автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Электромеханический преобразователь комбинированной энергетической установки гибридного автомобиля

На правах рукописи

Ч

Ежова Елена Владимировна

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ГИБРИДНОГО АВТОМОБИЛЯ

Специальность 05.09.01 - Электромеханика и электрические

аппараты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 2006

Работа выполнена на кафедре "Электротехническое инженерно-педагогическое образование" Самарского государственного технического университета.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Грачев Павел Юрьевич Самарский государственный технический университет

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

зав. кафедрой «Электромеханика» Никинп Николай Гагнкчшнч Оренбургский государс твенный университет

кандидат технических наук, доцент Северн» Александр Александрович

Тольятти не кий государственный университет

Ведущая организация: НПЦ «Инфотранс», г.Самара

Защита состой] ся « —^ » 2006 года в /О ч РО мин. на

заседании диссертационного совета Д.212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: 443100, г.Самара, ул.Молодопзардейская 244, СамГТУ, Главный корпус, ауд. 200.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 443100, г.Самара, ул.Молодогвардейская 244, СамГТУ, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д.212.217.04; факс (846) 278-44-00; e-mail: aees@samgtu.ru

Автореферат разослан » ^я^^Ьрл 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д.212.217.04

кандидат технических наук, доцент

Е.А.Кротков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Диссертация посвящена разработке конструкции и исследованию режимов работы электромеханической части комбинированной энергоустановки для автомобилей типа ВАЗ.

Актуальность темы. Для современного автомобиля характерна тенденция объединения функциональных систем. Развитие электроники, а также рост требуемой от генератора мощности позволяет объединить элементы системы пуска и электроснабжения в едином устройстве - стартер-генераторе. Это электрическая машина (ЭМ), при пуске работающая электродвигателем, а в нормальном рабочем режиме — генератором.

Такое совмещение позволяет отказаться от ряда устройств, устанавливаемых обычно на двигателе автомобиля (маховика, механизма привода стартера), а также расширить функции, выполняемые обычно генератором и стартером, Например, совместно с тормозной системой осуществлять торможение автомобиля с рекуперацией энергии в емкостной накопитель энергии (ЕНЭ), совместно с ЕНЭ служить демпфером при работе двигателя, работать в режиме «стоп-старт» (при остановке автомобиля выключать двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и осуществлять бесшумный и быстрый новый пуск). В определенных ситуациях возможно движение автомобиля на электрической тяге за счет энергии ЭМ. Следует отметить экономию бензина на 15-20 %.

Особенно важным является вопрос экологии. Увеличение мощности стартер-генератора в комбинированной энергетической установке (КЭУ) гибридного автомобиля позволяет снизить токсичные выбросы в атмосферу за счет трогания автомобиля на электрической тяге и обеспечения экономичного режима работы двигателя внутреннего сгорания.

В этой связи актуальными являются задачи проектирования электрической машины КЭУ и исследования ее режимов работы в составе КЭУ.

Цель работы. Целью работы является усовершенствование конструкции КЭУ для установки ее на отечественный автомобиль типа ВАЗ без существенных изменений в его компоновке, а также повышение эффективности ее работы в статических и динамических режимах.

Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи:

- проведение критического анализа известных технических решений в области создания гибридных автомобилей со стартер-генераторами колен-валового типа и с редуктором;

- разработка функциональной схемы электромеханической части комбинированной энергоустановки;

- разработка методики электромагнитного расчета и расчет специальной асинхронной машины КЭУ;

- построение математической модели силовой электромеханической части КЭУ;

- исследование переходных процессов в КЭУ со специальной асинхронной машиной методом компьютерного эксперимента;

- проверка корректности компьютерного расчета на экспериментальной установке.

Методы исследования. Для решения поставленной задачи в диссертационной работе использовалось моделирование на компьютере и экспериментальные исследования.

Метод мгновенных значений использовался при разработке математических моделей для анализа переходных процессов в КЭУ, метод полезной составляющей использован при расчете энергетических характеристик» при рассмотрении систем регулирования асинхронной машины в стартерном и генераторном режимах.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие основные научные результаты:

- разработаны математические модели предложенной автором КЭУ колен-валового типа для расчета динамических режимов с учетом изменяющихся параметров асинхронной машины (АМ) и емкостного накопителя энергии, а также регулирования напряжения статора АМ;

- получены энергетические характеристики асинхронной машины КЭУ при частотном управлении, показывающие, что такая АМ обеспечивает требуемые пусковые моменты в стартерном режиме и электроснабжение потребителей в заданном диапазоне частот вращения вала ДВС в генераторном режиме;

- исследованы динамические режимы работы КЭУ с учетом нелинейности параметров АМ и изменения тормозного момента коленчатого вала ДВС;

- разработана методика проектирования, учитывающая особенности выполнения ротора, конструкции лобовых частей обмотки статора, магни-топровода АМ,

Практическая ценность:

- создан пакет прикладных программ для проектирования специальной АМ для КЭУ;

- создан пакет прикладных программ для исследований переходных и установившихся процессов в электромеханической части КЭУ. Основные положения, выносимые на защиту;

1. Математические модели электромеханической части КЭУ, учитывающие особенности конструкции обмотки статора, насыщение магнитной цепи машины, подключение ее обмотки статора к источникам электропитания через вентильные преобразователи со ступенчатой формой фазного напряжения, широтно-импульсное

регулирование напряжения статора АМ, зависимость момента ДВС от положения коленчатого вала;

2. Конструкция асинхронной машины комбинированной энергоустановки автомобиля со специальными лобовыми частями обмотки статора, позволяющими установить такую АМ в картер сцепления автомобиля типа ВАЗ бег существенных изменений в компоновке узлов автомобиля, а также схемное решение электромеханической части такой установки, получившие патентную защиту в Российской Федерации;

3. Результаты исследований динамических режимов работы комбинированной энергоустановки с асинхронной машиной, разработанной автором конструкции, показавшие» что такая КЭУ обеспечивает гарантированный запуск ДВС, работу АМ в режиме поддержки и в режиме заряда ЕНЭ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- Международных научно-технических конференциях, «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы», г.Томск, 2003 г.; «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин», г.Самара, 2003 г.; «Электроприводы переменного тока», г.Екатеринбург, 2005 г.;

- IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития», г.Магнитогорск, 2004 г.;

- пятом международном симпозиуме ЭЛМАШ-2004, г.Москва, 2004 г.; Международном симпозиуме «Электроника и электрооборудование транспорта», г.Суздаль, 2005 г.;

- XI Международной конференции по электрическим машинам, электроприводу и энергетическим системам «ELMA 2005», г.София, Болгария, 2005 г.;

- Всероссийском электротехническом конгрессе ВЭЛК - 2005. г,Москва, 2005 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, в том числе 16 статей и материалов докладов, 1 патент Российской Федерации,

Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 129 наименований и приложения. Работа изложена на 170 страницах основного машинописного текста, содержит 9 таблиц и 58 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, определена ее цель, сформулированы задачи исследований, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор конструктивных решений КЭУ гибридных автомобилей, представлены технические решения по созданию стартер-генераторов коленвалового типа, приведен обзор математических моделей и методов исследования КЭУ.

Критический обзор зарубежных и отечественных разработок в области создания гибридных автомобилей показал, что основным направлением в создании гибридных автомобилей является применение КЭУ, включающей ДВС, электрическую машину и накопитель энергии. В качестве ДВС используют бензиновые, дизельные или газовые двигатели. В данной диссертационной работе рассматривается КЭУ с четырехцилиндровым бензиновым двигателем. В качестве электрической машины КЭУ в данной работе выбрана асинхронная машина с короткозамкнутым ротором. Она бесконтактна, конструктивно более проста и надежна по сравнению с машиной постоянного тока и синхронной машиной, а технология изготовления ее проще, что определяет низкую стоимость АМ, достаточно высокий КПД, возможность управления токами и моментом, обеспечивающего высокую частоту вращения, что позволяет заметно улучшить массообъемные характеристики.

Наиболее целесообразна для автомобилей типа ВАЗ конструкция КЭУ при соосном расположении электрической машины и коленчатого вала ДВС (рис.1). Выбранная автором КЭУ имеет одну муфту сцепления между электрической машиной ЭМ и коробкой перемены передач КПП, что позволяет повысить надежность работы механической части КЭУ.

Рис. I. Соосное расположение электрической машины на коленчатом вату ДВС

Под КЭУ в данной работе подразумевается так называемый «неполный» или «мягкий» гибрид. Преимущества такой конструкции - быстрый пуск, меньшее количество деталей, повышенная мощность генератора. Но небольшая мощность (около 5-ти кВт), а также жесткая связь между валом электрической машины и валом ДВС ограничивают функциональные возможности, которые присущи полным гибридам.

Блок-схема такой КЭУ показана на рнс.2. Электрическая часть энергоблока автомобиля состоит из источников энергии - буферного накопителя (емкостного накопителя энергии (ЕНЭ)) напряжением 42В и аккумуляторной батареи (АБ) напряжением 12В, осуществляющей иредстартерный заряд ЕНЭ и аварийное питание в случае выхода из строя ЕНЭ или AM.

Асинхронная машина при пуске автомобиля выполняет функцию стартера, а после разгона ДВС - функцию генератора. Блок питания электрооборудования (БПЭ) предназначен для осуществления электропитания всех потребителей бортовой сети (БС) автомобиля, путем преобразования напряжения на шинах ЕНЭ в напряжения бортовых сетей.

Рис.2. Блок-схема КЭУ

Блок управления асинхронной машиной (БУ АМ) предназначен для управления электрической машиной во всех режимах функционирования КЭУ и включает в себя вентильный преобразователь (ВП), выполненный по схеме трехфазного автономного инвертора напряжения (АИН) и широтно-импульсный преобразователь (ШИП) постоянного тока.

Показана необходимость использования для исследования КЭУ различных методов: метода полезной составляющей, метода мгновенных значений в сочетании с координатными преобразованиями уравнений электрической машины, метода коммутационных функций.

Во второй главе проведен синтез силовой электромеханической части КЭУ. Описаны особенности конструкции асинхронной машины. С учетом этих особенностей рассчитана асинхронная машина КЭУ и определены ее параметры. Выбраны силовые схемы вентильных преобразователей, выбраны накопители электрической энергии.

В качестве электрической машины КЭУ выбрана асинхронная машина, устанавливаемая на место маховика. Известна методика проектирования такой машины на базе серийной АМ (используется магнигопровод такой АМ). Одна-

ко в этом случае по габаритам и массе ее нельзя будет устанавливать на обычный автомобиль без существенных изменений в его компоновке, и необходимо проектировать новый автомобиль. Поэтому разработана асинхронная машина специальной конструкции, которая устанавливается между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач. При этом изменения в компоновке серийного автомобиля минимальны.

Одной из особенностей такой АМ является новая конструкция лобовых частей обмоток статора, получившая патентную защиту в Российской Федерации.

На рис.3 показана схема обмотки, соответствующая предложенной конструкции обмотки. На рис.4, показан сектор активной части статора машины переменного тока с предложенной обмоткой. Он включает пазы 1, 2, 3, 4, 5 сердечника 6, в которых расположен верхний слой обмотки со стержнями 7, 8, 9,10, 11 и нижний слой обмотки со стержнями 12, 13,14, 15, 16. Эти стержни разделяет межслойная изоляция 17. Показаны катушечные перемычки 18, 19, слой изолирующего материала 20 и катушечная перемычка 21, Стержни 10 и 12 соединяет перемычка 19, площади сечения которой в местах соединения со стержнями заштрихованы и примерно вдвое меньше площадей поперечного сечения стержней 10 и 12. Аналогично выполнены перемычки 18, 21 и др., соединяющие стержни катушек.

Рис.3. Схема обмотки стагора Рис.4. Сектор активной части

статора машины переменного тока

Показана также перемычка 24 для соединения катушечных групп. Между катушечными перемычками имеются слои изоляции (слой 25 - между перемычками 18 и 19). Имеются слои изоляции между катушечными перемычками и перемычками для соединения катушечных групп (слой 26). Имеются также слои изоляции между катушечными перемычками и проводниками выводов фаз обмотки (слой 27).

Таким образом, предложенная обмотка электрической машины позволяет выполнить соединения между стержнями по кратчайшему расстоянию между ними, что позволяет уменьшить до минимума вылет лобовых частей электрических машин с такой обмоткой.

С учетом указанных особенностей выполнения лобовых частей обмотки статора проведено проектирование асинхронной машины для наиболее тяжелого режима работы — стартериого. Проектирование начинается с определения расчетного напряжения обмотки статора»

Одним из вариантов АМ является машина с двухслойной волновой стержневой обмоткой статора ((¡=1) с двумя стержнями в пазу.

Напряжение витка при известной длине стержня и магнитной индукции

#

222*ь,—ЙД4Ю-

*

П>£I

*н (1)

а напряжение фазы

^ = ™Фи> . (2)

При подключении обмотки статора АМ к ВП, выполненному по схеме 3-х фазного мостового инвертора напряжения

иа=кв*ии (3)

где кв - коэффициент передачи по напряжению АИН.

При номинальном напряжении ЕНЭ напряжение и<1=ииом Енэ- Тогда фазное напряжение при номинальной скорости АМ

кв

(4)

Требуемое число витков в фазе

Тогда число пар полюсов

(5)

Р = . (6)

Учитывая необычную конструкцию лобовых частей статора, активное сопротивление обмотки статора определяется по формуле:

г\ ~ г\п + Г1 л + 1 лвг ( (7)

где гщ - сопротивление паза, гш - сопротивление лобовых частей, Ппвг - сопротивление перемычек между випсовыми группами.

Индуктивное сопротивление рассчитывается по известной формуле:

И, ю8

Предложенная методика электромагнитного расчета состоит из следующих разделов:

1. Выбор исходных данных.

2. Расчет напряжений витка и фазы.

3. Определение числа витков в фазе.

4. Определение числа пар полюсов.

5. Расчет магнитопровода статора и ротора.

6. Расчет обмоток статора и ротора.

7. Расчет магнитной цепи и определение тока холостого хода.

8. Определение активных и индуктивных сопротивлений.

9. Расчет режимов холостого хода и номинального.

10. Расчет рабочих характеристик.

11. Определение максимального момента.

12. Расчет начального пускового тока и начального пускового момента.

13. Определение массы асинхронной машины.

Проведен электромагнитный расчет, построены энергетические характеристики (рис.5) и разработана конструкция специальной АМ КЭУ (рис.6).

Й Й

I

ь е.» ■

I

< I» -

Мотшккггъ, кВт

Рис.5. Рабочие характеристики специальной АМ

Статор 1 АМ крепится в подкапотном пространстве автомобиля на корпусе 8 ДВС. Ротор 3 АМ КЭУ расположен на ступице 5 между двигателем внутреннего сгорания и сцеплением.

Для управления АМ в КЭУ установлен вентильный преобразователь, выполненный по схеме трехфазного мостового автономного инвертора напряжения, служащего также источником реактивной мощности.

Рис.6. Конструкция ЛМ КЭУ 1 - статор, 2 - обмотка статора, 3 - ротор, 4 - обмотка ротора, 5 - ступица, 6 - торсионный

вал сцепления, 7 - вал ДВС, 8 - корпус

Для регулирования заряда ЕНЭ используется широтно-импульсный преобразователь постоянного напряжения в постоянное.

Третья глава посвящена выбору способов и схем управления асинхронной машиной при различных режимах работы КЭУ.

Построена структурная схема для стартерного режима работы КЭУ с частотным пуском ог ЕНЭ.

Для ускорения процесса запуска ДВС необходимо изменять частоту тока статора АМ так, чтобы поддержать скольжение близкое к критическому, а напряжение на статоре изменять так, чтобы сохранять в процессе пуска постоянство насыщения магнитопровода машины. Т.е. пуск проводится с постоянным моментом, а отношение напряжения к частоте необходимо поддерживать примерно постоянным:

£/, -IR-AU fx

= const

(9)

где Ui - напряжение на статоре; IR - потери в проводах; AU - падение напряжения в вентилях преобразователя;/} - частота тока статора.

В генераторном режиме рекомендуется изменять напряжение AM про' порционально корню квадратному частоты тока статора. Так как в AM с корот-козамкнутым ротором круговая частота вращения поля машины близка к частоте вращения ротора со, при регулировании поддерживается

Uy

= const. (10)

При таком законе регулирования необходимо ограничивать ток заряда накопителей энергии. Это достигается включением ШИП1 и ШИШ между шинами постоянного тока вентильного преобразователя частоты, аккумуляторной батареей 12В и ЕНЭ. Если степень заряженности ЕНЭ недостаточна для осуществления запуска ДВС, перед началом запуска его подзаряжают от аккумуляторной батареи через повышающий преобразователь постоянного напряжения ШИП2.

Для стабилизации напряжения в генераторном режиме используется пропорционально-интегральный регулятор с настройкой на симметричный оптимум.

Предложена энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором, на которую получено положительное решение на выдачу патента РФ. Она позволяет производить эффективный регулируемый частотный пуск асинхронной машины при запуске ДВС от ЕНЭ, а также обеспечивает регулируемый заряд накопителей электрической энергии и электроснабжение потребителей постоянного тока двух уровней напряжения в генераторном режиме при изменении частоты вращения вала ДВС.

В четвертой главе предложены математические модели асинхронной машины, вентильного преобразователя частоты, и источников электропитания КЭУ. С помощью этих моделей исследованы переходные процессы в КЭУ со специальной асинхронной машиной.

Для построения математического описания динамических процессов в асинхронной машине используется теория обобщенной электрической машины, При составлении уравнений и рассмотрении переходных процессов асинхронных машин использованы общепринятые допущения и ограничения, связанные с понятием «идеализированная машина», а также учтено насыщение магнитопровода AM.

Представлены уравнения асинхронной машины в координатах, вращающихся с произвольной скоростью. Уравнения электрического равновесия машины в этих осях записаны в матричной форме:

«Г Р15

сок1? И3 + Р1? ОУК15Я рЬ™ <?

0 рЬ5К (со-сок)1™ Я

0 {сок -со)!/* (Фк-(О)1* Л* + Р1я _ Л\

где - угловая скорость; со - частота вращения вала АМ; X, У — оси, вращающиеся с частотой шк; ^х. ^г, ^х. гкг,- токи в обмотках статора и ротора по осям X и У; 1Г*х, напряжения в обмотках статора и ротора по осям X и У;

Л* — активные сопротивления обмоток статора и ротора; Ь5, Ьк - индуктивности фаз статора и ротора; - взаимоиндуктивности фаз статора и ротора. Уравнение механического равновесия:

рп 1у*)+Мт = 3ра>кв, (12)

где рл - число пар полюсов АМ; Мм - механический момент коленвала ДВС; Л"- момент инерции ротора АМ и коленчатого вала ДВС; - механическая частота вращения коленчатого вала ДВС.

Показано, что при широтном регулировании напряжения статора асинхронной машины целесообразно записывать эти уравнения в осях V, V, вращающихся с частотой первой гармонической напряжения статора АМ,

Эквивалентная схема цепи постоянного тока КЭУ, учитывающая потери в стали АМ и потери на коммутацию в вентилях ВП (Лл)* сопротивление проводов (/?я/>)> сопротивление ЕНЭ {Яею) и сопротивление нагрузки бортовой сети 42В (Ннл)* показана на рис 7. Данная схема соответствует работе АМ от ЕНЭ в режиме стартера.

Уравнения цепи постоянного тока КЭУ, соответствующие этой эквивалентной схеме, запишутся:

'ЕНЭ

1 +

42 ^ С

ЕНЭ

Япр + Я£ИЭ

¿и

С _ 1Е1!Э 1а гНА2 1П

Л

гнаг ~

Л

Н 42

1П =

Я

п

(13)

(14)

(15)

(16)

Построена математическая модель с использованием коммутационных функций для исследования переходных процессов в КЭУ с широтным регулированием выходного напряжения инвертора.

В синхронно вращающихся осях коммутационные функции повторяются на шаге инвертора. Поэтому, сравнивая одну из коммутационных функций в этих осях с заданным значением можно моделировать моменты переключения вентилей преобразователя и управление скважностью ШИР.

Для ШИР с п импульсами на периоде необходимо сформировать (п-1) дополнительных функций, сдвинутых на К(60/п) градусов относительно исходной:

(17)

где К = 1,2.....п-1; «к « Ет{а>хг~ +

Алгоритмы формирования ШИР различных типов аналогичны, изменяются только функции, определяющие моменты переключения коммутационных функций.

Таким образом, математическая модель КЭУ для расчета квазиустановившихся процессов, построенная на основе метода мгновенных значений, позволяет рассчитать мгновенные значения напряжений и токов статора АМ, мгновенные значения токов в звене постоянного тока КЭУ, электромагнитный момент в стар-терном или генераторном режимах. Расчет максимальных мгновенных значений токов инвертора важен для выбора силовых транзисторов, которые весьма чувст-

вительны к перегрузкам по току и определения пульсаций электромагнитного момента и напряжений в звене постоянного тока, возникающих за счет переключений вентилей преобразователя.

Компьютерное моделирование переходных процессов проводится с помощью разработанного пакета прикладных программ. Исследуются нормальные режимы запуска ДВС от источника ограниченной мощности, анализируются режимы работы КЭУ в двигательном и генераторном режимах, переход асинхронной машины из режима стартера в режим генератора, а также режим поддержки ДВС.

Блок-схема алгоритма программы приведена на рис.8.

к 1 1

Основная программа РРО&КМВАЗв Ввод исходньк данные Вьниспение переменные ГЬдпрогрзню ЗПиЧЕ Оьнисление главного индукглиеного сопрошвленш Подпрограмма ССМЧЛ вычисление кошуггщионньк функций ГЫгроедомы тшлсцш Решение сисгтты уравнений Подпрограмма змз Оюби&ше обоиКже ГЬдпрогрятт оедяе? Вывод на печаль резупытвтов решения

Рис. 8

В основной программе происходит обработка исходных данных, введенных пользователем. После этого вызывается подпрограмма СОМТИК, формирующая вектор коммутационных функций. Затем вычисляются скольжение АМ, действующие значения фазного тока, мгновенные значения фазных напряжения и тока, электромагнитный момент и ток на входе инвертора. Решение системы дифференциальных уравнений проводится итерационным методом Ньютона в подпрограмме ЫЛЛТОН, которая производит расчет переменных на данном шаге.

Расчетные данные сравнивались с данными, полученными на экспериментальной установке. Экспериментальные испытания КЭУ проведены при работе ВП с законом коммутации Х=120°. Среднеквадратичная ошибка между экспериментальными и расчетными данными, не превышает 9% что говорит о корректности построенной математической модели КЭУ.

На рис.9 показаны расчетные осциллограммы, иллюстрирующие процесс запуска ДВС и переход АМ из режима стартера в режим генератора. Здесь: п -частота вращения вала асинхронной машины, М - электромагнитный момент асинхронной машины; М^ - тормозной момент коленчатого вала ДВС;,/? - частота тока ротора.

Установлено, что разработанная КЭУ обеспечивает требуемый пусковой момент 150 Нм.

Рассчитан процесс включения зажигания при значительной частоте вращения вала ДВС. При такой частоте вращения уменьшаются выбросы вредных веществ в атмосферу при включении ДВС и трогании автомобиля.

Рис.9

Компьютерные эксперименты показали работоспособность КЭУ с предложенным управлением асинхронной машиной в стартерном и генераторном режимах. Рассчитанный пусковой момент и энергетические характеристики специальной асинхронной машины КЭУ свидетельствуют о возможности ее использования для стартерного запуска и питания бортовой сети гибридных автомобилей, разработанных на базе автомобилей типа ВАЗ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие основные результаты:

1. Проведенный анализ существующих комбинированных энергетических установок для гибридных автомобилей показал, что использование зарубежных установок требует существенных изменений в компоновке узлов серийных автомобилей, в результате чего себестоимость таких автомобилей сильно возрастает,

2. Разработана конструкция специальной асинхронной машины с предложенными автором лобовыми частями обмотки статора, что позволяет значительно уменьшить габариты машины и установить ее в картер сцепления автомобиля типа ВАЗ.

3. Разработана методика электромагнитного расчета специальной асинхронной машины комбинированной энергетической установки, учитывающая ограниченный внешний диаметр и малую длину магнитопровода, увеличенный внутренний диаметр сердечника ротора, расположенного на специальной ступице, специальную конструкцию лобовых частей обмотки статора.

4. Предложена энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором с емкостным накопителем энергии и двумя уровнями напряжения бортовой сети автомобиля. Такая энергетическая установка осуществляет запуск двигателя внутреннего сгорания от емкостного накопителя энергии, обеспечивает регулируемый заряд накопителей электрической энергии и электроснабжение потребителей постоянного тока в генераторном режиме и режиме рекуперативного торможения.

5. Построены математические модели комбинированной энергоустановки в стартерном и генераторном режимах работы, учитывающие потери на коммутацию в преобразователе и потери в стали асинхронной машины, насыщение магнитопровода, широтно-импульсное регулирование напряжения статора асинхронной машины, а также зависимость тормозного момента двигателя внутреннего сгорания от положения коленчатого вала.

6. Проведено исследование переходных процессов в комбинированной энергетической установке методом компьютерного эксперимента. Результаты эксперимента показали, что при запуске двигателя внутреннего сгорания от асинхронной машины с регулированием напряжения статора, обеспечивается требуемый для надежного пуска двигателя внутреннего сгорания момент 150 Нм; в разработанной установке возможно включение зажигания при частотах вращения коленчатого вала, близких к частоте вращения холостого хода, что приводит к снижению вредных выбросов в атмосферу; в генераторном режиме асинхронная машина обеспечивает заряд накопителя энергии в широком диапазоне частот вращения.

7. Проведены экспериментальные исследования работы комбинированной энергетической установки. Сравнение расчетных данных с данными экспериментов подтвердили корректность построенных математических моделей.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Моделирование КСУ с двумя вентильными преобразователями для гибридного автомобиля. Вестник УГТУ-УПИ №5 (25). Часть 1. Екатеринбург. 2003 г. С. 447-450.

2. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Особенности проектирования асинхронной машины для комбинированного электропривода гибридного автомобиля. Материалы МНТК «Электромеханические преобразователи энергии». Томск. 2003 г. с.108-109.

3. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Комбинированная силовая установка как один из способов повышения надежности работы автотранспортных средств. Сборник трудов МНТК «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин». Т.2, ч.2. М., Машиностроение, 2003г. с.402-405.

4. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Автономный электропривод комбинированных энергоустановок. Труды IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития», ч. II, Магнитогорск, 2004 г. с.174-176.

5. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Стартер-генераггорные устройства для перспективных автомобилей ВАЗ на базе асинхронных машин с вентильными преобразователями. Труды пятого международного симпозиума ЭЛМАШ-2004, ТД1, М. 2004 г. с.167-169.

6. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Асинхронный стартер-генератор для комбинированного энергетического привода гибридного автомобиля. «Электротехника» №12 2004 г. с.35-39.

7. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Электропривод переменного тока для гибридного автомобиля с многополюсной асинхронной машиной. Труды Международной тринадцатой научно -технической конференции «Электроприводы переменного тока», Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2005. С.271-274.

8. Анисимов В.М., Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Стартер-генераторая установка для автомобилей типа ВАЗ: Номинанты конкурса ПО РИА (Лучший инновационный проект) // Инженер Поволжья (информационно — аналитический журнал) №2 (13) март-апрель 2005. - С 53-54.

9. Анисимов В.М., Грачев П.Ю., Ежова Е.В., Тарановский В.Р. Автомобильный асинхронный стартер-генератор - лучший инновационный проект Поволжского региона. Материалы Международного симпозиума «Электроника и электрооборудование транспорта», Суздаль, 2005. С.21-23.

10.Pavel Grachev, Vladimir Anisimov, Elena Ejova. The Asynchronous Machine for a Starter-Generating Unit (SGU). Eleventh International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems «ELMA 2005». Sofia, Bulgaria. P.314-3I6.

П.Анисимов B.M., Грачев П.Ю., Ежова E.B., Тарановский В.Р. Использование микроконтроллеров в системе управления стартер-генераторов автомобилей. Анисимов В.М., Грачев П.Ю., Ежова Е.В., Тарановский В.Р. // Материалы Всероссийского электротехнического конгресса ВЭЛК -2005. г.Москва, 2005. С. 246 - 248.

^.Комбинированная стартер-генераторная установка переменного тока для «неполного» гибрида //Анисимов В.М., Грачев П.Ю., Ежова Е.В., Тарановский В.Р, // Электроника и электрооборудование транспорта. №3-4, 2005. С. 32-34.

13.Паггент №2275729 Российской Федерации. МПК Н 02 К 3/04, Н 02 К 17/16. Обмотка электрической машины / П.Ю. Грачев, Ф.Н. Сарапулов, Е.В. Ежова// 27.04. 2006, Бюл.№12.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторство, автору принадлежат: в работах [6, 10] - методика проектирование асинхронной машины, в работах [1, 2, 3, 11]- разработка блок-схемы КЭУ, в работах [4, 5, 12, 14] - разработка электрической схемы силовой части КЭУ, в работах [7, 8, 9, 12] — разработка конструкции асинхронной машины, в работе [13] - выполнение конструкции лобовых частей.

Разрешено к печати диссертационным советом Д.212.217.04. Протокол №17 от 20.09.06

Заказ № 1482. Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе.

Самарский государственны й технический университет. Типография СамТТУ. 443100, г.Самара, ул.Молодогвардейская, 244

Введение.

1. Анализ технических решений и методов исследования электромеханической части комбинированной энергоустановки.

1.1. Конструктивные решения электромеханической части гибридных автомобилей.

1.2. Гибридные автомобили со стартер-генераторами коленвалового типа.

1.3. Выбор математических моделей и методов исследования электромеханической части КЭУ.

Выводы.

2. Методика проектирования силовой электромеханической части КЭУ.

2.1. Особенности конструкции асинхронной машины КЭУ.

2.2. Методика электромагнитного расчета асинхронной машины для КЭУ

2.2.1. Методика электромагнитного расчета асинхронной машины для КЭУ на базе серийной AM.

2.2.2. Методика электромагнитного расчета специальной асинхронной машины для КЭУ.

2.3. Выбор схем вентильных преобразователей для управления AM КЭУ.

2.3.1. Выбор преобразователя постоянного тока в переменный.

2.3.2. Выбор преобразователей уровня постоянного напряжения.

2.4. Выбор типов накопителей электрической энергии.

Выводы.

3. Разработка способов и схем управления электромеханической части КЭУ.

3.1. Выбор способов управления AM в двигательном и генераторном режимах.

3.2. Разработка структурной схемы КЭУ в стартерном режиме и режиме поддержки ДВС.

3.3. Разработка структурной схемы КЭУ в генераторном режиме.

3.4. Разработка функциональной схемы электромеханической части КЭУ.

Выводы.

4. Математическая модель и исследование переходных процессов КЭУ с AM.

4.1. Математическое моделирование силовой части КЭУ.

4.1.1. Математическая модель AM.

4.1.2. Математическая модель источников питания.

4.1.3. Математическая модель вентильного преобразователя КЭУ.

4.1.4. Математические модели силовой электромеханической части КЭУ.

4.2. Проверка корректности компьютерного расчета на экспериментальной установке.

4.3. Моделирование переходных процессов в КЭУ со специальной AM.

4.3.1. Пакет прикладных программ.

4.3.2. Результаты моделирования переходных процессов в КЭУ.155 Выводы.

В мировом автомобилестроении в настоящее время наблюдается тенденция интенсивного использования в автомобилях электрических и электронных устройств. Их доля в себестоимости современных автомобилей достигает 15%, а в 2010 году ожидается рост до 35%. Переход от углеводородного топлива к водородному, электрификация и применение электронных систем управления дают возможность снизить массу автомобиля, экономить топливо, повысить экологичность и экономическую эффективность, упростить систему управления, комфортабельность и безопасность транспортных средств. С улучшением этих ключевых потребительских свойств, конкурентоспособность транспортных средств повышается, а у производителя появляется возможность завоевания новых рынков сбыта.

Для современного автомобиля характерна тенденция объединения функциональных систем. Развитие электроники, а также рост требуемой от генератора мощности позволяет объединить совместно элементы системы пуска и электроснабжения в едином устройстве - стартер-генераторе. Это электрическая машина (ЭМ), при пуске работающая электродвигателем, а в нормальном рабочем режиме - генератором.

Такое совмещение позволяет отказаться от ряда устройств, устанавливаемых обычно на двигателе автомобиля (маховика, механизма привода стартера и т.д.), а также расширить функции, выполняемые обычно генератором и стартером. Например, совместно с тормозной системой осуществлять торможение автомобиля с рекуперацией энергии в емкостной накопитель энергии (ЕНЭ), совместно с ЕНЭ служить демпфером при работе двигателя, работать в режиме «стоп-старт» (при остановке автомобиля выключать двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и осуществлять бесшумный и быстрый новый пуск). Наконец, в определенных ситуациях возможно движение автомобиля на электрической тяге за счет энергии ЭМ.

Повышенная мощность ЭМ в генераторном режиме позволяет электрифицировать рулевое управление, механизм газораспределения, насос в системе охлаждения и т.п., однако большие токовые нагрузки и падение напряжения в вентильных преобразователях требуют перехода на повышенное напряжение.

Проблема топливной экономичности, снижения вредного воздействия автомобиля на окружающую среду успешно может быть решена при использовании в их конструкции комбинированных (гибридных) электромеханических силовых установок.

Автомобилестроение России развивается по пути ведущих мировых производителей автомобилей: совершенствует конструкции автомобилей с классической схемой привода: ДВС - сцепление - коробка передач -карданные валы - главная передача - привод колес.

Достичь превосходства над конкурентами, повторяя их путь развития, проблематично, требуются такие решения, которые дали бы возможность подняться по конкурентоспособности выпускаемой продукции до их уровня. Одно из них - это путь наименьших затрат, когда гибридные автомобили разрабатываются на базе уже созданных и массово выпускаемых автомобилей.

Основополагающими в области разработки, исследования и проектирования электромеханических систем автомобилей являются труды: В.В. Апсита, Б.М. Айзенштейна, В.А. Балагурова, Ф.Ф. Галтеева, С.В. Акимова, С.В., Банникова, Ю.И. Боровских, А.И. Важнова, Ю.М.Галкина, Ю.И. Квайта, Ю.А. Купеева И.И. Трещева, Ю.П. Чижкова, Г.И. Штурмана, В.Е. Ютта.

В данной работе рассматривается комбинированная энергетическая установка (КЭУ) со специальной асинхронной машиной, которая может быть установлена на отечественный автомобиль типа ВАЗ без существенных преобразований в конструкции автомобиля. Под КЭУ в данной работе подразумевается так называемый «неполный» или «мягкий» гибрид, т.к. небольшая мощность ЭМ (около 5-ти кВт), а также жесткая связь между валом электрической машины и валом ДВС ограничивают функциональные возможности такой достаточно простой гибридной установки.

Использование в конструкции автомобилей комбинированных энергетических установок даёт следующие преимущества: повышаются динамические характеристики автомобиля; снижается снаряженная масса автомобиля, следовательно, возрастает грузоподъёмность; повышается топливная экономичность автомобиля на 10-30%; повышается экологичность автомобиля; автомобиль с гибридным приводом имеет хорошую тягово-скоростную характеристику. При написании диссертационной работы автор опирался на работы Д.А.Бута, А.Е.Загорского, Л.Я.Зиннера, М.Л.Костырева, Н.Г.Никияна, А.А.Северина, А.И.Скороспешкина, Н.Д.Торопцева, Р.Т.Шрейнера.

Целью работы является усовершенствование конструкции КЭУ для установки ее на отечественный автомобиль типа ВАЗ без существенных изменений в его компоновке, а также повышение эффективности ее работы в статических и динамических режимах.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие теоретические и экспериментальные задачи:

1. Провести критический анализ известных технических решений в области создания гибридных автомобилей со стартер-генераторами коленвалового типа и с редуктором.

2. Разработать функциональную схему электромеханической части комбинированной энергоустановки.

3. Разработать методику электромагнитного расчета и рассчитать специальную асинхронную машину КЭУ.

4. Построить математические модели силовой электромеханической части КЭУ.

5. Исследовать переходные процессы в КЭУ со специальной AM методом компьютерного эксперимента.

6. Проверить корректность компьютерного расчета на экспериментальной установке.

Научная новизна работы представлена теоретическими и экспериментальными исследованиями в следующих рассмотренных и решенных задачах.

1. Разработаны математические модели предложенной автором КЭУ коленвалового типа для расчета динамических режимов с учетом изменяющихся параметров асинхронной машины (AM) и емкостного накопителя энергии и регулирования напряжения статора AM.

2. Получены энергетические характеристики асинхронной машины КЭУ при частотном управлении, показывающие, что такая AM обеспечивает требуемые пусковые моменты в стартерном режиме и электроснабжение потребителей в заданном диапазоне частот вращения вала ДВС в генераторном режиме.

3. Исследованы динамические режимы работы КЭУ с учетом нелинейности параметров AM и изменения тормозного момента коленчатого вала ДВС.

4. Разработана методика проектирования, учитывающая особенности выполнения ротора, конструкции лобовых частей обмотки статора, магнитопровода AM.

Практическая ценность работы состоит: в создании пакета прикладных программ для проектирования специальной AM; в создании пакета прикладных программ для исследований переходных и установившихся процессов в электромеханической части КЭУ. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Математические модели электромеханической части КЭУ, учитывающие особенности конструкции обмотки статора, насыщение магнитной цепи машины, подключение ее обмотки статора к источникам электропитания через вентильные преобразователи со ступенчатой формой фазного напряжения, широтно-импульсное регулирование напряжения статора AM, зависимость момента ДВС от положения коленчатого вала;

2. Конструкция асинхронной машины комбинированной энергоустановки автомобиля со специальными лобовыми частями обмотки статора, позволяющими установить такую AM в картер сцепления автомобиля типа ВАЗ без существенных изменений в компоновке узлов автомобиля, а также схемное решение электромеханической части такой установки, получившие патентную защиту в Российской Федерации;

3. Результаты исследований динамических режимов работы комбинированной энергоустановки с асинхронной машиной, разработанной автором конструкции, показавшие, что такая КЭУ обеспечивает гарантированный запуск ДВС, работу AM в режиме поддержки и в режиме заряда ЕНЭ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- Международных научно-технических конференциях «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» г.Москва, 2003 г., 2004 г.; «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы», г.Томск, 2003 г.; «Актуальные проблемы надежности технологических, энергетических и транспортных машин», г.Самара, 2003 г.; «Электроприводы переменного тока», г.Екатеринбург, 2005 г.; «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XII Бенардосовские чтения), г.Иваново, 2005 г.

- IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу «Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития», г.Магнитогорск, 2004 г.;

- пятом международном симпозиуме ЭЛМАШ-2004, г.Москва, 2004 г.; Международном симпозиуме «Электроника и электрооборудование транспорта», г.Суздаль, 2005 г.;.

- XI международной конференции по электрическим машинам, электроприводу и энергетическим системам «ELMA 2005», г.София, Болгария, 2005 г.

- Всероссийском электротехническом конгрессе ВЭЖ - 2005. г.Москва, 2005 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 печатных работ.

Реализация работы. Работа выполнена на кафедре «Электротехническое инженерно-педагогическое образование» Самарского государственного технического университета.

Основные научные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы используются в ОАО «АВТОВАЗ», ОАО «АВИААГРЕГАТ», в учебном процессе на кафедре «Электротехнического инженерно-педагогического образования» ГОУВПО СамГТУ. Структура и объем работы:

Построение работы выполнено в виде объединенных в группы по главам конкретных задач. Большинство разделов построено в форме изложения методов анализа. Они завершаются получением конечной системы уравнений и анализом способа решения. В ряде случаев приводятся результаты расчетов и экспериментов. Все выводы приведены в достаточно подробном виде.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Основная часть работы изложена на 170 страницах текста, иллюстрирована 58 рисунками. Библиографический список содержит 129 наименований.

ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель силовой электромеханической части КЭУ, учитывающая потери в стали и насыщение цепи намагничивания AM, широтно-импульсное регулирование напряжения статора асинхронной машины, зависимость момента ДВС от положения коленчатого вала.

2. Проверка корректности компьютерного расчета электромагнитных и электромеханических процессов в КЭУ проведена сравнением расчетных и экспериментальных осциллограмм. Среднеквадратичная ошибка между расчетом и экспериментом составляет не более 9%.

3. Разработан пакет прикладных программ для расчета динамических режимов КЭУ, учитывающий особенности построенных математических моделей.

4. Анализ переходных процессов КЭУ, проведенный методом компьютерного эксперимента, показал возможность надежного запуска ДВС в условиях холодного и горячего пусков, плавного перехода AM в режим генератора и гарантированный заряд источников электропитания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По диссертационной работе можно сделать следующие выводы:

1. Проведенный анализ существующих комбинированных энергетических установок для гибридных автомобилей показал, что использование зарубежных КЭУ требует существенных изменений в компоновке узлов серийных автомобилей, в результате чего себестоимость таких автомобилей сильно возрастает.

2. Предложена новая конструкция обмотки статора асинхронной машины с уменьшенными лобовыми частями, позволяющая значительно уменьшить габариты машины и установить ее в автомобиль.

3. Разработана методика электромагнитного расчета специальной асинхронной машины КЭУ, учитывающая малую длину магнитопровода AM, увеличенный внутренний диаметр сердечника ротора, расположенного на специальной ступице, лобовые части специальной укороченной конструкции обмотки статора.

4. Предложена структура электромеханической части КЭУ с емкостным накопителем энергии и двумя уровнями напряжения бортовой сети автомобиля. Такая энергетическая установка осуществляет запуск ДВС от ЕНЭ, обеспечивает регулируемый заряд накопителей электрической энергии и электроснабжение потребителей постоянного тока в генераторном режиме и режиме рекуперативного торможения.

5. Построены математические модели КЭУ в стартерном и генераторном режимах работы, учитывающие потери на коммутацию в преобразователе и потери в стали AM, широтно-импульсное регулирование выходного напряжения AM, заряд источников электропитания, а также зависимость тормозного момента ДВС от положения коленчатого вала.

6. Проведено исследование переходных процессов в КЭУ с помощью компьютерного эксперимента. Результаты эксперимента показали, что при запуске ДВС от асинхронной машины КЭУ с регулированием напряжения статора AM, обеспечивается требуемый для надежного пуска ДВС момент 150 Нм; для снижения вредных выбросов в атмосферу целесообразно включение зажигания при частотах вращения коленчатого вала, близких к частоте вращения холостого хода; показана работоспособность установки в генераторном режиме.

7. Корректность компьютерного расчета электромагнитных и электромеханических процессов в КЭУ проверена на экспериментальной установке. Сравнение расчетных данных с данными экспериментов подтвердили корректность составленных математических моделей.

1. Краснов A. Ford Ну Trans / «Грузовик пресс», №5,2004 г.

2. Златин ПА., Кеменов В.А., Ксеневич И.П. Электромобили и гибридные автомобили. -М.: Агроконсалт, 2004.- с.416.

3. Стартер-генераторы колен-валового типа (KSG). Основа будущих концепций / Краппель А. И др. / Издательство "Expert", ФРГ, 1999, -120с.

4. Северин А.А. Повышение надежности электромагнитной системы автомобильных стартеров. Диссертация на соискание учен. степ. канд. техн. наук Самара, 2004.

5. United States Patent Number 4883973. Automotive electrical system having a starter/generator induction machine. General Motors Corporation, Detroit. Mich. / Filed: Aug. 1, 1988 / Date of Patent: Nov. 28,1989.

6. Автомобили с комбинированным энергетическим приводом. Обзор разработок за рубежом // Автостроение за рубежом. 2002.№3.с.5-11 А.

7. Шевченко А.Ф., Медведко А.С., Бухгольц Ю.Г., Сингатулин Ш.Р., Скоробогатов Д.Н., Ерохин А.И. Стартер-генераторное устройство для легковых автомобилей класса ВАЗ-2110 // Электротехника № 09/03 с.15-19.

8. Боченков Б.Н., Лютц С.В. Стартер-генератор на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами. Труды Международной тринадцатой научно -технической конференции «Электроприводы переменного тока», г.Екатеринбург, 2005 г. С.277-280.

9. Реднов Ф.А., Пахомин С.А., Алиев А.Я. Стартерно-генераторное устройство для автомобилей семейства ВАЗ. / Известия вузов. Электромеханика. №1, 2004, с.68-69.

10. Николаев В.В., Рыбников В.А. Разработка интегрированного стартер-генератора на основе вентильно-индукторной машины. // «Электричество» №5, 2005 г. С.32-38.

11. Морговский Ю.А., Березин А.В., Салахов М.Х. Электродвигатели для автомобилей ВАЗ // Автомобильная промышленность, 1984, №.1, с.9-11.

12. Теория и расчет тягового привода электромобилей / Под ред. И.С.Ефремова. -М.: Высшая школа, 1984, 383 с.

13. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений.- 3-е изд., прераб.- JL: Энергия, 1978.-832 е., ил.

14. Розанов Ю,К, Основы силовой преобразовательной техники. М, Энергия, 1979, с.392.

15. Кривицкий С.О., Эпштейн И.П. Динамика частотно-регулируемых электроприводов с автономными инверторами. М, Энергия, 1970, с.152.

16. Лайон В. Анализ переходных процессов в электрических машинах переменного тока методом симметричных составляющих / Пер. с англ. М.-Л.:Госэнергоиздат,1957.168 с.

17. Шубенок В.А., Лысцов А.Я. Расчет характеристик асинхронных машин при вентильном управлении. Томск: 1967.- 124 с.

18. Антушев Г.С. Методы параметрического синтеза сложных технических систем. -М.: Наука, 1989. с.88.

19. Анисимов В.М. Электромеханические стартер-генераторные системы автомобильных транспортных средств (Теория, проектирование, исследование). Дис. на соиск. уч. ст. д.т.н. Самара 2004.

20. Патент №2275729 Российской Федерации. МПК Н 02 К 3/04, Н 02 К 17/16. Обмотка электрической машины / П.Ю. Грачев, Ф.Н. Сарапулов, Е.В. Ежова // 27. 04. 2006, Бюл. №12.

21. Патент №2152117 Российской Федерации. МКИ Н 02 Р 9/44, F 02 N 11/04. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной электрической машины / И.И.Таль, И.Л.Таргонский, М.Ю.Пустоветов / 27. 06. 2000.

22. Лыткин В.В. Способ организации лобовых частей электрических машин с минимальным осевым вылетом. Вестник УГТУ №5 (25), Екатеринбург, 2003. с. 190 193.

23. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / Кравчик А.Э., Шлаф М.М. и др.- М.: Энергоиздат, 1982.-504 с.

24. Pavel Grachev, Vladimir Anisimov, Elena Ejova. The Asynchronous Machine for a Starter-Generating Unit (SGU). Eleventh International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems «ELMA 2005». Sofia, Bulgaria. P.314-316.

25. Проектирование электрических машин. / Под ред. И. П. Копылова. -М.: Энергия, 1980.

26. Гольдберг О.Д., Турин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. М.: Высшая школа,2001.

27. Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока. М.: Высшая школа, 1982.

28. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1970.

29. Алюшин Г.Н., Торопцев Н.Д. Асинхронные генераторы повышенной частоты.- М.: Машиностроение, 1974.-349 е.; Торопцев Н.Д. Авиационные асинхронные генераторы.- М.: Транспорт, 1970.-204 с.

30. Теория и методы расчета асинхронных турбогенераторов / Под ред. И.М.Постникова.- К.:Наук. Думка, 1977.-175 с.

31. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Асинхронный стартер-генератор для комбинированного энергетического привода гибридного автомобиля.// Электротехника, 2004. №12. с.35-39.

32. Ежова Е.В. Проектирование электрической машины стартер-генератора гибридного автомобиля. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и электроэнергетика». Т.2. М., МЭИ. 2003 г. с.94-95.

33. Никиян Н.Г. Многофазная реальная асинхронная машина: математическое моделирование, методы и средства диагностики: Монография.- Оренбург: ГОУ ВПО ОГУ, 2003.- 334 с.

34. Дружков А.А. Разработка и проектирование асинхронных генераторов с вентильным возбуждением для автономных объектов. Диссертация на соискание учен. степ. канд. техн. наук Куйбышев, 1982.

35. Потери в асинхронных двигателях, питаемых от тиристорного преобразователя частоты. Рефераты 93-94, №26, 1969. Elektr. Rev, 1969, том 184, №15. с.525-528.

36. Исследование многофазных асинхронных двигателей при питании от несинусоидального напряжения. «JEEE. Trans. Power». 1968, том 87, №3, с.624-631.

37. Barlos V., Svajcr I. Pridavne ztraty, a vykon indukciho stroje pri napajeni nesinusovym napetim. Elektrotechnicku Obzor, 1969, 58, №1.

38. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебник. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. -4.2 - 197 с.

39. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Преобразовательная техника. Киев, Издательское объединение «Вища школа», 1978,424 с.

40. Накопители энергии: Учебное пособие для вузов / Д.А.Бут, Б.Л.Алиевский, С.Р.Мизюрин, П.В.Васюкевич; Под ред. Д.А.Бута.-М.: Энергоатомиздат, 1991.-400 с.:ил.

41. Смирнов Г.Н. Обоснование использования суперконденсаторов в системах питания автомобиля напряжением 42 вольта. Диссертация на соискание учен. степ. канд. техн. наук Москва, 2005.

42. Чижков Ю.П. Емкостные накопители энергии в системах пуска./ Автомобильная промышленность, 2001, №1, с.26-27.

43. Стуканов В. А. Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля: Учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. - 368 е.: ил. - (Серия «Профессиональное образование).

44. ОСТ 37.001.052-87 «Требования к пусковым качествам автомобильных двигателей».

45. Чулков П.В., Чулков И.П. Топлива и смазочные материалы: ассортимент, качество, применение, экономия, экология. М.: «Политехника», 1996.

46. Боровских Ю.И., Старостин А.К., Чижков Ю.П. Стартерные аккумуляторные батареи. М.: Фонд, 1997, 157 с.

47. Эйдинов А.А. Электромобили. Учебное пособие.- М.: МАМИ, 1997, с.80.

48. Быстрозарядные тяговые и стартерные батареи сверхъемких конденсаторов. Новые экологически чистые источники энергии. Проспект фирмы ЭСМА.-Москва, 1996.

49. Пионтковская С.А. Повышение энергоэффективности тяговой системы внутризаводского электротранспорта с комбинированной энергоустановкой. Дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. Тольятти 2005.58. http://esma-cap.com/Use/Transportation/.59. www.arch.zr.ru.

50. Блохнин А.П. Как конденсатор стал супераккумулятором.// АВТОтрио, 2003, №5. С.21-23.

51. Колодочкин М., Кочетов А. Счастливые ампер-часов не наблюдают.// За рулем, 2000, № 10. С.90-96.

52. Башарин А.В., Новиков В. А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов.- JI. Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982-392 с.

53. Загорский А.Е. Регулируемые электрические машины переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1992.

54. Зимин Е.Н., Яковлев В.И. Автоматическое управление электроприводами. М., «Высшая школа», 1979,318 с.

55. Дартау В.А., Рудаков В.В. Векторное управление машинами переменного тока. Зап.ЛГИ, 1976. t.LXX, вып.1, с.48-54.

56. Blaschke F. Das Prinzip der Feldorientierung die Grundlage fur Transvektor Regelungvon Drehfeldmaschienen.-Siemens-Zeitschift, 1971, Bd.45, H.10, S.761-764.

57. Храмков A.H. Моделирование асинхронных электроприводов. Труды Международной тринадцатой научно технической конференции «Электроприводы переменного тока», Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2005. С. 162- 164.

58. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. 327 с.

59. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0.: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001. - 320 е., ил.

60. Шрейнер Р.Т., Дмитренко Ю.А. Оптимальное частотное управление асинхронными электродвигателями. Кишинев: Штиинца, 1982. 224с.

61. Кротова Л.Н. Исследование системы преобразователь частоты -асинхронный двигатель с автономным инвертором напряжения: Автореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1973. 25 с.

62. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоиздат, 1982. 182 с.

63. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.

64. Анисимов В.М. Автомобильный стартер-генератор с микропроцессорным управлением. Диссертация на соискание учен, степ. канд. техн. наук Екатеринбург, 1997.

65. Забродин Ю.С. Автономные тиристорные инверторы с широтно-импульсным регулированием. М., «Энергия», 1977. 136 с. ил.

66. Костырев M.JI. Асинхронные генераторы с вентильным возбуждением для автономных объектов: Дисс. . д-ра техн. наук: 05.09.01. Куйбышев, 1985. 298 с.

67. А.С. 896737 СССР, МКИ Н02Р 9/42. Способ управления асинхронным вентильным генератором / П.Ю. Грачев, M.JI. Костырев и др. // Б.И. 1982, №1.

68. Кудояров В.Н. Исследование и разработка асинхронного вентильного генератора с короткозамкнутым ротором. Дис. . канд. техн. наук: 05.09.01. Куйбышев: 1974. 196 с.

69. Дудышев В.Д., Костырев M.JI. Исследование динамических режимов работы автономного асинхронного вентильного генератора с частотным управлением / Сб. "Электрические машины". Вып.З. Куйбышев, КПтИ, 1976, с. 159 161.

70. Костырев M.JI., Скороспешкин А.И. Автономные асинхронные генераторы с вентильным возбуждением. М.: Энергоатомиздат, 1993.-160с

71. Волгин В.Н. Динамические режимы работы автономных асинхронных вентильных генераторов. Дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. Куйбышев -1986.

72. Бессекерский В.А., Небылов А.В. Робастные системы автоматического управления. М.: Наука, 1983. - 240 с.

73. Бессекерский В.А., Попов Е.Н. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972 - 768 с.

74. Фрер Ф., Ортгенбургер Ф. Введение в электронную технику регулирования. Пер. с нем. М., «Энергия», 1973.192 с. ил.

75. Патент №2282301 Российской Федерации. МПК Н02Р 9/48, Н02Р 9/04, B60L 11/02, B60L 11/125, F02N 11/04. Энергетическая установка с асинхронным стартер-генератором / П.Ю. Грачев, Е.В. Ежова // 20. 08. 2006, Бюл. №23

76. АС № 1669075 СССР, МКИ Н02Р 9/44. Источник электроэнергии / Грачев П.Ю., Волгин В.Н. и др. // Б.И. 1991, №29.

77. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Стартер-генераторные устройства для перспективных автомобилей ВАЗ на базе асинхронных машин с вентильными преобразователями. Труды пятого международного симпозиума ЭЛМАШ-2004, T.II, М. 2004 г. с. 167-169.

78. С.Касаткин, М.В.Немцов. Электротехника, М,2003.- с.272.

79. В.М.Анисимов, П.Ю.Грачев, Е.В.Ежова Стартер-генераторная установка для автомобилей типа ВАЗ. / Инженер Поволжья №2 (13) март-апрель 2005 года, с.53-54.

80. Комбинированная стартер-генераторная установка переменного тока для «неполного» гибрида //Анисимов В.М., Грачев П.Ю., Ежова Е.В., Тарановский В.Р. // Электроника и электрооборудование транспорта. №3-4, 2005. С. 32-34.

81. Ивановский государственный энергетический университет, кафедра механики.

82. Гладкий А.В. Множеств теория. В кн.: Энциклопедия кибернетики, т.2.- Гл. редакция УСЭ, Киев: 1975.- с. 17-20.

83. Сипайлов Г.A, JIooc А.В. Математическое моделирование электрических машин (АВМ): Учебное пособие для студентов вузов.-М.: Высш. Школа, 1980.- 176 с.

84. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. / Пер. с англ. М.: Энергия, 1964. - 528 с.

85. Копылов И.П. Электромеханические преобразователи энергии. М.: Энергия, 1973.-400 с.

86. Костырев M.J1. Электрические машины. Специальный курс. Учеб. Пособие. Куйбышев: КПтИ, 1974. - 83 с.

87. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2001.-326 е.: ил.

88. Сазонов В.В. Принцип инвариантности в преобразовательной технике.-М.: Энергоатомиздат, 1990.- 168 е.: ил.

89. Грачев П.Ю., Костырев M.JI. Математические методы моделирования вентильных электрических машин. Куйбышев: КПтИ, 1986.-45 с.

90. Грачев П.Ю., Ежова Е.В. Моделирование КСУ с двумя вентильными преобразователями для гибридного автомобиля. Вестник УГТУ-УПИ №5 (25). Часть 1. Екатеринбург. 2003 г. С. 447-450.

91. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. М.: Энергия, 1980.

92. Фильц Р.В. Математические основы теории электромеханических преобразователей. Киев: Наукова думка, 1979.

93. Пугачев Е.В., Вавиловский В.И. Характеристики тяговой аккумуляторной батареи как объекта автоматического управления // Электричество, 1984, №11.

94. Розеншток Б.Я., Пугачев Е.В., Козелков JI.B. Динамическая модель аккумуляторного источника питания как объекта автоматического управления // Электротехника, 1989, №9.

95. Романов В.В., Хашев Ю.М. Химические источники тока. М.: Советское радио, 1978.

96. Токарев А.Б., Ширнова Н.Б. Энергетические статические математические модели химических источников тока // Электротехника, 1990, №6.

97. Токарев А.Б., Ширнова Н.Б., Ларюхин Б.В. Методика выбора параметров источников энергии систем электропитания // Электротехника, 1987, №4.

98. Кукоз Ф.И., Гончаров В.И., Любиев О.Н., Якубовский В.Я. Математическая модель свинцового аккумулятора // Известия СевероКавказского научного центра высшей школы. Сер. Химическая технология, 1974. Вып. 4.

99. Peukert W. Uber Abhanging keit der kapazitet van der Eutledestrarke bei Bleiakkunzelatoron // Electrotechn: Z. 1987, №20. P. 47-54.

100. Исследование тяговых систем автотранспортных средств с бортовыми источниками энергии различной физической природы. Отчет о НИР // Петленко Б.И., Листвинский М.С. и др. / М.: МАМИ, 1993, №5 г.р.114900.

101. Плахтына Е.Г. Математическое моделирование электромашинно-вентильных систем. Львов: Высш. шк., 1986. 164 с.

102. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф., Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. 184 с. с ил.

103. Джуджи JL, Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. Теория, характеристики, применение / Перевод с англ. М.: Энергоатомиздат. 1983. - 400 с.

104. Янко-Триницкий А.А. Уравнения переходных электромагнитных процессов асинхронного двигателя и их решения // Электричество. 1951. №3. С. 18-25.

105. Ежова Е.В. Исследование пусковых режимов комбинированного энергетического привода гибридного автомобиля методом компьютерного эксперимента. Тезисы докладов МНТК «Радиоэлектроника, электротехника и электроэнергетика». М., 2003 г. т.2. с.93-94.

106. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учеб. Для студентов вузов. 3-е изд., перераб. И доп. - М.: Транспорт, 2000. 320 с.

107. Росс Твег. Системы зажигания легковых автомобилей. Устройство, обслуживание и ремонт. М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002. - 96 е., ил.

108. Руководство по эксплуатации автомобилей ВАЗ 2110, ВАЗ -2111, ВАЗ - 2112 и их модификаций. - Тольятти.: ДИС ОАО «АВТОВАЗ», 2003. 72 с.