Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта

• Автор: Смирнов, Георгий Николаевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Введение

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.

1.1. Особенности развития систем питания электрооборудования транспортных средств

1.2. Анализ схем построения систем питания на В

1.3. Анализ развития стартерных аккумуляторных батарей для использования в системах питания на В

1.4. Анализ развития суперконденсаторов для использования в системах питания на В.

1.5. Особенности функционирования накопителя энергии в системе электрооборудования

1.6. Условия пуска двигателей внутреннего сгорания

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

Глава 2. Исследование режима пуска двигателя и регенеративного торможения транспортного средства

2.1 Расчет параметров СЭП.

2.2. Расчет вольтамперных характеристик аккумуляторной батареи.
2.3. Расчет характеристик суперконденсаторов для использования в системах питания на В.
2.3.1. Общие требования.
2.3.2. Статические энергетические потери
2.3.3. Динамические энергетические потери.
2.3.4. Требования к супсрконденсатору для систем напряжением вольта.
2.3.5. Результаты подбора.
2.4. Расчет электромеханических характеристик стартергенератора в соответствии с характеристикой суперконденсатора
2.5. Расчет момента и мощности сопротивления прокручиванию коленчатого вала двигателя при пуске
2.6. Процесс заряда супсрконденсатора при регенеративном торможении.
2.7. Разработка принципиальной схемы комбинированного источника питания напряжением В.
2.9. Выводы по главе 2.
Глава 3. Программа и методы проведения экспериментальных исследований
3.1. Основные условия испытаний.
3.1.1. Начальные условия
3.1.2. Контроль температуры.
3.1.3. Детализация функционирования и условия испытания на срок эксплуатации
3.2. Исследование на определение характеристик
3.2.1. Начальные условия.
3.2.2. Тест возможности статической энергии
3.2.3. Тест по измерению характеристик мощности и энергии при нагрузке
3.2.4. Описание теста
3.3. Испытание проворачивания коленчатого вала при холодномпуске
3.3.1. Начальные условия
3.3.2. Профиль испытания проворачивания коленчатого вала
3.4. Испытание на эффективность энергии
Глава 4. Экспериментальные исследования системы электростартерного пуска с суперкондеисатором и аккумуляторной батарей.
4.1. Объект исследований.
4.2. Общая емкость мирового рынка никельметаллгидридных и литийионных В систем для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания г. и г.
4.2.1. Исходные данные .
4.2.2. Расчет емкости мирового рынка новых автомобильных систем на основе i и iион.
4.2.3. Распределение в г.г. продаж батарей систем i и iион
всех применений
4.2.4. Оценка ожидаемого объема продаж в гл. автомобильных i и iион систем на В в натуральных показателях
4.2.5. Расчет экономической эффективности при использовании суперконденсатора в системе пуска одного транспортного технологического средства.
4.3. Выводы по главе 4.
Общие выводы.
Список использованных источников


В. С появлением стартергенератора и его поддержкой новой архитектуры бортовой сети напряжением В вопрос о переходе на новую бортовую сеть, как нам представляется, будет закрыт, говорит гн Vi, менеджер компании i, специализирующийся в области автомобильных электронных и электрических систем. Повышение потребления мощности бортовыми устройствами при низкой частоте вращения коленчатого вала ДВС, или требования холодного старта, при использовании системы стопстарт более не будет представлять проблему. Увеличение числа бортовых энергопотребляющих устройств, таких, как тормозные системы с электронным управлением, электромеханические клапаны и т. Вт, причем в большем диапазоне частот вращения ДВС. Обычные генераторы не могут обеспечивать такой уровень мощности. Система стартергенератор позволяет обеспечить пиковую мощность до 8 кВт при КПД более во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала ДВС. Стоит сравнить эти показатели с показателями типового генератора традиционного исполнения, который имеет мощность до 1,5 кВт при КПД менее 6. Стопстартсрные функции системы выполняются аналогично тому, как это осуществлено в автомобиле i водитель даже не замечает тех мгновений, которые требуются для пуска ДВС 7. Суперконденсаторы по сравнению со свинцовокислотными стартерными аккумуляторными батареями имеют большую надежность и высокую удельную мощность, практически неограниченное число циклов полного зарядаразряда, герметичность, не требуют обслуживания в течение всего срока эксплуатации, они сохраняют работоспособность при температурах до минус С, имеют большой ресурс до лет, экологически чисты в эксплуатации. Из изложенного следует, что разработка систем питания В электрооборудования является актуальным вопросом, имеющим высокое научное и практическое значение. Глава 1. В Европе требования к снижению потребления топлива и токсичности выбросов отработавших газов в атмосферу обобщены в программе трехлитрового автомобиля потребление топлива 3 литра на 0 км. Ес аналог в США получил название мильгаллон. Практическая реализация этих программ привела к пересмотру всей идеологии построения электрооборудования автомобиля. В новых моделях автомобилей появляются новые энергоемкие управляемые потребители электроэнергии, и их доля в общем энергопотреблении будет непрерывно увеличиваться 1. Причина такого роста не увеличение роста производства автомобилей, а реализация новых концепций для создания более экономичных, экологически чистых, надежных и безопасных моделей. Общая картина изменений, происходящих в электросети автомобиля, отражена на рис. Рис. Максимальное энергопотребление в современных автомобилях даже без учета этих новых энергоемких потребителей превышает предельные возможности традиционных генераторов 2,2 кВт для генераторов с водяным охлаждением. Для выхода из этой ситуации применяется паллиативное решение управляемая коммутация потребителей специальным контроллером по алгоритму, обеспечивающему приемлемое энергопотребление. Эта временная мера, которая одновременно является препятствием на пути внедрения новых энергоемких, но гораздо более эффективных устройств в автомобиле. Достаточно привести несколько примеров в подтверждение того, что их широкое внедрение вопрос времени. Замена в фарах галогенных ламп на ксеноновые повышает светоотдачу с до люменВт, а яркость с до люмен при снижении энергопотребления с до Вт. В лампах этого типа отсутствует ненадежный элемент нить накаливания. Такой режим работы принципиально не может быть реализован в традиционной схеме изза недостатков, присущих механическим передачам. Для работы гидроусилителя руля необходим постоянный отбор мощности от двигателя, независимо от режима движения, хотя потребность в работе усилителя возникает только при совершении маневров автомобиля. Выходные параметры гидроусилителя зависят от частоты вращения коленчатого вала двигателя, а при остановке двигателя гидроусилитель отключается. Этих недостатков лишен электромеханический усилитель руля ЭМУР. Кроме того, он имеет более высокий КПД. Применение ЭМУР позволяет снизить потребление топлива в среднем на , к тому же ЭМУР менее сложный и менее дорогой в изготовлении агрегат 4 узла вместо , а время сборки меньше в 6 раз, имеющий меньшие массу и габариты.