Исследование процесса рекуперативного торможения гибридных тягово-транспортных средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Фетисов, Александр Васильевич

• Фетисов, Александр Васильевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Фетисов, Александр Васильевич

Перечень сокращений

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цепь и задачи исследования

1.1 Постановка проблемы

1.2 Основные направления работ но «чистым» ЭМ

1.3 Основные тенденции создания гибридных ЭМ

1.4 ЭМ с топливными элементами

1.5 Стандартизация

1.6 Европейские испытательные циклы

1.7 Японские нормативы на испытательные циклы и для оценки эмиссии

1.8 Основные типы тяговых аккумуляторных батарей

1.9. Эффективность электротранспортных средств

1.10. Мировой рынок электрических аккумуляторов

1.11. Получение электроэнергии для электромобилей

1.12. Цель и задачи исследования

1.13. Выводы по главе 1.

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

2.1 Анализ параметров комбинированной энергетической системы гибридного автомобиля

2.2 Тяговое оборудование TTC с КЭУ

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

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

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

2.6. Выводы по главе 2.

Глава 3. Экспериментальные исследования

3.1. Разработка принципиальной схемы зарядно-разрядного устройства суперкондесатора

3.2. Алгоритм работы комбинированной энергоустановки

3.3. Диспетчер режимов

3.4. Моделировайие работы гибридного электромобиля в режимах ездового цикла 81 3.4.1. Определение параметров суперконденсаторов

3.4.3. Модель суперконденсатора

3.5.4. Выбор приближения 84 3.3.4. Результаты подбора

3.5. Исследование взаимосвязей, процессов и закономерностей в гибридном электромобиле

3.6. Выводы по главе

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

Перечень сокращений

ДВС - двигатель внутреннего сгорания

ГСУ — гибридная силовая установка

КЭУ - комбинированная энергоустановка

ТЭД — тяговый электродвигатель

АБ — аккумуляторная батарея

ЕНЭ — емкостной накопитель энергии

КРВ — клиноременный вариатор

ВСХ — внешняя скоростная характеристика

ТЭП — тяговый электропривод

БП — бортовой преобразователь

ТАБ — тяговая аккумуляторная батарея

ЭМ - электромобиль

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процесса рекуперативного торможения гибридных тягово-транспортных средств»

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 (TTC) 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.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Фетисов, Александр Васильевич

Общие выводы

1. Установлено, что для выбора технических характеристик суперконденсатора используется гипотетическая временная зависимость потребляемой мощности и .КС-модель суперконденсатора. Эффективная область изменения напряжения на суперконденсаторе зависит от его КС, т. е. его выходной мощности.

2. Получено, что суперконденсатор с меньшим ЯС обладает более оптимальными техническими характеристиками, потому что имеет лучшую эффективность использования энергии и не должен обладать самой большой удельной энергоемкостью.

3. Испытания показали, что рекуперативное торможение на 9. 11% более эффективно при использовании суперконденсаторов, так как при использовании химических батарей оно существенно зависит от уровня их заряженности.

4. Результаты испытаний показывают, что суперконденсаторы превосходят батареи по токам нагрузки тягового двигателя на 30.40% в периоды разгона, а также более эффективно реализуют токи при регенеративном торможении, что позволяет реже использовать механические тормоза.

5. Результаты экспериментальных исследований позволяют утверждать, что при движении по трассе с установившейся скоростью 80 км/ч автомобиль с комбинированной энергоустановкой будет расходовать примерно в 1,32 раза меньше топлива, чем серийный автомобиль, ДВС которой в 2,7 раза мощнее ДВС комбинированной энергоустановки: для типового графика движения - до 60%; для установившегося движения со скоростью \70 км/ч — 32%.

6. В результате расчета экономической эффективности разработанных предложений получено, что срок окупаемости составляет менее года.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Фетисов, Александр Васильевич, 2011 год

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

2. Architektinickt bariery-jejich odstranovani.- Прага, 1987.

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

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

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

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

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

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

9. 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.

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

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

12. Тенденции развития в США рынка малых электродвигателей.

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

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

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

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

17. Эйдинов A.A. Электромобили. Учебное пособие .- М.: МАМИ, 1997,с.80.

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

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

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

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

22. Проспект фирмы «ИНВАКАР»; 1993.

23. Проспект фирмы «ОРТОПЕДИЯ»; 1994.

24. 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.

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

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

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

28. 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.

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

30. 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.

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

32. 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.

33. 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

34. 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.

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

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

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

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

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

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

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

42. 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.

43. 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.

44. Украины; Харьковская государственная академия железнодорожного транспорта.

45. 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.

46. 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.

47. 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.

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

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

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

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

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

53. 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.

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

55. Кутыловский М.П. Электрическая тяга. -М.: Стройиздат, 1970,с.263.

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

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

58. 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.

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

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

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

62. 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.

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

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

65. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 1989.-286с.

66. Акимов C.B. Здановский A.JL. и др. Справочние по электрооборудованию автомобилей //-М.: Машиностроение, 1994, с.544.

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

68. Кавешников В.М. Исследование комбинированных энергетических установок автономных транспортных средств. -Дисс.канд.техн.наук. — Новосибирск, 1977г.

69. Тарасян А.П. Оптимизация электропривода электромобиля с широтно — импульсным управлением. -Дисс.канд.техн.наук. -Ереван, 1984г.

70. Мачульский И.И., Алепин Е.А. Машины напольного безрельсового транспорта. -М.: Машиностроение, 1982.

71. Луганский К.П., Гурьянов Д.И., Дижур М.М. Анализ взаимосвязей и процессов в электротележке с бортовым источником энергии // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.46-50.

72. Михайличенко Б.П., Шпаков А.С., Шевцов А.В. Концепция развития кормопроизводства в РФ. М.: ФГРУ Информагротех, 2000, 94 стр.

73. Wheelchairs parti: determination of static stability. ISO 7176/1-1986.

74. Wheelchairs — part4: determination of energy consumption of electric wheelchairs. ISO 7176/4,1988.

75. Гурьянов Д.И., Докучаев C.B., Шахов В.Д., Петленко А.Б. Оценка технико-эксплуатационных параметров электромобиля // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.23-31.

76. Гурьянов Д.И., Докучаев С.В., Шахов В.Д., Петленко А.Б. Оценка технико-эксплуатационных параметров электромобиля // Электрическиесистемы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.32-36.

77. Шаврин П.А., Гурьянов Д.И., Петленко А.Б. Алгоритм управления транспортным средством с индивидуальным приводом колеса // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.37-40.

78. Петленко А.Б., Чижков Ю.П. Исследование электропривода и алгоритмов управления инвалидной коляски с комбинированной энергоустановкой, включающей емкостных накопитель // Отчет о НИР / МАМИ. -М.: 1996.

79. Эллис Д.Р.Управляемость автомобиля. -М.: Машиностроение, 1975.

80. Калюжный М.Г. Разработка и исследование локальной системы управления моментом асинхронного привода мотор-колеса электромобиля. Автореф. канд. дисс. —Новосибирск, НЭТИ, 1980, с.21.

81. Кашников ВВ. Электропривод электромобилей с алгоритмами управления на скользящих режимах. Дис.канд.техн.наук. —М.: МАДИ, 1985, с. 190.

82. Ильюхин М.С. Исследование и разработка систем снятия перегрева в теплице. Дисс. канд. техн. наук. М.: 1973. 119 с.

83. Ильюхин М.С. Теплоснабжение отраслей АПК. М.:

84. Агропромиздат, 1990. 173, 2. с.

85. Ильюхин М.С., Рудобашта С.П. и др. Теплоснабжение агропромышленных комплексов: Учеб. Пособие для вузов / С.П. Рудобашта, Ф.Т. Сидоренков, М.С. Ильюхин. М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 1996. 127 с.

86. Организация и развитие фирменного технического сервиса машин и оборудования для АПК / Голубев И.Г., Быков В.В. Митракова В.Д., Ермолин H.B. М.: Росинформагротех, 2000. - 68с.

87. Повышение качества ремонта машин и оборудования в рыночных условиях / Голубев И.Г., Спицин И.А., Кузьмин В.Н. М.: Информагротех, 1999.-77 с.

88. Фетисов, А. В. Срок службы аккумуляторных батарей электромобилей Текст. / О. Н. Дидманидзе, А. В. Фетисов, А. В. Строганов // Международный научный журнал. — 2011. № 2. - С. 118—120.

89. Фетисов, А. В. Диагностирование и определение остаточной емкости аккумуляторной батареи электромобиля Текст. / Д. Г. Асадов, А. В. Фетисов, А. В. Строганов // Международный технико-экономический журнал.-2011.-№ 1.-С. 122-127.