namiТруды НАМИTrudy NAMI0135-3152ФГУП «НАМИ»10.51187/0135-3152-2021-4-60-67nami-207Research ArticleАВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕAUTOMOBILE DEVELOPMENTВерификация имитационной модели движения электробуса КАМАЗThe KAMAZ electric bus simulation model movement verificationМасленниковИ. К.MaslennikovI. K.

Масленников Иван Константинович – аспирант, ведущий инженер-программист

г. Москва 125438;  г. Москва 121205

Postgraduate, lead software engineer

Moscow 125438;  Moscow 121205

MaslennikovIK@kamaz.ruКарпухинК. Е.KarpukhinK. E.

Карпухин Кирилл Евгеньевич – кандидат технических наук, доцент, директор проекта

г. Москва 125438

PhD (Eng), associate professor, project director

Moscow 125438

КлимовA. B.KlimovA. V.

Климов Александр Владимирович – кандидат технических наук, руководитель службы электрифицированных автомобилей

г. Москва 121205

PhD (Eng), head of electrified vehicles service

Moscow 121205

Aleksandr.Klimov@kamaz.ruОспанбековБ. К.OspanbekovB. K.

Оспанбеков Бауржан Кенесович – кандидат технических наук, руководитель группы автомобильной электроники, службы электрифицированных автомобилей

г. Москва 121205

PhD (Eng), automotive electronics group leader, electrified vehicle services

Moscow 121205

OspanbekovBK@kamaz.ruГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»; ООО «Инновационный центр «КАМАЗ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute”; LLC “Innovation Center “KAMAZ”Russian FederationГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»РоссияFederal State Unitary Enterprise “Central Scientific Research Automobile and Automotive Engines Institute”Russian FederationООО «Инновационный центр «КАМАЗ»РоссияLLC “Innovation Center “KAMAZ”Russian Federation202105012022046067Copyright © Масленников И.К., Карпухин К.Е., Климов A.B., Оспанбеков Б.К., 20222022Масленников И.К., Карпухин К.Е., Климов A.B., Оспанбеков Б.К.Maslennikov I.K., Karpukhin K.E., Klimov A.V., Ospanbekov B.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nami.elpub.ru/jour/article/view/207

Введение (постановка задачи и актуальность). В настоящее время в автомобильной отрасли одним из главных и перспективных направлений является развитие сектора электромобилей и зарядной инфраструктуры. Постоянное ужесточение экологических требований, развитие области тяговых аккумуляторных батарей (ТАБ) и автомобильной электроники являются основными факторами развития колёсного электротранспорта. Эксплуатация электробусов на городских маршрутах является одним из популярных решений в современных мегаполисах. Тем не менее ёмкость ТАБ, её ресурс и стоимость по-прежнему ограничены, в связи с чем выбор наиболее эффективных алгоритмов управления и компонентов тягового электропривода (ТЭП) является ключевой задачей при разработке электротранспортного средства. Решение данной задачи требует наличие имитационной модели, точность и сложность которой должна удовлетворять выбранной цели. Цель исследования – разработка и верификация имитационной модели электробуса КАМАЗ 6282 на основе экспериментальных данных.

Методология и методы

Методология и методы. В статье представлен анализ экспериментальных и расчётных данных основных режимов движения электробуса при движении в городе: разгон, выбег, торможение, движение в подъём.

Результаты и научная новизна. По результатам сравнения экспериментальных и расчётных данных определено, что представленная имитационная модель электробуса является достаточной и адекватной для определения основных эксплуатационных показателей ТЭП.

Практическая значимость

Практическая значимость. Представленная имитационная модель позволяет производить анализ эксплуатационных показателей, на основе которых может быть осуществлён подбор оптимальных компонентов ТЭП. Простота имитационной модели позволяет применять её в составе оптимальных алгоритмов управления и оценки движения электробуса по городскому маршруту.

Introduction (problem statement and relevance). Currently, one of the main and promising directions in the automotive industry is the development of the electric vehicle and charging infrastructure sector. The constant tightening of environmental requirements, the development of traction batteries (TAB) and automotive electronics are the main factors in the development of wheeled electric vehicles. The operation of electric buses on urban routes in modern cities is one of the promising developments of electric buses use. But the problem is, the TAB capacity, its resource and cost are still limited, therefore a key task in the development of an electric vehicles the choice of the most effective control algorithms and components of the traction electric drive (TED). The solution to this problem requires working out a simulation model, the accuracy and complexity of which must satisfy the chosen goal.

The purpose of the study was to develop and verify a KAMAZ 6282 electric bus simulation model basing on experimental data.

Methodology and research methods. The article presents an experimental and calculated data analysis of the main electric bus movement modes when driving in a city: acceleration, coasting, braking, upward movement.

Scientific novelty and results. Basing on comparing the experimental and calculated data results, it has been determined that the presented simulation model of the electric bus was sufficient and adequate to determine the main performance indicators of the TED.

Practical significance. The presented simulation model made it possible to analyze the performance indicators, on the basis of which the selection of the optimal TED components could be carried out. The simplicity of the simulation model allowed it to be used as part of optimal control algorithms and evaluate the electric bus movement along a city route.

электротранспортэлектробусимитационное моделированиеверификацияelectric transportelectric bussimulationverificationReferencesКосицын Б.Б. Метод определения энергоэффективного закона движения электробуса по городскому маршруту: дисс. … кандидат технических наук. – М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2017. – 168 с.Kositsyn B.B. [Method for determining the energy efficient law of movement of an electric bus along an urban route. Cand. eng. sci. diss.]. Moscow, BMSTU, 2017. 168 p. (In Russian)Rios-Torres J., Sauras-Perez P., Alfaro R., Taiber J. et al. Eco-Driving System for Energy Efficient Driving of an Electric Bus // SAE Int. J. Passeng. Cars – Electron. Electr. Syst. 8(1):79-89, 2015.Rios-Torres J., Sauras-Perez P., Alfaro R., Taiber J. et al. Eco-Driving System for Energy Efficient Driving of an Electric Bus. SAE Int. J. Passeng. Cars – Electron. Electr. Syst. 8(1):79-89, 2015.Sciarretta A., De Nunzio G., Ojeda L. Optimal ecodriving control: Energy-efficient driving of road vehicles as an optimal control problem // IEEE Control Systems Megazine. – Oct 2015. – Vol. 35. – No. 5. – P. 71–90.Sciarretta A., De Nunzio G., Ojeda L. Optimal ecodriving control: Energy-efficient driving of road vehicles as an optimal control problem. IEEE Control Systems Megazine, Oct 2015, vol. 35, no. 5, pp. 71–90.Wang J. Battery electric vehicle energy consumption modelling, testing and pre-diction: a practical case study. PhD thesis, Eindhoven University of Technology. – Eindhoven, the Netherlands, 2016.Wang J. Battery electric vehicle energy consumption modelling, testing and pre-diction: a practical case study. PhD thesis, Eindhoven University of Technology. Eindhoven, the Netherlands, 2016.Schmitz M., Maag C., Jagiellowicz M., Hanig M. Impact of a combined accelerator-brake pedal solution on efficient driving // Intelligent Transport Systems IET. – 2013. – Vol. 7. – No. 2. – P. 203–209.Schmitz M., Maag C., Jagiellowicz M., Hanig M. Impact of a combined accelerator-brake pedal solution on efficient driving. Intelligent Transport Systems IET, 2013, vol. 7, no. 2, pp. 203–209.Wang J., Besselink I.J.M., van Boekel J.J.P. & Nijmeijer H. (2015). Evaluating the energy efficiency of a one pedal driving algorithm / European Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Congress (EEVC 2015), Brussels, Belgium, 2015. – P. 1–10.Wang, J., Besselink I. J. M., van Boekel J. J. P. & Nijmeijer H. (2015). Evaluating the energy efficiency of a one pedal driving algorithm. European Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric Vehicle Congress (EEVC 2015), Brussels, Belgium, 2015, pp. 1–10.Zhang Sh., Zhuan X. Model-Predictive Optimization for Pure Electric Vehicle during a Vehicle-Following Process.Zhang Sh., Zhuan X. Model-Predictive Optimization for Pure Electric Vehicle during a Vehicle-Following Process.Syed F.U., Filev D., Ying H. Fuzzy rule-based driver advisory system for fuel economy improvement in a hybrid electric vehicle / Proc. Annual Meeting of the North American Fuzzy Information Processing Society, Jun. 2007. – P. 178–183.Syed F.U., Filev D., Ying H. Fuzzy rule-based driver advisory system for fuel economy improvement in a hybrid electric vehicle. Proc. Annual Meeting of the North American Fuzzy Information Processing Society, Jun. 2007, pp. 178–183.Syed F.U., Filev D.P., Tseng F. Adaptive real-time driver advisory control for a hybrid electric vehicle to achieve fuel economy: US20140012456A1.Syed F.U., Filev D.P., Tseng F. Adaptive real-time driver advisory control for a hybrid electric vehicle to achieve fuel economy: US20140012456A1.Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.Litvinov A.S., Farobin Ya.E. [Automobile: Theory of operational properties: Textbook for universities in the specialty “Automobiles and the automotive industry”]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1989. 240 p. (In Russian)Масленников И.К., Карпухин К.Е., Климов А.В., Оспанбеков Б.К. Исследование эксплуатационных показателей тягового электрооборудования электробуса в городских условиях движения / Технологии и компоненты наземных интеллектуальных транспортных систем: сборник трудов конференции, 16-18 октября 2019 г. – М.: ФГУП «НАМИ», 2019. – С. 377–384.Maslennikov I.K., Karpukhin K.E., Klimov A.V., Ospanbekov B.K. [Research of operational indicators of traction electrical equipment of an electric bus in urban traffic conditions]. [Technologies and components of ground-based intelligent transport systems: conference proceedings, October 16-18, 2019]. Moscow, FSUE “NAMI”, 2019, pp. 377–384. (In Russian)Карпухин К.Е., Теренченко А.С., Шорин А.А. Обоснование параметров балансировки аккумуляторных батарей // Вестник машиностроения. – 2015. – № 11. – С. 25–27.Karpukhin K.E., Terenchenko A.S., Shorin A.A. [Justification of the parameters of balancing batteries]. Vestnik mashinostroeniya, 2015, no. 11, pp. 25–27. (In Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.