Электромобиль с комбинированной энергетической установкой, включающей солнечную батарею

Московский Государственный Технический Университет МАМИ"XНа правах рукописи.Макаров Александр КонстантиновичЭлектромобиль с комбинированной энергетической установкой,включающей солнечную батареюСпециальность 05.09.03 "Электротехнические комплексы и системы, включаяих управление и регулирование".Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукМосква-1998Работавыполненакомпыотеризировшшыенакафедреэлектромеханические"Электротехникасистемы"иМосковскогоГосударственного Технического Университета "МАМИ"Научньн1 руководитель - академик АЭН РФ, доктор технических наук,профессор Б.И.ПетленкоНаучный консультант - кандидат технических наук Д.И.ГурьяновОфициальные оппоненты: - академик АЭН РФ, доктор технических иа^тс,профессор Ю.М.Иньков- кандидат технических наук, профессорАА.ЭЙДИНОВВедущая организация: Научно-исследовательский экспериментальньн"!институт автомобильной элект^эоиики и электро­оборудованияЗащита состоится 'So 'tttAt^l998 г. в / J " ^ a c o B в аудитории^» - S^jkaзаседаниидиссертационногосоветаК063.49.05вМосковскомГосударственном Техническом Университете "МАМИ".Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просимнаправлять по адрес}':105839, Москва, Е-23, Б.

Семеновская ул., 38, МАМИ, ученомусекретарю.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАМИ.Автореферат разослан Ь^б "JiSL£kAS)[998 г.Уменьн! секретарь диссертационногосовета, кандидат технических наук, доцент ^^-fbf^J'В.П.КоробченкоОбщая характеристика работыАктуальность темы. Работы по изучению и созданию комбиниро­ванной энергетической установки (КЭУ) экологически чистого тран­спортного средства (ТС) за последние 15 лет выделились в самостоятель­ное направление современной энергетики. Повышенный интерес к этомусвязан с резким ухудшением мировой экологической обстановки и со­кращением природных ресурсов.

Таким ТС призван стать электромобиль(ЭМ). Разработка и создание ЭМ в основном определяется энергети­ческой установкой, питающей тяговый электродвигатель (ТЭД).В то же время задача математического моделирования ЭМ с КЭУ ив настоящее время остается одной из наиболее сложных и наименее иссле­дованных. Поскольку создание разнообразных физических моделей ЭМ сКЭУ является экономически нецелесообразным, то при исследовании иразработке новых видов ЭМ математическое моделирование таких слож­ных систем оказывается наиболее предпочтительным.В диссертации впервые обоснована и изложена концепция систем­ного подхода к решению поисковых задач по созданию КЭУ экологиче­ски чистого ТС, включающей тяговую аккумуляторную батарею (ТАБ),емкостной накопитель энергии (ЕНЭ), солнечную батарею (СБ).Цель и задачи исследования.

Выполненный обзор современного со­стояния электромобнлестроения, анализ тенденций развития бортовыхисточников энергии, а также современных импульсных систем управленияи регулирования позволяют сформулировать OCHOBHJTO цепь диссертаци­онной работы как выявление особенностей процессов энергопреобразо­вания и установление рациональной совокупности взаимосвязей и зако­номерностей между бортовыми источниками в КЭУ ЭМ, обеспечивающейповышенные технико-эксплуатационные показатели ЭМ.Для достижения поставленной цепи необходимо было провестикомплексные исследования технических характеристик современных иперспективных источников, выявить функциональные задачи каждого ис­точника энергии, включенного в ЭМ, в различных фазах его циклическо­го движения и определить основные требования к тяговому электропри­воду (ТЭП).

Поэтому задачи исследования заключались в:- анализе современного состояния и перспектив разви1ия электромобилестроения и источников электрической энергии;- разработке обобщенной математической модели (ОММ) ЭМ сКЭУ, включающей СБ;- проведении комплексных исследований с помощью ОММ для вы­явления и рационализации совокупности взаимосвязей, процессов и за­кономерностей энергопреобразования в ЭМ и его подсистемах;- исследовании и разработке рациональных алгоритмов импульсно­го управления и регулирования ТЭП с минимизацией потерь;- формировании требований к бортовым источникам при различ­ных вариантах их компоновки в составе с КЭУ ЭМ;- выполнении сравнительного анализа технико-эксплуатацион- ныхпоказателей и разработке рекомендаций по их улучшению для ЭМ мало­го класса.Методика проведения исследований.

Исследования взаимосвязей,процессов и закономерностей в КЭУ ЭМ осуществлены графо­аналитическим методом с использованием основных положении и теорийэлектромобиля, электропривода, автоматического управления и методомматематического моделирования. Выявленные количественные взаимо­связи между параметрами исследуемых источников энергии и ТЭП пред­ставлены в аналитическом виде, графической интерпретацией и алгорит­мами.Основные положеш1Я, выносимые на защиту:- Математическая модель ЭМ с КЭУ, включающая подмодель СБ.- Установленные взаимосвязи интегральных технико-эксплуата­ционных показателей ЭМ с КЭУ с параметрами элементов его подсистем,включающих впервые СБ, позволяющие наиболее полно использоватьпараметры входящих в ЭМ элементов.Связь работы с тематикой университета.

Диссертационная работавьшолнялась в рамках научно-исследовательских работ кафедры МАМИв рамках конкурса грантов по теме №1.19.96.Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:1. Разработана новая математическая модель ЭМ с КЭУ, вклю­чающей СБ.2. Установлены основные закономерности, взаимосвязи и процессыэнергообмена и энергопреобразования в подсистемах ЭМ с КЭУ и опре­делены области их рационального изменения.3. Разработан алгоритм импульсного управления и регулированияэлектропривода ЭМ с автономными источниками электрической энергии.4. Сформулированы обоснованные требования к СБ, предназначен­ной для эксплуатации на ЭМ. Основные положения диссертационной ра­боты представляют собой дальнейшее развитие теории электромобиля сКЭУ.Практическая значимость.

Результаты работы позволяют заложитьосновы технической реализации ЭМ с КЭУ, включающей СБ. Разрабо­танное программное обеспечение математической модели ЭМ с КЭУ,включающей СБ, может быть использовано в инженерной практике, атакже при расчетно-технических исследованиях и в учебном процессе.Реализация результатов. Полученные результаты теоретических ис­следовании и практических расчетных данных, разработанные математи­ческая модель и программное обеспечение использованы при созданииперспективных ЭМ на АО "Авто-ВАЗ", ГНЦ РФ НАМИ, НИИ"Автоэлекгроника", а также в учебном процессе МАМИ и ТолПИ.Апробация работы. Основные результаты диссертационной работыдоложены и одобрены на 13 научных конференциях и семинарах, в томчисле на: - научно-технической конференции (г. Тольятти, 1994 г.);- I Международной конференции по электромеханике и элеюп^отехнологии (МЮЭ-94) (г.

Суздаль, 1994 г.); - 8-м Международном семинаре(г. Харьков, 1995 г.); - Научно-технической конференции (г. Суздаль,1995 г.); - 8-м Международном семинаре (г. Алушта, 1995 г.); - 1-й Меж­вузовской конференции (г.Москва, 1996 г.); - 9-м Международном семи­наре (г. Алушта, 1996 г.); - Научно-технической конференции с междуна­родным участием (г. Ульяновск, 1996 г.); - 9-й Межд>'народной конферен­ции (г. Алушта, 1996 г.); - Международной научно-технической конфе­ренции, посвященной 100-летию Российского автомобиля (г.

Москва,1996 г.).Публикации. Список научных трудов по диссертационной работесоставляет 24 наименования, в том числе: 7 научных статей, 16 тезисовдокладов, 1 научно-технический отчет по НИР.CTpyKTj'pa и объем диссертации. Результаты изложены на 266страницах машинописного текста, иллюстрированного 26 таблицами,57 рисунками. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами,заключения, списка использованной литературы и трех приложений на 46страницах.Содержание работыВо введении дано обоснование актуальности диссертационной ра­боты, сформулированы цель и задачи исследования, выделены положе­ния, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимостьработы.В первой главе приводятся результаты аналитического обзора со­временного состояния и перспектив разв1ггия технологий производстваисточников электрической энергии и электромобилестроения.Интерес к электромобилям в странах мира возрастает с каждым го­дом. Перспективная задача до 2005 года предусматривает разработкуконцептуальных электромобилен с комбинированными энергетическимиустановками.