Автореферат (781803)
Текст из файла
На правах рукописиЧЕРНОВ АЛЕКСАНДР ЕГОРОВИЧМЕТОДОЛОГИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯАВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВСпециальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системыАвторефератдиссертации на соискание ученой степенидоктора технических наукМосква – 20172Работа выполнена на кафедре "Электротехнические комплексы автономных объектов и электрический транспорт"ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ»Научный консультант:Маслов Сергей Ильичдоктор технических наук, профессоркаф.
ЭКАО и ЭТ НИУ«МЭИ»Еременко Владимир Григорьевичдоктор технических наук, профессор каф. ЭКАО и ЭТ НИУ «МЭИ»Официальные оппоненты:Ерохов Виктор Ивановичдоктор технических наук, профессоркафедра «Экологическая безопасность технических систем»ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет»Козловский Владимир Николаевич,доктор технических наук, профессор, заведующий кафедройкафедры «Теоретическая и общая электротехника» ФГБОУ ВО«Самарский государственный технический университет»Сарач Евгений Борисовичдоктор технических наук, профессоркафедры «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э.
Баумана (национальный исследовательскийуниверситет)»Защита диссертации состоится «18» мая 2018 г. В 14-00 на заседании диссертационного советаД 212.157.02 при ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ» по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 13, корпус М, ауд. М-606.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО НИУ «МЭИ».Автореферат разослан ____________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.157.02 _________________________ к.т.н., доцент Цырук С.А.3Общая характеристика работыАктуальность проблемыРассматривая основные тенденции развития автотранспортных средств (АТС), в последние десятилетия, можно выделить несколько ключевых направлений связанных как с совершенствованием традиционных конструкций автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС),так и с созданием новых видов транспортных средств, таких как электромобили (ЭМБ), автомобили с комбинированными энергоустановками (АКЭУ), беспилотные автомобили (БА).В настоящее время, достижения научно-технического прогресса привели к активной интеграции в состав бортовой сети автомобиля сложных электротехнических и электронных комплексов и систем, направленных на повышение уровня безопасности, комфорта, функциональности, экологичности АТС.
При этом происходит значительный рост нагрузки на систему электроснабжения автомобиля.В то же время, в экспертной и научной среде, не утихают споры относительно будущегоавтомобилестроения. Часть экспертного сообщества считает, что будущее за интенсификациейразвития проектов автомобилей построенных на электротехнологиях (ЭМБ и АКЭУ), часть –небезосновательно считает о еще недостигнутом пределе развития традиционных АТС.
Обобщенный анализ российской практики эксплуатации и традиционных АТС и автомобилей наэлектротехнологиях, показывает, что все же, в настоящее время, наибольшие перспективы вплане совершенствования конструкции имеют именно традиционные автомобили с ДВС. Значительные территории, сложные климатические условия, не достаточная развитость инфраструктуры использования ЭМБ И АКЭУ, существенно ограничивают возможности их применения.Ведущими экспертами отрасли определено, что наибольший ресурс развития автомобилей наэлектротехнологиях заложен в крупных городах – миллионниках, коих в РФ не так много. Таким образом, становится понятно, что наиболее актуальные, комплексные отраслевые задачи,по-прежнему, связаны с обеспечением роста эксплуатационных характеристик современныхавтомобилей традиционной конструкции, в том числе через повышение топливной экономичности.С учетом особой важности автомобильной промышленности и автотранспортного комплекса в экономке России, их развитие необходимо рассматривать в контексте инновационнойполитики государства.
Разработка и реализация комплексных научно-технических решенийнаправленных на повышение эксплуатационной эффективности АТС напрямую связано с развитием цифровых интеллектуальных технологий управления, что укладывается в основные задачи Стратегии научно-технологического развития РФ, утвержденной 1 декабря 2016 года Указом Президента Российской Федерации № 642.Классическая система электроснабжения имеет следующие недостатки:- отсутствие учета влияния генератора на расход топлива (при выборе уровня настройкирегулятора напряжения);- несовершенство концепции управления системой электроснабжения, направленной наснижение расхода топлива;- отсутствие комплексного подхода к проектированию системы электроснабжения и учета взаимодействия с другими системами электрооборудования, влияющими на ее работу (системой пуска двигателя);- малоэффективные методики расчета потребления топлива на работу системы электроснабжения в эксплуатации и её испытаний;- полное отсутствие оборудования, измеряющего расход топлива, приходящегося на работу системы электроснабжения.4Расход топлива во многом определяется мощностью генераторной установки и аккумуляторнойбатареи в различных режимах движения автомобиля.
Экспериментальные исследования показывают, что увеличение максимального тока отдачи генераторной установки до 20А приводит кувеличению расхода топлива двигателем на 10% - 15%.Большинство существующих методик расчета систем электроснабжения используют усредненные значения возмущающих факторов (частоты вращения генератора, тока потребителей электрической энергии, напряжения в бортовой сети) при выборе характеристик генераторной установки и аккумуляторной батареи. При этом очевидно, что при эксплуатации автотранспортногосредства эти параметры изменяются в зависимости от режима движения.
Современные методики выбора основных параметров и характеристик системы электроснабжения не предусматривают моделирование ее взаимодействия с системой пуска силового агрегата автотранспортногосредства в эксплуатации из-за отсутствия системного подхода. Выбор генераторной установки иаккумуляторной батареи, а также концепции синтеза системы электроснабжения является проблемой, решаемой в работе.Вопросам энергетической эффективности систем электрооборудования автотранспортных средств посвящено значительное количество исследований отечественных и зарубежныхученых.
Вопросы топливной экономичности и снижения вредных выбросов рассмотрены в работах Бахмутова С.В., Эйдинова А.А., Шарипова В.М., Гурицкого О.И., Ютта В. Е., ГрафкинойМ.Н., Ерохова В.И., Нюнина Б.Н., Хуторского М.Д., Зволинского В.П, Говорущенко Н.Я., Сарача Е.Б. Развитию теории проектирования и исследования систем электроснабжения и пуска автомобилей посвящены работы Фесенко М.Н., Трещева А.И., Фрезинского М.Л., Купеева Ю.А.,Банникова С.П., Чижкова Ю.П., Галкина Ю.М., Петленко Б.И., Акимова С.В., Козловского В.Н.Вопросы повышения топливной экономичности электротехнических комплексов автомобилейпутем оптимизации и интеллектуализации работы электромеханических преобразователей ещенедостаточно проработаны. В настоящее время наблюдается дефицит научно обоснованныхтехнических решений, применяемых в устройствах управления, обеспечивающих экономноеуправление системой электроснабжения.
Анализ работ зарубежных авторов показывает, чтопроблемы, связанные с повышением эффективности работы электротехнических комплексовавтономных объектов также недостаточно проработаны. Они не учитывают работу генераторной установки при изменяющихся частотах вращения и мощности приемников электрическойэнергии.С учётом изложенного проблему повышения топливной экономичности автотранспортаза счет эффективного управления электротехническим комплексом следует считать актуальной.Цель работы и задачи исследованияЦелью диссертационной работы является повышение топливной экономичности АТС засчет разработки и реализации научно-технической методологии повышения энергетическойэффективности систем электрооборудования автотранспортных средств, с учетом совместногофункционирования основных элементов системы электроснабжения и оптимизации управлениягенераторной установкой.
Достижение поставленной цели обеспечивается на основе решениякомплекса взаимосвязанных научных и практических задач:- обзор принципов работы автомобильных электротехнических комплексов, обеспечивающих повышение топливной экономичности;- анализ существующих методов расчета автомобильных систем электроснабжения;- разработка методики моделирования работы системы электроснабжения для синтезаспособов управления, обеспечивающих снижение расхода топлива;5- создание и внедрение концепции управления напряжением генераторной установки автотранспортных средств, обеспечивающих снижение расхода топлива;- разработка методики для экспериментальных исследований систем электрооборудования в эксплуатации, обеспечивающей возможность оценки качества работы по экономии топлива и функциональным показателям.Объект исследования – системы электроснабжения и пуска двигателя автотранспортных средств (генератор, управляющее устройство, стартерный электродвигатель, аккумуляторная батарея).Методы исследований.
Для решения поставленных в диссертационной работе научныхзадач применялись методы математического, имитационного и физического моделирования,методы структурного анализа, теории вероятностей и математической статистики.Достоверность научных положений и выводов подтверждается применением апробированных методов компьютерного моделирования электротехнических систем, результатамилабораторных и эксплуатационных испытаний. Новизна технических решений подтвержденапатентом.Основные положения, выносимые на защиту:1.
Концепция автоматического управления напряжением генераторной установки, снижающая расход топлива за счет выбора уровня регулируемого напряжения в зависимости отстепени заряженности аккумуляторной батареи.2. Методика выбора уровня напряжения генераторной установки различных типов автотранспортных средств, использующая зависимость величины математического ожиданиянапряжения в бортовой сети от уровня регулируемого напряжения, тока генераторной установки, тока нагрузки и частоты вращения генератора;3.
Методика выбора передаточного отношения двигатель-генератор для обеспечения стабильного уровня напряжения в бортовой сети.4. Математическая модель для определения влияния системы электроснабжения на расход топлива автотранспортных средств.5. Математическая модель систем электроснабжения и пуска традиционных и гибридныхавтотранспортных средств с адаптивными алгоритмами управления напряжением генераторнойустановки в эксплуатации, обеспечивающая учет случайного характера изменения эксплуатационных факторов (частоты вращения, электрической нагрузки, температуры и режима движения).6.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
