Умный поиск 


3_2025_s_3

Название статьи СИСТЕМА ПОЛУНАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОМБИНИРОВАННЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК АВТОМОБИЛЕЙ НА ОСНОВЕ АРХИТЕКТУРЫ COMPONENT-IN-THE-LOOP С ВИРТУАЛЬНОЙ ТРАНСМИССИЕЙ
Авторы

И.А. КУЛИКОВ, канд. техн. наук, ведущий инженер-исследователь, ФГУП «НАМИ», г. Москва, Российская Федерация, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

И.А. ФИСЕНКО, канд. техн. наук, ведущий эксперт Экспертного совета, ФГУП «НАМИ», г. Москва, Российская Федерация, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЕ КОМПОНЕНТЫ
Год 2025
Номер журнала 3(72)
Страницы 27–36
Тип статьи Научная статья
Индекс УДК 629.3
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2025-3-72-27-36
Аннотация

В статье предложена и верифицирована концепция системы типа Component-in-the-Loop (CiL), предназначенной для лабораторных виртуально-физических испытаний автомобильных комбинированных (гибридных) энергоустановок (КЭУ). Особенностью концепции является модульная архитектура с унифицированными способами взаимодействия между физической и виртуальной частями системы, а также между виртуальными компонентами. Основу виртуальной части CiL-системы составляет модель трансмиссии, тип которой может быть выбран в зависимости от схемы исследуемой энергоустановки. Взаимодействуя с установленными на стенде силовыми агрегатами посредством динамометров, модель согласует их нагрузочные режимы в соответствии с имитируемыми режимами функционирования КЭУ и движения автомобиля. Данный подход позволяет строить масштабируемые CiL-системы для энергоустановок с произвольным числом агрегатов. Верификация концепции выполнена посредством вычислительных экспериментов с математической моделью CiL-системы на основе КЭУ Toyota Hybrid System с двухпоточной бесступенчатой трансмиссией. Результаты моделирования показывают, что CiL-система адекватно воспроизводит работу КЭУ в заданных режимах движения автомобиля, а ее управляющая структура функционирует в соответствии с заложенными принципами и является устойчивой.
Ключевые слова виртуально-физические испытания, Component-in-the-Loop, комбинированные энергоустановки автомобилей, математическое моделирование, виртуальная трансмиссия, вычислительные эксперименты
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Fagcang, H. A review of component-in-the-loop: Cyber-physical experiments for rapid system development and integration / H. Fagcang, R. Stobart, T. Steffen // Advances in Mechanical Engineering. — 2022. — Vol. 14, iss. 8. — DOI: https://doi.org/10.1177/16878132221109969.
  2. Patent US 4161116, IPC G01L 5/13, G01M 17/007; CPC G01M 17/0072. Inertia and road load simulation for vehicle testing: № 05835225: filing date 21.09.1977: publ. date 17.07.1977 / C.E. Fegraus, S. D’Angelo; applicant Automotive Environmental Systems, Inc. — URL: https://patentscope.wipo.int/search/ru/detail.jsf?docId=US37063991&_cid=P11-M9SNLK-62058-1 (date of access: 20.04.2025).
  3. Patent US 4680959, IPC G01M 17/00; CPC G01M 17/00. Emulation system for a motor vehicle drivetrain: № 06854942: filing date 23.04.1986: publ. date 21.07.1987 / K.J. Henry, A.J. Kotwicki; applicant General Motors Corporation — URL: https://patentscope.wipo.int/search/ru/detail.jsf?docId= US37660100&_cid=P11-M9SO31-74619-1 (date of access: 20.04.2025).
  4. Development of an engine-in-the-loop vehicle simulation system in engine dynamometer test cell / S. Jiang, M. Smith, J. Kitchen, A. Ogawa // SAE Technical Paper. — 2009. — DOI: https://doi.org/10.4271/2009-01-1039.
  5. Engine in the loop: closed loop test bench control with real-time simulation / S. Klein, R. Savelsberg, F. Xia [et al.] // SAE Int. J. Commer. Veh. — 2017. — Vol. 10, iss. 1. — P. 95–105. — DOI: https://doi.org/10.4271/2017-01-0219.
  6. Jung, T. Engine-in-the-loop: a method for efficient calibration and virtual testing of advanced diesel powertrains / T. Jung, M. Kötter, J. Schaub [et al.] // Simulation und Test 2018. Antriebsentwicklung im Digitalen Zeitalter 20. MTZ-Fachtagung, Hanau, 25–26 Sep. 2018 / Springer Fachmedien GmbH; ed.: J. Liebl. — 2019. — P. 209–224. — DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-25294-6_12.
  7. Global approach for hybrid vehicle optimal control / J. Scordia, R. Trigui, M. Desbois-Renaudin [et al.] // J. Asian Electr. Veh. — 2009. — Vol. 7, iss. 1. — P. 1221–1230. — DOI: https://doi.org/10.4130/jaev.7.1221.
  8. Performance comparison of three storage systems for mild HEVs using PHIL simulation / R. Trigui, B. Jeanneret, B. Malaquin, C. Plasse // IEEE Trans. Veh. Technol. — 2009. — Vol. 58, iss. 8. — P. 3959–3969. — DOI: https://doi.org/10.1109/TVT.2009.2028146.
  9. Wu, J. Hardware-in-the-loop testing of hybrid vehicle motor drives at Ford Motor Company / J. Wu, C. Dufour, L. Sun // Proc. of the IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Lille, 1–3 Sep. 2010 / Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. — 2010. — DOI: https://doi.org/10.1109/VPPC.2010.5729036.
  10. Systematic development of hybrid systems for commercial vehicles / C. Kaup, T. Pels, P. Ebner [et al.] // SAE Technical Paper. — 2011. — DOI: https://doi.org/10.4271/2011-28-0064.
  11. Experimental implementation of power-split control strategies in a versatile hardware-in-the-loop laboratory test bench for hybrid electric vehicles equipped with electrical variable transmission / M. Vafaeipour, M. El Baghdadi, F. Verbelen [et al.] // Appl. Sci. — 2020. — Vol. 10, iss. 12. — DOI: https://doi.org/10.3390/app10124253.
  12. Yang, S. A electric vehicle powertrain simulation and test of driving cycle based on AC electric dynamometer test bench / S. Yang, Z. Li, F. Xu [et al.] // Proc. of the 1st International Conference on Mechanical Engineering and Material Science (MEMS 2012), Yangzhou, 16–18 Dec. 2012 / Atlantis Press. — 2012. — P. 273–276. — DOI: https://doi.org/10.2991/mems.2012.169.
  13. A test technology of a vehicle driveline test bench with electric drive dynamometer for dynamic emulation / W. Li, X.-H. Shi, D. Guo, P. Yi // SAE Technical Paper. — 2015. — DOI: https://doi.org/10.4271/2015-01-1303.
  14. Electric-motor-in-the-loop: Efficient testing and calibration of hybrid power trains / S. Klein, F. Xia, K. Etzold [et al.] // IFAC-PapersOnLine. — 2018. — Vol. 51, iss. 31. — P. 240–245. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.10.043.
  15. Modularized simulation model of an electric drivetrain for hardware-in-the-loop testing / M. Mennicken, G. Jacobs, L. Feldmann [et al.] // Forschung im Ingenieurwesen. — 2025. — Vol. 89, iss. 1. — DOI: https://doi.org/10.1007/s10010-025-00826-x.
  16. Patent US 8631693 B2, IPC G01M 17/00. Wheel slip simulation systems and methods: № 12977375: filing date 23.12.2010: publ. date 28.06.2012 / D.B. Johnson, N.M. Newberger, I.C. Anselmo; applicant Horiba Instruments Inc. (US). — URL: https://patentscope.wipo.int/search/ru/detail.jsf?docId=US73613375&_cid=P11-M9SNZN-72094-1 (date of access: 20.04.2025).
  17. Patent US 6754615 B1, IPC G06G 7/48, G01M 17/007, B60C 19/00, B60C 23/06, G01M 13/02, G06F 19/00; CPC B60C 23/061, B60C 19/00, B60C 99/006, B60T 2270/86, G01M 13/025, G06F 17/5018, G06F 17/5095. Method of simulating the performance of a vehicle on a road surface: № 09522223: filing date 09.03.2000: publ. date 22.06.2004 / S. Germann, H. Nonn, W. Kopecky, G. Abler, L. Witte, H.T. Xuan, M. Pfeiffer, P. Brodbeck; applicant AVL Deutschland GmbH, Dr. Ing.h.c.F. Porsche Aktiengesellschaft — URL: https://patentscope.wipo.int/search/ru/detail.jsf?docId=US40346333&_
    cid=P11-M9SO41-75346-1 (date of access: 20.04.2025).
  18. Component-in-the-loop testing of automotive powertrains featuring all-wheel-drive / I. Kulikov, S. Korkin, A. Kozlov [et al.] // Energies. — 2021. — Vol. 14, iss. 7. — DOI: https://doi.org/10.3390/en14072017.
  19. Многопоточные многорежимные гибридные электромеханические трансмиссии / Л.Г. Красневский, С.Н. Поддубко, П.Л. Мариев // Актуальные вопросы машиноведения: cб. науч. тр. / Объедин. ин-т машиностроения НАН Беларуси; редкол.: С.Н. Поддубко [и др.]. — Минск, 2014. — Вып. 3. — С. 64–68.
  20. Karnopp, D.C. Multiport systems and bond graphs – basic bond graph elements / D.C. Karnopp, D.L. Margolis, R.C. Rosenberg // System Dynamics: Modeling, Simulation, and Control of Mechatronic Systems. — 5th ed. — John Wiley & Sons, Inc., 2012. — Ch. 2–3. — P. 17–77.
  21. Model architecture, methods, and interfaces for efficient mathbased design and simulation of automotive control systems / S. Halbach, P. Sharer, S. Pagerit [et al.] // SAE Technical Paper. — 2010. — DOI: https://doi.org/10.4271/2010-01-0241.
  22. Evaluation of the 2010 Toyota Prius hybrid synergy drive system: technical report / T.A. Burress, S.L. Campbell, C. Coomer [et al.]. — Oak Ridge, 2011. — 88 p.
  23. Шарипов, В.М. Планетарные коробки передач / В.М. Шарипов // Конструирование и расчет тракторов / В.М. Шарипов. — М.: Машиностроение, 2004. — Гл. 4. — С. 182–320.
  24. Badin, F. Hybridization / F. Badin // Hybrid vehicles: from components to system / ed. F. Badin. — Paris: Editions Technip, 2013. — Ch. 5. — P. 352–362.
  25. Autonomie model validation with test data for 2010 Toyota Prius / N. Kim, A. Rousseau, E. Rask // SAE Technical Paper. — 2012. — DOI: https://doi.org/10.4271/2012-01-1040.
  26. Characterization and comparison of two hybrid electric vehicles (HEVs) – Honda Insight and Toyota Prius / M. Duoba, H. Ng, R. Larsen // SAE Technical Paper. — 2001. — DOI: https://doi.org/10.4271/2001-01-1335.