Энергетическая и топливная эффективность автомобилей с гибридной силовой установкой

• Автор: Сидоров, Кирилл Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ОБЗОР АВТОМОБИЛЕЙ С ГИБРИДНЫМИ СИЛОВЫМИ УСТАНОВКАМИ

1.1. Проблемы потребления углеводородного топлива

1.2. Классификация транспортных средств с гибридной силовой установкой

1.2.1. Общие положения

1.2.2. Классификация АТС с ГСУ по энергетическому обеспечению

1.2.3. Классификация АТС по структуре и схеме взаимодействия основных компонентов ГСУ

1.3. Обзор транспортных средств с ГСУ

1.4. Энергетическая эффективность автомобилей с ГСУ и ее взаимосвязь с

условиями движения

Выводы к Главе
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ
2.1. Общие положения
2.2. Математическая модель системы тягового электрооборудования АТС с ГСУ
2.2.1. Функциональная схема обобщенной модели системы тягового электрооборудования АТС с ГСУ
2.2.2. Математическая модель электрической машины
2.2.3. Модель системы преобразования энергии и управления АМ
2.3. Математическая модель аккумуляторной батареи
2.3.1. Применение метода Шеферда для моделирования нестационарных режимов разряда и заряда аккумуляторных батарей
2.3.2. Расчет баланса электрической энергии аккумуляторной батареи в составе
ГСУ АТС
2.4. Математическая модель двигателя внутреннего сгорания
2.5. Математическая модель устройства механического сопряжения и распределения мощности агрегатов ГСУ
2.5.1. Определение требуемых тягово-энергетических характеристик ГСУ
2.5.2. Математическая модель устройства механического сопряжения и распределения мощности агрегатов ГСУ
Выводы к Главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
3.1. Общие положения
3.2. Анализ энергетических показателей электромобиля в условиях городского и загородного режимов движения
3.2.1 .Исходные данные
3.2.2.Результаты моделирования движения электромобиля на базе автомобиля ГАЗ-2
3.2.3. Результаты экспериментальных исследований СТЭО транспортного средства
3.3. Анализ топливно-энергетических показателей традиционного автомобиля в условиях городского и загородного режимов движения
3.3.1. Алгоритм расчета топливно-энергетических показателей автомобиля

3.3.2. Моделирование движения традиционного автомобиля при ступенчатом изменении передаточного числа трансмиссии
3.3.3. Топливная эффективность традиционного АТС
3.3.4. Моделирование движения автомобиля при непрерывном изменении передаточного числа трансмиссии
3.3.5. Эффективность работы ДВС в составе ГСУ
Выводы к Главе
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ И РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ И ТОПЛИВНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АТС С ГСУ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ И СМЕШАННОЙ СТРУКТУР
4.1. Исследование энергетической и топливной эффективности АТС с ГСУ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
4.1.1. Общие положения
4.1.2. Исследование энергетической и топливной эффективности АТС с ГСУ последовательной структуры
4.2. Исследование энергетической и топливной эффективности АТС с ГСУ
СМЕШАННОЙ СТРУКТУРЫ
4.2.1. Основы эффективной работы ДВС в составе ГСУ смешанной структуры
4.2.2. Алгоритм функционирования агрегатов энергоустановки и выбора рационального режима работы ГСУ смешанной структуры
4.2.3.Методика оценки энергетической и топливной эффективности АТС с ГСУ
4.3. Результаты оценки энергетической и топливной эффективности АТС с ГСУ.... 149 Выводы к Главе
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ ГИБРИДНОЙ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
5.1. Основные этапы определения параметров основных компонентов ГСУ
5.2. Определение и расчет параметров гибридной силовой установки
5.2.1. Определение требуемых характеристик ДВС и основных компонентов СТЭО
в составе ГСУ
5.2.2. Расчет и определение характеристик БНЭ
5.3. Оценка грузоподъемности АТС с ГСУ
Выводы к Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Параметры базового автомобиля ГАЗ-2705 «Газель»
Приложение 2. Характеристики стандартизированных ездовых циклов
Приложение 3. Характеристики асинхронных электродвигателей серии 4А
Приложение 4. Миогопараметровые характеристики ДВС ЗМЗ-406.2 с
режимными точками
Приложение 5. Характеристики литий-ионных аккумуляторов отечественного
И ЗАРУБЕЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Приложение 6. Оценка грузоподъемности АТС ГАЗ-2705 с ГСУ смешанного типа..
4 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АБ - аккумуляторная батарея
АМ - асинхронная электрическая машина с короткозамкнутым ротором
АСМ - амплитудно-ступенчатая модуляция
АТС - автотранспортное средство
БНЭ — батарея накопителей энергии
БПУ — блок преобразования электрической энергии и управления
БСК - блок силовой коммутации
ВК - ведущие колеса
ВМ - ведущий мост
ГСУ — гибридная силовая установка
две — двигатель внутреннего сгорания
ДОС — датчики обратной связи
зц - блок задания ездового цикла
34 - задатчик частоты
ИБ — измерительный блок
ИТ - измеритель тока
ИИ - измеритель напряжения
ИП — интегратор-преобразователь
КПП - коробка перемены передач
КЭУ - комбинированная энергетическая установка
пн — силовой преобразователь напряжения
СГУ - стартер-генераторное устройство
стэо — система тягового электрооборудования
СМ (с ПМ) - синхронная электрическая машина с возбуждением от постоянных
магнитов
ТР - тормозной реостат
тэд - тяговый электродвигатель-генератор
УМС - устройство механического сопряжения и распределения мощности
агрегатов ГСУ
ФП — функциональный преобразователь
шим - широтно-импульсная модуляция
эгд — электрогенератор-двигатель
эдг — электродвигатель-генератор
эм - электромобиль
СУТ - вариаторная передача (редуктор)
ЕСЕ - простой городской цикл согласно Правилам №83 ЕЭК ООН
ЕІЮС - цикл загородного движения согласно Правилам №83 ЕЭК ООН
РТР75 — смешанный цикл США, приближенный к реальным условиям
движения
№ЭС - смешанный цикл движения согласно Правилам №83 ЕЭК ООН
ИУСС - городской цикл США, приближенный к реальным условиям
движения
Выводы к Главе

1. Автомобильный транспорт является одним из основных потребителей невозобновляемых источников энергии, на долю которого приходится около 50 % всего объема нефтедобычи.
2. Возрастающее потребление углеводородного топлива на транспорте связано с:
- высоким уровнем и темпами автомобилизации;
- низкими показателями топливной экономичности АТС, находящихся в эксплуатации;
- эксплуатацией АТС в условиях движения, отличающихся работой силовой установки с низкой энергетической эффективностью.
3. Транспортный комплекс является одним из основных загрязнителей окружающей среды, в России на его долю приходится около 38% общего загрязнения атмосферного воздуха, из этого числа более 90% объема вредных выбросов обусловлены автомобильным транспортом.
4. Одним из способов повышения топливно-экономических и экологических показателей АТС является применение ГСУ на транспортных средствах. Результаты опытной эксплуатации автомобилей с ГСУ свидетельствуют о более низких эксплуатационных затратах в сравнении с традиционными АТС.
5. Конструкции транспортных средств с ГСУ можно классифицировать по двум основным признакам:
- по энергетическому обеспечению;
- по структуре (схеме) взаимосвязи основных компонентов ГСУ.
6. Схему взаимосвязи основных компонентов ГСУ можно свести к трем основным структурам:
- последовательная структура;
- параллельная структура;
- последовательно-параллельная (смешанная) структура.