортных средств, которые не загрязняют окружающую среду. В настоящее время все автопроизводители переходят на производство электромобилей. Анализ научных публикаций по проблеме электромобилей показал рост исследований за последние годы, что говорит об актуальности данной темы. Также в этом направлении развивается и образование. В соревнованиях «Формула студент электро» принимают участие все больше и больше стран.
В качестве тягового двигателя был выбран синхронный двигатель с постоянными магнитами. Двигатель имеет 3 датчика положения ротора. Управление этим двигателем заключается в своевременном переключении питания обмоток в зависимости от положения вала двигателя. Система управления таким двигателем представляет собой управляемый инвертор напряжения. От сигнала задания зависит частота напряжения на выходе инвертора и, соответственно, скорость вращения электродвигателя, которая пропорциональна частоте создаваемого вращающегося магнитного поля. Были рассмотрены методы управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами. Самими распространенными являются система векторного управления и система прямого управления моментом. Для электроболида более подходящей является система прямого управления моментом, поскольку имеет лучшие динамические характеристики.
Выбрана концепция электропривода с двумя двигателями и задним приводом. Разработана структурная схема электропривода. Выбран контроллер двигателя и блок управления двигателем. Рассмотрен вопрос электрического дифференциалаи выбран датчик угла положения рулевого колеса. Разработана принципиальная схема электропривода электроболида.
