Повышение работоспособности аккумуляторной батареи тягово-транспортных средств с комбинированной энергоустановкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Григорьев, Иван Григорьевич

• Григорьев, Иван Григорьевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Григорьев, Иван Григорьевич

Введение

Глава 1 Анализ состояния работ

1.1 Эксплуатационная надежность электромобилей

1.2. Исследование влияния нестационарных нагрузок

1.3. Аналитические выражения связей между интенсивностью износа и параметрами, характеризующими режимы работы двигателя

1.4. Выбор критерия для сравнительной оценки интенсивности износа двигателя на различных режимах работы

1.5. Цели и задачи исследования

Глава 2. Обзор и анализ принципов управления системой

ДВС — трансмиссия

2.1. Управление системой ДВС-Т на основании дросселирования ДВС

2.2. Управление ДВС на стационарных или квазистационарных режимах работы в зоне минимальных удельных расходов топлива

2.3. Анализ влияния автоматизации систем управления ДВС в КЭУ

2.4. Обзор принципиальных схем гибридных силовых установок

2.5. Моделирование работы ДВС в КЭУ

2.6. Алгоритм расчета параметров управляемого электромеханического звена

2.7. Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка методики диагностирования аккумуляторной батареи

3.1 Методика текстового диагностирования тяговой аккумуляторной батареи

3.2 Разработка методик и алгоритмов определения значений диагностических параметров 96 3.3. Выводы по главе

Глава 4. Экспериментальные исследования

4.1. Результаты исследований ДВС КЭУ 106 4.2 Экспериментальное определение зависимостей параметров схемы замещения и диагностических параметров аккумуляторов от эксплуатационных факторов

4.3. Выводы по главе 4.

Глава 5 Экономическая эффективность ЭМ с КЭУ

5.1. Определение экономической эффективности КЭУ

5.2. Выводы по главе 5 123 Общие выводы 124 Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение работоспособности аккумуляторной батареи тягово-транспортных средств с комбинированной энергоустановкой»

Если вопросы динамики и топливной экономичности занимают значительное место в исследованиях тягово-транспортных средств (ТТС) с комбинированными энергоустановками (КЭУ), то изучению влияния переменных динамических показателей на долговечность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) уделяется недостаточное внимание.

Одним из основных показателей долговечности является ресурс. Основной постоянно действующей причиной изменения технического состояния ДВС является изнашивание его основных сопряжений. В автотракторных ДВС, в зависимости от условий работы деталей, относительная величина различных видов изнашивания колеблется в широких пределах. Разработка мероприятий по повышению эксплуатационной долговечности ДВС возможна только на основе всестороннего анализа и исследования факторов, влияющих на различные виды изнашивания.

Исследованию влияния различных факторов на ресурс основных сопряжений ДВС посвящено большое число работ. Однако в настоящее время для повышения долговечности ДВС основное внимание уделяется защите деталей от абразивного и коррозионного износов. Вместе с тем, известно, что при постоянной степени загрязнения воздуха, топлива и смазки абразивными продуктами и работе при оптимальных или пониженных стабильных тепловых режимах интенсивность изнашивания деталей существенно зависит от нагрузочных и скоростных режимов. В связи с этим необходимо произвести исследование установившихся процессов и режимов работы ДВС, а также исследования влияния режимов работы ДВС на их долговечность.

При существующих конструкциях трансмиссий с механическими коробками передач, пульсация рабочих параметров ДВС для многих дорожных условий работы ТТС является неизбежной, особенно при работе

ТТС в условиях с интенсивным движением при движении по бездорожью и в особо тяжелых дорожных условиях. Это объясняется тем, что для получения необходимых тягово-динамических показателей работы приходиться интенсивно изменять числа оборотов и крутящий момент, развиваемые ДВС на каждой из передач. Чем больше ступеней в коробке передач, тем с большей частотой происходит изменение нагрузки и числа оборотов ДВС.

Из-за изменяющихся сопротивлении движению, пульсация режима работы ДВС происходит даже при движении на одной из передач.

В результате проведенных исследований были найдены пределы оптимальных режимов, при которых интенсивность износа ДВС снижается до минимума. Таким образом, работа на рекомендуемых режимах может привести к значительному увеличению межремонтных пробегов ДВС.

Как показал обзор ряда конструкций различных типов автомобильных и тракторных трансмиссий, наиболее целесообразным решением вышеуказанного вопроса является применение электрической трансмиссии, где на вал ДВС установлен генератор электрической энергии. В ТТС, КЭУ сохраняет динамические качества автомобиля и обеспечивает плавность изменения скорости и крутящего момента ДВС при интенсивном изменении сопротивлений движению путем использования аккумуляторной батареи (АБ) в качестве накопителя энергии (НЭ).

Резюмируя вышесказанное, можно прийти к выводу, что работы в области исследования долговечности ДВС и АБ КЭУ ТТС, работающих в установившемся режиме, являются актуальными и научно целесообразными.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Григорьев, Иван Григорьевич

Общие выводы

1. Установлено, что активное сопротивление тяговых аккумуляторных батарей нелинейно зависит от степени разряженности, что подтверждает теоретические и экспериментальные исследования тяговых свинцово-кислотных аккумуляторов.

2. Выявлено, что наиболее чувствительным параметром, изменяющемся при изменении емкости как в процессе разряда, так и при уменьшении ее максимального значения в течение срока службы, является емкость концентрационной поляризации.

3. Определено, что диагностический и структурный параметры могут быть использованы после идентификации для оценки степени разряженности аккумуляторной батареи в процессе тестового разряда за время около 2 с.

4. Получено, что собственная индуктивность батарей 6ЭМ60 и 6ЭМ145 не превышает 1,5 мкГн и может не учитываться в процессе идентификации по переходным динамическим характеристикам.

5. Установлено, что возможна идентификация практически любой неисправности аккумуляторной батареи (обрыв, окисление борнов, коррозия решеток положительных пластин, сульфатация, осыпание активной массы и т.д.) в процессе идентификации по предложенной методике.

6. Разработан алгоритм поиска неисправностей в системе управления комбинированной энергоустановкой, который позволяет в 2 раза уменьшить длину минимального проверяющего теста.

7. Установлено, что при удельном весе электроэнергии в цикле - 30%, можно при стратегии КЭУ-А получить пробег 154 км при расходе топлива 9,48 л/100 км, тогда как при стратегии КЭУ-Э этот пробег составляет 126 км при расходе топлива 10,8 л/100 км. Себестоимость перевозок соответственно будет 2,9 и 3,4 р./т км.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Григорьев, Иван Григорьевич, 2010 год

1. Отчет по научно-исследовательской работе. Номер гос. регистрации 01830010661. М.: НИИГлавмосавтотранса, 1983, 187с.

2. Отчет по научно-исследовательской работе. Номер гос. регистрации 01830010661. М.: НИИГлавмосавтотранса, 1984, 95с.

3. Отчет по научно-исследовательской работе. Проведение испытаний электромобилей и электробусов различных модификаций и систем электропривода. Номер гос. регистрации 01820079220. М.: НИИГлавмосавтотранса, 1985г., 199с.

4. Sandberg T.T., Leschly К. User Experimente with on Road Electric Vehiclis in the USA and Canada. — «Proceedings 13the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, San Diego, California», 1978, vol.1, pp644.

5. Corzelnik E.F. Electric vehicle test program appraised. «Electrical World», 1978, v.189. № 4, pp. 62-63/

6. Electric Vehicles. — «Energy Digest», 1977, pp.62-63.

7. Munro A.M. The test operstor's viewpoint. «International Conference on Electric Vehicle Development», London, 1977, pp.64-67.

8. Campbell E.V., Wouk V. Worldwide EHV Fleet Demonstrations -symmary. «Procedings 3oth Annual Conference IEEE Venicular Technology Society International Conference on Transportation electronics», Deaborn, USA, 1980, pp. 1-8.

9. Hybrid Electrobus - Versucht nach funf Jahren vertagsgemaB bundet/ -«Nachverkers - Prax.», 1984,v.32, № 7, pp. 286-287.

10. Sahachi I., Hattori S. Battery powered buses in Japan today. - «5th International Conference on lead - 'Lead' 74, Paris», London, 1976, pp. 9-22.

11. Gorzelnik E.F. Electric Vehiele meet test in Japan. «Electrical world», 1979, v. 191, №7, pp. 102-103.

12. Chase A. Electric Vehiele technology update. «Transportation Research Record», 1982, № 844, pp. 10-12.

13. Основы технической диагностики, /ред. П.П.Пархоменко. М.: Энергия, 1976г.- 464с.

14. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства). М.: Энергия, 1981г.-320с.

15. Верзаков Г.Ф., Киншт Н.В.,Рабинович В.И., Тимонен JI.C. Введение в техническую диагностику. -М.: Энергия, 1968г. -224с.

16. Рябцев Г.Г. Диагностические системы управления импульсными регуляторами тяговых электродвигателей. Сб.трудов МИИТ, 1981, вып. 690, с.12-16.

17. Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика (непрерывные объекты). — М.: Высшая школа, 1975г.-208с.

18. Гроп Д. Методы идентификации систем. — М.: Мир, 1979г. — 304с.

19. Методы теории чувствительности в автоматическом у правлении./под.ред. Е.Н.Розенвассера, Р.М.Юсупова. — JL: Энергия, 1971г. -344с.

20. Богоцкий И.С., Скундин A.M. Химические источники тока. М.: Наука, 1973г. - 128с.

21. Графов В.М., Укше Е.А. Электрохимические цепи переменного тока. -М.: Наука, 1973г.-128с.

22. Белей В.Ф. Исследование теплового состояния и внутреннего сопротивления тяговых аккумуляторных батарей электротранспортных средств. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. — Новочеркасск, 1979г.- 19с.

23. Эдрок А.Г., Лысенко Ю.В. Коммутационные процессы в системах электроснабжения с химическими источниками тока. — в кн.: Оптимизация параметров электропусковой системы и ее элементов. Труды НИИАвтоприпоров, 1983г., вып.55, с. 139-155.

24. Беляев Б.В. работоспособность химических источников тока. М.: Связь, 1979г.- 112с.

25. Дасоян М.А., Агуф. И. А. Современная теория свинцового аккумулятора. Л.: Энергия, 1975г. - 312с.

26. Пейн Р. Изучение ионного двойного слоя и абсорбционных явлений. -в нк.: Методы измерения и электрохимии./ред. Э.Егера, А.Залкида. Т.1 -М.:Мир, 1977г., с.50-150.

27. Давыдов М.И. определение емкости аккумулятора в различных режимах разряда. Труды Среднеазиатского политехнического института, 1957г., вып.5, с.23-29.

28. Романов В.В., Хашев Ю.М. Химические источники тока. М.: Советское радио, 1968г. - 383с.

29. Резник A.M. Исследование эксплуатационных характеристик стартерных батарей с целью разработки методов их определения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М.: НИИАТ, 1975г.- 24с.

30. Аносов В.Н. Обобщенная структурная схема химического источника тока как элемента системы регулирования. — в кн.: Автоматизация производственных процессов. —Новосибирск, 1976г., №2, с. 166-170.

31. Вайлов A.M., Эйгель Ф.И. Автоматизация контроля и обслуживания аккумуляторных батарей. М.: Связь, 1975г. - 152с.

32. Рашевиц К.К. Анализ работы тяговых аккумуляторов в режимах нагрузки тиристорными преобразователями электроподвижного состава. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. — Л.: 1970г. — 31с.

33. Рыбалка К.В. Строчкова Е.М. Исследование системы свинец-раствор серной кислоты импедансным методом. Электрохимия, 1979г., т. 13, №9, с.1344-1348.

34. Любиев О.Н. Аналитическое описание аккумулятора как элемента электрической цепи. — Известия вузов. Электромеханика, 1971г., №11, с.1190-1196.

35. Герасименко Ю.Я., Кукоз Ф.И., Синельников Е.М., Любиев О.Н. Гончаров В.И. Математическое моделирование свинцово-кислотных аккумуляторов. известия вузов. Электромеханика, 1975г., №3, с.250-258.

36. Зрелов В.И. разработка методов совершенствования технической эксплуатации автомобильных аккумуляторных батарей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. -Харьков, 1985г. 23с.

37. Дехтяренко П.И. Коваленко В.П. Определение характеристик звеньев систем автоматического регулирования. — М.: Энергия, 1973г. 124с.

38. Дейч A.M. Методы идентификации динамических объектов. М.: Энергия, 1979г.-240с.

39. Тягай В.А. Электрохимические шумы. — в кн.: Электрохимия (Итоги науки и техники). Т. 11 -М.: ВИНИТ., 1976г., с. 109-175.

40. Диткин В.А., Прудников А.П. Справочник по операционному исчислению. — М.: Высшая школа, 1965г. — 466с.

41. Агуф И.А. Объемные изменения в активных массах свинцового аккумулятора. — Сборник работ по химическим источникам тока, вып.9. JL: Энергия, 1974г., с.34-38.

42. Чинаев П.И. Шкитин В.А. Один из методов технической диагностики систем класса автоматического управления. — в кн.: Техническая диагностика.-М.: Наука, 1972. с. 109-113.

43. Воеводин В.В., Кузнецов Ю.А. Матрицы и вычисления. М.: Наука. 1984г.-320с.

44. Крушевский А.В., Беликов Н.И., Тищенко В.Д., Яковенко В.Е. Вычислительная техника в инженерных и экономических расчетах. — Киев: Вища школа, 1985г. 295с.

45. Косолапов Г.М., Клепик Н.К., Мартинсон П.Н. Моделирование и расчет на ЭЦВМ динамик торможения автотранспортных средств: Методическое пособие/ ВолгПИ.- Волгоград, 1989.-95 с.

46. Косолапов Г.М., Хитин В.А. О выборе передаточного отношения тормозной системы автомобиля. //Автомобили, тракторы и их двигатели: Сб. науч. Ст. -Волгоград, 1972.- С. 161-169.

47. Краткий автомобильный справочник /НИИАТ.- М.: Транспорт, 1985.224 с.

48. Лейбер X., Чинчель А., Анлауф Ю. Противоблокировочная система для легковых автомобилей// СКФ ВЦП Ростов-на-Дону, 1981. 75с.

49. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля.- М. Машиностроение, 1971. 416с.

50. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство".- М.: Машиностроение, 1989.- 240с.

51. Ломака С.И. Исследование влияния противоблокировочных систем на процесс торможения автомобиля: Дисс. канд. техн. наук.- Харьков, 1965 -287с.

52. Мелик-Саркисьянец А.С., Винокуров Ю.М. Прицепы для легковых автомобилей. М.: Транспорт, 1979.- 79с.

53. Морозов Б.И., Шишацкий А.И., Катанаев Н.Т. Автомобильное колесо как элемент противоблокировочного устройства//Автомобильная промышленность, 1973-ЖЭ- с.21.

54. Непорада А.В. Разработка технического решения и исследование рабочих процессов рекуперативной АБС: Дисс. Канд. техн. наук- Волгоград, 1990.-151с.

55. Никульников Э.Н., Барашков А.А., Шевелкин Ю.П. Особенности конструкции инерционных тормозных систем прицепов// Автомобильная промышленность.- 1996.- № 1. С. 14-18.

56. Пак В.В. Разработка методов и средств испытания автоматизированных тормозных систем легковых автомобилей. Дис. . канд. техн. наук. Волгоград, 2002.-151 с.

57. Патент № 1177082 (Великобритания). Тормозная система автопоезда, -Опубл. 14.10.66.

58. Патент № 3747987 (США). Гидравлический привод тормозов прицепа. Опубл. 24.07.73.

59. Патент №2158900 (Великобритания). Антиблокировочная система // Опубл.1904.85.

60. Патент №2165603 (Великобритания). Противоблокировочная система /Опубл. 16.04.86.

61. Патент №2185792 (Великобритания). Антиблокировочная тормозная система// Опубл. 19.12.86.

62. Петров В.А. Антиблокировочные системы и алгоритмы их функционирования// Автомобильная промышленность, 1979.- №7.- с.20-24.

63. Пчелин И.К., Илларинов В.А. Тормозная динамичность автомобиля с антиблокировочными устройствами//Автомобильная промышленность 1976.№2.-с.13-16.

64. Григорьев, И. Г. Использование современного электропривода в автомобилях Электронный ресурс./ О.В. Закарчевский, И.Г. Григорьев, А.П. Отарский// Электронный журнал МГАУ. 2009. - №11. 300 Кбайт.

65. Григорьев, И. Г. Повышение надежности комбинированных энергоустановок автомобилей Текст./ Е.А. Пучин, И.Г Григорьев // Технико-экономический журнал. 2009. - №3. - С. 29-34. [0,75 п.л./0,375 п.л.].

66. Ревин А.А. Автомобильные автоматизированные тормозные системы: Техническое решение, теория, свойства. Волгоград: Изд-во Института качеств, 1995.-157с.

67. Ревин А.А. Теория эксплуатационных свойств автомобилей и автопоездов с АБС в режиме торможения: Монография, РПК Политехник. -Волгоград, 2002. 372 с.

68. Ревнн А.А. Повышение эффективности, устойчивости и управляемости при торможении автотранспортных средств: Дис.д-ра техн. наук,- Волгоград 1984.-524с.

69. Ревин А.А, Комаров Ю.Я., Непорада А.В. Модульная АБС для легкового автомобиля//Автомобильная промьпиленность.- 1988.-Ж2-с. 14-15.

70. Ревин А.А, Железнов Е.И., Ревин С.А. Особенности оценки адекватности модели автопоезда с а автоматизированным тормозным приводом/ Эксплуатация современного транспорта: Межвузовский научный сборник Саратов, 1997.- С.71-75.л

71. РТМ 37.031.021-80. Методика испытаний автотранспортных средств оборудованных антиблокировочными системами торможения.- М.: НАМР 1980.

72. Сильянов, В.В. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организации движения / В.В Сильянов. М.: Транспорт, 1977. - 303 с.

73. Сильянов, В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог / В.В. Сильянов М.: Транспорт, 1984. - 287 с.

74. Талызин С.И. Расчет автоматической тормозной системы автоприцепа Автотракторное дело. 1940, № 10.

75. Тормозные устройства: Справочник /Под ред. Александрова М.П. М. Машиностроение, 1985.-312с.

76. Харб Мажед. Разработка диагностических признаков тормозной системы легкового автомобиля с АБС. Автореферат канд. техн. наук. Волгоград,- 2000- 19с.

77. Фаробин Я.Е., Овчаров В.А., Кравцева В.А. Теория движения специализированного подвижного состава: Учебное пособие.-Воронеж: Изд-во ВГУ, 1981.- 160с.

78. Фаробин Я.Е., Шупляков B.C. Оценка эксплуатационных свойств автопоездоз для международных перевозок.- М.: Танспорт, 1983.- 200с.

79. Шуклинов С.Н. Разработка и исследование гидравлического тормозного привода автопоезда, состоящего из легкового автомобиля и одноосного прицепа: Дис., канд. техн. наук. Харьков, 1989.- 238с.

80. Эллис Д.Р. Управляемость автомобиля,- М: Машиностроение, 1975.216с.

81. Mitshke M. Dynamik der Kraftfahrzeuge. Band A. Antrieb und Bremsung.

82. Jahn M. Распределение тормозных сил на легковом автомобиле с однооснымприцепом // Kraftfahrzeuge .-1973.- №6 С. 178-180.

83. Leiber Н., Czinczel A., Anlauf J. Antiskid system for passenger cars // Bosch techniche berichte English special edition - 1982. - №2. - P.65-93.

84. Drechsel E. Abstimmung des Funktionsverhaltens von system. VDI Ber, 1980, №369, s.9-16.

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

86. Кашников ВВ. Электропривод электромобилей с алгоритмами управления на скользящих режимах. Дисс.канд.техн.наук. -М.: МАДИ, 1985, с. 190.

87. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля. -М.: Машиностроение, 1971, с.416.

88. Макаров В.К. Скользящие режимы в динамике транспортных средств с учетом характеристик сухого трения. В кн.: Методы Синтеза систем с разрывными управлениями на скользящих режимах. -М.: ИЛУ, 1983, с. 70-75.

89. Уткин В.И. Принципы идентификации на скользящих режимах. ДАН СССР, 1981, т.25,с 558-561.

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

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

92. Талызин С.И. Расчет автоматической тормозной системы автоприцепа Автотракторное дело. 1940, № 10.

93. Тормозные устройства: Справочник /Под ред. Александрова М.П. -М. Машиностроение, 1985.-312с.

94. Харб Мажед. Разработка диагностических признаков тормозной системы легкового автомобиля с АБС. Автореферат канд. техн. наук. Волгоград,- 2000- 19с.

95. Павлова Е.И. Экология транспорта / Е.И. Павлова, Ю.В. Буравлев. -М.: Транспорт, 1998.-231 с.

96. Патент 57-32252 (Япония). Гидросистема управления автоматической коробкой скоростей / Таета дзидося коге к.к.; Авт. изобрет. ГэгаЮтака, Заявл. 23.12.74. № 49-147901; Опубл. 9.07.82, МКИ В60К20/14.

97. Петров В. А. Автоматическое управление бесступенчатых передач с/х. машин / В. А. Петров. М.: Машиностроение, 1968. - 143с.

98. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин /В.А.Петров.- М: Машиностроение, 1988. 248с.

99. Повышение эффективности использования автомобильной техники за счет аккумулирования энергии торможения и колебания остова. Отчет о научно-исследовательской работе. Воронеж: ВВАИИ, 2002. - 84с.

100. Яблоков А. Мы задыхаемся вовсе не из-за прогресса /А. Яблоков //За рулем.- 1998.-№3.- С.4-5.

101. Якубовский КХ Автомобильный транспорт и защита окружающей среды: Перевод с польского. М.: Транспорт, 1979.- 198с.

102. Korkmaz F., Vorraussetzungen fur einen erfolgversprechenden Eirzatz von Fahrzeugantrieben mit Bremsenergie-Ruckgewinnung. ATZ 82 (1980), 4.

103. Frank A.A., Beachly N.H., Design Consideration for Flyheel -Transmission Automobiles. SAE Technical Paper, № 800886, 1980.

104. Jahn M. Zum Stand der Bremsenergie-Ruckgewinnung, KFT, №10, 1982.

105. Schilke N.A., Dehart A.O., Hewko L.O. The design of an engine fty wheel hybrid drive system for a passenger car. Integrated Engine Transmission Sistems. №102, 1986.

106. Saridaris N. Golf mit Otto-Elektro-Hybrid-antrieb. ATZ 87(1985) №11.