Исследование использования суперконденсаторов в комбинированных энергоустановках транспортных средств

• Автор: Иванов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с.

Введение

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Особенности создания современных транспортных средств с электрической трансмиссией

1.2. Базовые технологии электромобилестроения и городского электротранспорта

1.2.1. Технологии энергосбережения.

1.2.2. Комбинированные энергоустановки.

1.2.3. Интегрирование элементов, мехатроника.

1.3. Выводы по главе 1. Обоснование цели и задач исследования

ГЛАВА 2. Суперкондепсатор как перспективный преобразователь мощности .

2.1. Принцип работы, основные характеристики и показатели технического уровня конденсаторов сверхвысокой энергоемкости

2.2. Анализ электрофизических параметров ИЮ ЭКОНД

2.3. Основные показатели, влияющие на КПД суперконденсатора
2.3.1. Статические энергетические потери.
2.3.2. Динамические энергетические потери
2.4. Математическое описание процесса заряда суперконденсатора и разгон гибридного транспортного средства
2.5. Аналитический метод расчета процессов в системе тяговый электродвигатель суперконденсагор
2.5.1. Процесе разгона.
2.5.2. Процесе торможения
2.6. Разработка принципиальной схемы зарядноразрядного устройства суперкондесатора.
2.7. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. Энергетический баланс комбинированной энергоустановки и система управления
3.1. Особенности тяговодинамичсского расчета гибридного транспортного средст
3.2. Расчет переходных режимов электропривода гибридного транспортного сред
3.3. Комбинированная энергоустановка для сельскохозяйственной техники
3.3.1. Характер изменения нагрузки тракторного двигателя.
3.3.2. Комбинированная энергоустановка универсальнопропашного трактора
3.4. Обоснование структуры системы управления комбинированной энергоустановкой
3.4.1. Общие положения.
3.4.2. Выбор типа локальной сети.
3.4.3. Структура системы управления гибридным транспортным средством.
3.4.4. Организация интерфейсов с датчиками и исполнительным оборудованием общего назначения
3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4. Моделирование и экспериментальное исследование гибридного транспортного средства на базе разработанной математической модели
4.1. Алгоритм работы комбинированной энергоустановки.
4.2. Диспетчер режимов.
4.3. Моделирование работы гибридного транспортного средства в режимах ездового цикла.
4.3.1. Определение параметров суперконденсаторов.
4.3.2. Временная диаграмма нагрузки
4.3.3. Модель суперконденсатора
4.3.4. Выбор приближения.
4.3.5. Результаты подбора
4.4. Исследование взаимосвязей, процессов и закономерностей в гибридном транспортном средстве
4.5. Сравнительная оценка техникоэкономических показателей гибридного транспортного средства.
4.6. Выводы по главе 4.
Общие выводы.
Литература


Указанные транспортные средства используют в качестве бортового источника энергии ионисторы производства АО ЭСМА, свинцовокислотные аккумуляторы Москвич М, аккумуляторы фирмы I, ЗИЛ с рулонными свинцовыми аккумуляторами фирма I I 3. АО АвтоВАЗ производит электромобили на базе автомобиля Ока, имеются разработки электромобилей на базе НИВА КЕДР и др. Привод электромобиля содержит электродвигатель, управляющее устройство служит для передачи командных сигналов к электродвигателю и для изменения тока и напряжения и трансмиссию. Предельные значения мощностей, вырабатываемых АБ и передаваемых через силовую передачу на колеса, ограничивают работу электромобиля в диапазоне, показанном на нижеприведенной диаграмме рис. Из рисунка видно, что моментная характеристика электродвигателя более близка к характеру изменения нафузки во время движения и более плавная, чем у двухступенчатой трансмиссии. Рис. Недостаток стандартной системы является и то, что при разгоне ДВС удерживается на постоянных оборотах, соответствующих максимальной мощности автомобиля. Разница между электроприводом и ДВС заключается в необходимости делать различие между кратковременным и долговременным режимами работы. Получение от электродвигателя максимальной мощности за короткий промежуток времени обеспечивается устройством управления, в то время как выбор долговременного режима базируется на возможности поддержания мощности лишь в пределах получасового отрезка времени, ограниченного ростом температуры электродвигателя. Такая отличительная особенность электропривода характерна для большинства систем, в которых используются батареи. В зависимости от типа применяемого привода, мощности при кратко и долговременных режимах отличаются в 1, раза 6. Различие между кратко и долговремеиой мощностью также ведет к принятию двух значений скоростей для электромобилей предельной при перемещении на расстояние до 2 км и максимальной при движении свыше мин 6. Например, для легковых машин класс ВАЗов составляет условных тонн на одну машину в год, для грузовых машин класса Газель условных тонна при перспективных ужесточенных нормативах этот показатель увеличится не менее чем на 3 5 условных тонн при внутригородских перевозках. Для оценки эффективности электромобилей сопоставляются энергетические затраты в течение полного жизненного цикла, особенно в сопоставлении с традиционным автотранспортом. Анализ жизненного цикла ТС, проведенный с
учетом энергозатрат на получение сырья и материалов, производство включая энергозатраты на технологические операции, доставку продавцам, эксплуатацию и техническое обслуживание, топливо, а также утилизацию и захоронение отходов с учетом возможной экономии при рециклировании, показал, что для обеспечения жизненного цикла пробеге 3 тыс. АБ , требуется на меньше энергии, чем для аналогичного автомобиля с ДВС. Вт ч энергии в центов средний международный уровень на 1 км пробега электромобиля составляет 3,8 цента, а для автомобиля с ДВС 5, цента при цене бензинового топлива 0, за литр. При более корректном сопоставлении учитывается необходимость обслуживания, т. Используя одинаковую аппроксимацию затрат на обслуживание электромобиля и автомобиля, приходят к соотношению
биля и автомобиля, приходят к соотношению стоимости 0 миль в 2,8 иБО для электромобиля против 4,5 США для автомобиля. При этом, однако, не учитывается, что вся необходимая инфраструктура по обслуживанию автомобилей уже создана, а для электромобилей ее еще необходимо создавать. ДВС изза значительных капиталовложений в разработки высокоэффективных энергоисточников, систем электропривода и т. Однако при достижении объема выпуска электромобилей тыс. Проблем конверсии высокотехнологичных предприятий бывшего военного комплекса. На основании оценок, полученных при эксплуатационных испытаниях электромобилей, и на основе нормативных документов Анализ нормативных требований к автотранспорту в части эксплуатации и эргономики, утверждены НАМИ в г. АБ, расходы на которую недопустимо высоки. Последний вывод, очевидно, является следствием неразвитости инфраструктуры.