Прибор контроля и диагностики электропривода гибридного автомобиля

Введение В связи с загрязнением окружающей среды в настоящее время происходит интенсивное развитие мирового рынка электрических транспортных средств (ЭТС), не оказывающих вредного воздействия на окружающую среду. Пока еще ЭТС дороги и заметно уступают традиционным транспортным средствам по целому ряду технических и экономических характеристик, однако уже поставлена и решается задача создания ЭТС, способных свободно конкурировать с обычными транспортными средствами как по техническим, так и по стоимостным показателям. Анализ разработанных математических моделей тягово-транспортных средств (ТТС) с комбинированными энергоустановками (КЭУ) показывает, что в настоящее время отсутствует гибкая" модель, позволяющая исследовать различные структурные варианты тягово-транспортных средств с комбинированными энергоустановками, режимы работы основных элементов, рационализировать графики движения, а также учитывать влияние переменных возмущающих воздействий на общую (универсальную) эффективность тягово-транспортных средств с КЭУ. В настоящей работе сделана попытка восполнить вышеотмеченные пробелы в исследовании тягово-транспортных средств, что и предопределило ее цель и решаемые задачи. По результатам теоретических исследований создана методика комплексной оценки эффективности КЭУ. Полученные результаты позволяют установить степень использования КЭУ и обосновать выбор мощности и энергоемкости элементов тягового электропривода с КЭУ, а также правильно выбрать параметры тягового привода при проектировании ЭТС с КЭУ. 

Содержание

Перечень сокращений 4

Введение 5

Глава 1. Состояние вопроса, цепь и задачи исследования 6

1.1 Постановка проблемы 6

1.2 Основные направления работ но «чистым» ЭМ 8

1.3 Основные тенденции создания гибридных ЭМ 11

1.4 ЭМ с топливными элементами 14

1.5 Стандартизация 13

1.6 Европейские испытательные циклы 14

1.7 Японские нормативы на испытательные циклы и для оценки эмиссии 15

1.8 Основные типы тяговых аккумуляторных батарей 16

1.9. Эффективность электротранспортных средств 24

1.10. Мировой рынок электрических аккумуляторов 33

1.11. Получение электроэнергии для электромобилей 39

1.12. Цель и задачи исследования 43

1.13. Выводы по главе 1. 45

Глава 2. Математическое моделирование системы комбинированного привода тягово-транспортного средства 46

2.1 Анализ параметров комбинированной энергетической системы гибридного автомобиля 46

2.2 Тяговое оборудование ТТС с КЭУ 52

2.3 Алгоритм работы тягового электропривода ТТС с КЭУ (при движении ТТС по циклу НАМИ-2) 55

2.4 Расчет энергетических характеристик КЭУ (при движении ТТС по циклу НАМИ-2) 56

2.5 Определение зависимости требуемой величины мощности ДВС от времени движения NflBC(t) 63

2 2.6. Выводы по главе 2. 68

Глава 3. Экспериментальные исследования 70

3.1. Разработка принципиальной схемы зарядно-разрядного устройства суперкондесатора 70

3.2. Алгоритм работы комбинированной энергоустановки 75

3.3. Диспетчер режимов 78

3.4. Моделировайие работы гибридного электромобиля в режимах ездового цикла 81

3.4.1. Определение параметров суперконденсаторов 81

3.4.3. Модель суперконденсатора 84

3.5.4. Выбор приближения 84

3.3.4. Результаты подбора 85

3.5. Исследование взаимосвязей, процессов и закономерностей в гибридном электромобиле 88

3.6. Выводы по главе 3 93

Глава 4. Экономическая часть 94

4.1 Годовая экономическая эффективность в эксплуатации 94

4.2. Выводы по главе 4 97

Общие выводы 98

Список литературы 99

Приложение ПО 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.    Цибулка Ян. Качество пассажирских перевозок в городах /пер. с чешек.-М.: Транспорт, 1987.

2.    Housing for people with disabilities. London, 1989.

3.    Типовая инструкция по обеспечению передвижения, пользующихся, в проектах общественных зданий: планировки и застройки населенных мест.- М.,1988.

4.    Федутинов Ю.А., Шкляев H.A. Обеспечение возможности передвижения инвалидов и престарелых в больших городах //Сб. «проблемы больших городов» .-М.:МГЦНТИ, 1989.

5.    Федутинов Ю.А., Шкляев H.A. Транспорт. -М.: Знание, 1990.-64с.- (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Транспорт»; №11).

6.    Аль-Масуд Тауфик. Индивидуальное транспортное средство с электроприводом и емкостным накопителем энергии. Дисс...канд.техн.наук. -Москва, 1995г.

7.    Чайковский И.П., Соломатин П.А. Рулевые управления автомобилей. М.: Машиностроение, 1987, с. 176.

8.    Фесенко М.Н., Капелинский A.B. Электропривод с емкостным накопителем энергии // Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в их роботизированном производстве /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1992, с.568.

Ю.Чиликин М.Г., Соколов М.М. и др. Основы автоматизированного электропривода. -М.: Энергия, 1974, с.568.

П.Кашканов В.В., Шаврин П.А., Гурьянов Д.И. Управление асинхронной машиной в мотор-колесном электроприводе электромобилей //Электронные устройства управления и моделирование процессов на транспорте и в строительстве /Сб.научн.тр.- М.: МАДИ, 1988, с.9-14.

12.                                                                       Серводвигатели    SD-B. Руководство по эксплуатации №01. Bosch Indastrieans - rustung. -№3820/Р 1-4/86.

13.                                              Тенденции    развития в США рынка малых электродвигателей.

14.                             Кенио Т. Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами: Пер. с англ.- М.: Энергоиздат, 1989, с. 184.

15.                                  Henrich     G. Telma Retarder Deuchland GmbH/ Germany/ The Present status off Electro-Magnegnetic Retardes in commtrcial Vehicles/ ISATA-26, 1993 p.313-324.

16.                          Гулна H.B. Накопители энергии. — M.: Наука, 1980, с.220.

П.Пополов A.C. Солнечный транспорт. - М.: Транспорт, 1996. -166с.

18.Эйдинов A.A. Электромобили. Учебное пособие .- М.: МАМИ, 1997,

с.80.

19-Эйдинов А. А, Дижур М.М. Направления развития тяговых источников тока для электромобилей. -М.: НАМИ, 1995, с.20.

20.Эйдинов A.A. Развитие систем автомобильной электротехники. .­М.: НИИНавтопром, 1985, с.46.

21.                                               Brusaglino    G/ Electric Vehicle Development in Fiat // SAE-1991- №910244 p.27-52.

22.                                                       Проспект   фирмы МАЙРА; MEYRA. Rollestuhle und Rehabilitationsmittle, Kalletal, 1996.

23.                                         Проспект        фирмы «ИНВАКАР»; 1993.

24.                                         Проспект        фирмы «ОРТОПЕДИЯ»; 1994.

25.                                             Фесенко        М.Н. , Хортов В.П., Чижиков Ю.П. Система электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания с конденсаторными батареями. //Межвузов. Сб. научн работ: Исследование автомобильных и транспортных двигателей. - М.: МАМИ, 1987, Вып.8 с.56- 62.

26.Чижков Ю.П., Малеев P.A., Квайт С.М. Результаты экспериментального исследования автомобильного двигателя при использовании конденсаторной батареи // Межвузов. Сб. научн. работ: исследование автомобильных и тракторных двигателей.- М.: МАМИ, 1987, Вып. 11 с.63-67.

27.Накопители энергии / Бут Д-А. Алиевский Б.П., Мизюрин С.Р., Васюкевич П.В. - М.: Энергоатомиздат, 1991, с.400.

28.Электромобиль техника и экономика / Щетина В.А. —JL: Машиностроение. Ленингр. отделение. 1987, с.253.

29.                                   Ставров   O.A. Перспективы создания эффективного электромобиля.- М.: Наука, 1984, с.28.

30.                                 Рычков     В.А., Денисенко C.JL, Козлов А.Ю. Исследование никель- цинковой батареи для электромобиля // Техническая электродинамика. 1982, №3 с. 102-105.

31.         Напот М.Б., Ужиков Б.И. состояние и перспективы развития никель-железных и никель-кадмиевых тяговых аккумуляторов // Сб. работ по химическим источникам тока. — JL: Энергия, 1975, №10,с 147-159.

32.                                                        Теплинская        Т.К., Машевич М.Н., Брустина Б.Б. Состояние, тенденции и перспективы научных исследований и разработок в области технологии тяговых аккумуляторов. - М.: Информэлектро, 1980, с.40.

33.                          Brodd R.J. new battery tehnology for electric vehicles // Elec. Veh. New. -1981 ,-10.-1 .p.4-7.

34.                                                             Исследование  тяговых систем автотранспортных средств (АТС) с бортовыми источниками энергии различной физической природы. Отчет о НИР// Петленко Б.И., Листвинский М.С., и др./-М.: МАМИ 1993, №Г.р.14900.

35.                                                 Гурьянов     Д.И., Дижур М.М., и др. Экспериментальные исследования бортовых источников энергии различной физической природы // Электрохимические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в их роботизированном производстве. /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1994, с.56-62.

36.                                                 Аль-Масуд  Туафик, Прохоров В.А, Петленко А.Б., Гурьянов Д.И. Электропривод индивидуального транспортного средства особо малого класса // Научно-техн. прогресс в автомобилестроении /Тез. докл. Научно- техн.конф. —М.: 1994, с.46.

37.                               Дижур       М.М., Эйдинов A.A. Расчетные исследования возможностей тяговых источников тока для электромобилей // Совершенствование технико- экономических показателей автомобильной техники /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1996, с.50-58.

38.                                           Гурьянов       Д.И., Воротников В.П., Петленко А.Б., Фомин А.П. К построению тяговых систем электромобилей // Материалы четвертого симпозиума. -М.: НИИАЭ, 1993. с.81-82

39.                                         Докучаев        C.B., Луганский К.П., Петленко А.Б, Тауфик Аль-Масуд. Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.33-38.

40.                                                                              Быстрозарядные тяговые и стартерные батареи сверхемких конденсаторов. Новые экологически чистые источники энергии. Проспект фирмы ЭСМА. - Москва, 1996.

41.                                                   Аль-Масуд Тауфик, Дижур М.М., Петленко А.Б., Докучаев C.B. Индивидуальные транспортные средства с электроприводом и емкостным накопителем энергии// Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств/Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.29-32.

42.                                           Гурьянов       Д.И., Дижур М.М.. Петленко А.Б., Аль-Масуд Тауфик. Индивидуальное транспортное средство с электроприводом // Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств / тез.докл. научно-техн. конф. Секция «Автомобильная электротехника и электроника» - М.: НПО «Автоэлектроника», 1995, с.51.

43.                                Нгуен        Куанг Тхиеу. Развитие солнцемобилей за рубежом // Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.55-58.

44.                                                   Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф., Бортников Ю.С., Иванов A.M., Постаногов В.П. электромобили. -М.:ВНТИЦентр, 1984.

45.                                   Ставров   O.A. Электромобили. —М.: ВИНТ информации, 1976.

46.                                                               Козловский     А.Б., Яковлев А.И. Испытательные цикоы электромобиля //Автомобильная промышленность —М.: 1983, -№2.

47.                                                               Козловский     А.Б., Яковлев А.И. Испытательные циклы электромобиля// Автомобильная промышленность.-М.:1979. -№1.

48.                                       Щетина  В.А„ Богомазов В.А. Влияние технико-экономических показателей автомобилей на эффективность их использования //Автомобильная промышленность. -М.: 1994, -№5.

49.                                               Изосимов     Д.Б., Макаров В.К. Система управления движением транспортного средства с учетом сухого трения колес и дорожного покрытия // Системы с разрывным управлением. / Сб.научн.тр. — М.: Институт проблем управления, 1982.

50.                                                Изосимов     Д.Б., Макаров В.К. система управления движением транспортного средства с учетом сухого трения колес и дорожного покрытия // Системы с разрывным управлением/Сб.научн.тр.- М.: Институт управления, 1982.

51.                                                          Листвинский     М.С., Паршков Ю.В., Макаров А.К., Петленко А.Б., Фомин А.П. Моделирование движения городского электромобиля с комбинированной энергоустановкой на базе емкостного накопителя энергии // Научно-техн. прогресс в автомобилестроении. / Тез. докл. Научно-техн. конф.-М.: 1994, с.45.

52.                                              Старостин    А.К., Шандрук A.C. Концепция создания отечественного экологически чистого гибридного легкового электромобиля // Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств. / Тез. докл. Научно-техн. конф.секция «Автомобильная электротехника и электроника». —М.: НПО «Автоэлектротехника» 1995, с.89.

53.                                             Петленко       А.Б. режимы движения и рационализация параметров малого транспортного средства с емкостным накопителем энергии // Информационно - управляющие системы на железнодорожном транспорте; 3,4(2)/1996, с.45 —Харьков: Государственная администрация железных дорог

Украины; Харьковская государственная академия железнодорожного транспорта.

54.                                                         Петленко  А.Б. Емкостные накопители энергии в электротранспортных средствах малого класса // Проблемы развития локомативостроения / Тез. докл. Международной научно-техн. конф. —М.: МИИТ 1996, с.65-66.

55.                                                Петленко     А.Б. Электрифицированная инвалидная коляска с энергосберегающей установкой // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта/ Тез. докл. 2 Международной научно-техн. конф. -М.: МИИТ 1996, том 1 с.133.

56.                                           Петленко       А.Б. Электропривод инвалидной коляски // Проблемы промышленных электромеханических систем и перспективы их развития / Тез. докл. С Международным участием. —Ульяновск: УдГТУ, 1996, часть 1, с. 14-15.

57.                                              Гурьянов      Д.И., Петленко А.Б. Рационализация динамических режимов электромобиля // 100 лет Российскому автомобилю. Промышленность и высшая школа Тез. докл. Международной научно-техн. конф. Секция «Автомобильная электротехника и электроника». —М.: МАМИ 1996, с.69.

58.                                      Логачев  В.Н. Электропривод электромобиля с комбинированной энергоустановкой и его эффективность. - Дисс...канд.техн.наук. -Москва, 1987г.

59.                                                                 Листвинский  М.С. Исследование энергетических установок электромобилей. - Дисс...канд.техн.наук. -Москва, 1972г.

60.                                                            Момджян A.A. Электромобиль с комбинированной энергоустановкой : двигатель внутреннего сгорания - генератор - свинцово- кислотная аккумуляторная батарея. - Дисс...канд.техн.наук. -Ереван: 1985г.

61.                                              Петленко      Б.И., Логачев В.Н. Математическое моделирование электромобиля с комбинированной энергоустановкой. — Электричество, 1991, №11, с.56-59.

62.                                         Ефремов И.С., Полыгин А.П. и др. Электрические трансмиссии пневмоколесных транспортных средств. -М.: Энергия, 1986, с.256.

63.                                          Петленко        Б.И., Макаров А.К.. Петленко А.Б., Корчак A.C., Нгуен Каанг Тхиеу. Автотранспортное средство особо малого класса с электроприводом и комбинированной энергоустановкой, включающей емкостной накопитель энергии // Отчет о НИР / МАМИ. —М.: 1996.

64.                                            Байрыева       JI.C., Шевченко В.В. Электрическая тяга : Городской наземный транспорт: Учебник для техникумов. - М.: Транспорт, 1986. -206с.

65.                                                             Кутыловский   М.П. Электрическая тяга. -М.: Стройиздат, 1970,

с.263.

66.                                          Гурьянов       Д.И. Оптимизация управления электромобилями малой грузоподъемности с приводами постоянного тока: Дисс...канд.техн.наук. — М.: МАДИ, 1992г.

67.                                               Бессонов      JI.A. Теоретические основы электротехники; М.: Энергоиздат, 1993.

68.                                                       Андерс.     В.И. Определение мощности элементов электрооборудования транспортных машин с электроприводом. / Тр. МЭИ. — М.: 1977. №308, с.22-29.

69.3имилев Г.В. Теория автомобиля. —М.: Машгиз. 1959 с.312.

69.                                                   Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров H.H. Теория электрической тяги. - М.: Транспорт, 1983. -328с.

70.                         Draft   International Standart ISO/DIS 7176-8. Wheelchairs - Part 8: Requirement and test methods for static, impact and fotique stringhis. 1996, p.78.

71.                                                           Листвинский     M.C., Фомин А.П., Гурьянов Д.И., Эйдинов A.A. Алгоритм управления тяговым электроприводом электромобиля и комбинированной энергетической установкой с емкостным накопителем энергии // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств / /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1994, с. 109-111.

72.                                        Гурьянов        Д.И., Листвинский М.С. и др. Графоаналитический расчет рабочих характеристик комбинированных энергоустановок электромобилей // электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств. /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.39-45.

74.Петленко А.Б. Особенности энергообеспечения инвалидных колясок // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.63-67.

75.Чижков Ю.П., Малеев P.A., Шматков Ю.М., Соболев A.B. Энергетика прокручивания вала ДВС электростартером, питаемым от комбинированного источника энергии // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.59-64.

76.                                               Гурьянов     Д.И., Листвинский М.С., и др. Математическое моделирование динамики работы тяговых аккумуляторных батарей // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.50-54.

77.                                             Боровских    Ю.И. Электрооборудование автомобилей. Справочник. - М.: Транспорт, 1971. -192с.

78.                                     Акимов   C.B., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей//-М.: Машиностроение, 1988, с.280.

79.                    Ютт      В.Е. Электрооборудование автомобилей. - М.: Транспорт, 1989.

-286с.

80.                                           Акимов C.B.. Здановский A.Л. и др. Справочные по электрооборудованию автомобилей //-М.: Машиностроение, 1994, с.544.

81.                                                                 Красильников В.Е., Прохоров В.А., Куранов В.Д., Аль-Масуд Тауфик. Электропривод малого транспортного средства с емкостным накопителем энергии // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, с.68- 73.

82.                                    Поляк      Д.Г. Исследование тяговых режимов и технико- экономических показателей аккумуляторных автомобилей (электромобилей). -Дисс...канд.техн.наук. -Москва, 1961г.

Кавешников          В.М. Исследование комбинированных энергетических установок автономных транспортных