автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Электромобиль с комбинированной энергетической установкой, включающей солнечную батарею

Московский Государственный Технический Университет -

МАМ И

•¡X. На правах рукописи.

Макаров Александр Константинович

Электромобиль с комбинированной энергетической установкой, включающей солнечную батарею

Специальность 05.09.03 "Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-1998

Работа выполнена на кафедре "Электротехника и компьютеризированные электромеханические системы" Московского Государственного Технического Университета "МАМИ"

Научный руководитель - академик АЭН РФ, доктор технических наук,

профессор Б.И.Петленко Научный консультант - кандидат технических наук Д.И.Гурьянов Официальные оппоненты: - академик АЭН РФ, доктор технических наук,

профессор Ю.М.Иньков - кандидат технических наук, профессор АА.Эйдинов

Ведущая организация: Научно-исследовательский экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования

Защита состоится 1998 г. в /с.Г^часов в аудиториий'^^на

заседании диссертационного совета К 063.49.05 в Московском Государственном Техническом Университете "МАМИ".

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу:

105839, Москва, Е-23, Б. Семеновская ул., 38, МАМИ, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАМИ. Автореферат разослан "ЛлМл^ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

В.П.Коробченко

Общая характеристика работы

Актуальность 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 этому связан 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 и в настоящее время остается одной из наиболее сложных и наименее исследованных. Поскольку создание разнообразных физических моделей ЭМ с КЭУ является экономически нецелесообразным, то при исследовании и разработке 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 электромобилестроения, анализ тенденций развития бортовых источников энергии, а также современных импульсных систем управления и регулирования позволяют сформулировать основную цель диссертационной работы как выявление особенностей процессов энергопреобразования и установление рациональной совокупности взаимосвязей и закономерностей между бортовыми источниками в КЭУ ЭМ, обеспечивающей повышенные технико-эксплуатационные показатели ЭМ.

Для достижения поставленной цели необходимо было провести комплексные исследования технических характеристик современных и перспективных 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 развития электромобилестроения и источников электрической энергии;

- разработке обобщенной математической модели (ОММ) ЭМ с КЭУ, 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- ных показателей 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 положений и теорий электромобиля, электропривода, автоматического управления и методом математического моделирования. Выявленные количественные взаимосвязи между параметрами исследуемых источников энергии и ТЭП представлены в аналитическом виде, графической интерпретацией и алгоритмами.

Основные положения, 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 использовать параметры входящих в ЭМ элементов.

Связь работы с тематикой университета. Диссертационная работа выполнялась в рамках научно-исследовательских работ кафедры МАМИ в 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 процессы энергообмена и энергопреобразования в подсистемах ЭМ с КЭУ и определены области их рационального изменения.

3. Разработан алгоритм импульсного управления и регулирования электропривода 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 с КЭУ.

Практическая значимость. Результаты работы позволяют заложить основы технической реализации ЭМ с КЭУ, включающей СБ. Разработанное программное обеспечение математической модели ЭМ с КЭУ, включающей СБ, может быть использовано в инженерной практике, а также при расчетно-технических исследованиях и в учебном процессе.

Реализация результатов. Полученные результаты теоретических исследований и практических расчетных данных, разработанные математическая модель и программное обеспечение использованы при создании перспективных ЭМ на АО "Авто-ВАЗ", ГНЦ РФ НАМИ, НИИ "Автоэлектроника", а также в учебном процессе МАМИ и ТолПИ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и одобрены на 13 научных конференциях и семинарах, в том числе на: - научно-технической конференции (г. Тольятти, 1994 г.); - I Международной конференции по электромеханике и электротехнологии (МКЭЭ-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 Международной конференции (г. Алушта, 1996 г.); - Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию Российского автомобиля (г. Москва,

1996 г.).

Публикации. Список научных трудов по диссертационной работе составляет 24 наименования, в том числе: 7 научных статей, 16 тезисов докладов, 1 научно-технический отчет по НИР.

Структура и объем диссертации. Результаты изложены на 266 страницах машинописного текста, иллюстрированного 26 таблицами, 57 рисунками. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, списка использованной литературы и трех приложений на 46 страницах.

Содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, выделены положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе приводятся результаты аналитического обзора современного состояния и перспектив развития технологий производства источников электрической энергии и электромобилестроения.

Интерес к электромобилям в странах мира возрастает с каждым годом. Перспективная задача до 2005 года предусматривает разработку концептуальных электромобилей с комбинированными энергетическими установками. Исследовательские работы по созданию электромобиля в России осуществляются в рамках ГНТП Миннауки РФ "Высокоскоростной экологически чистый транспорт", индивидуальных

программ ГНЦ РФ НАМИ, ОАО "АвтоВАЗ", ГНПП "Квант", НИИ "Автоэлектроника", МАМИ, МАДИ и др.

В современных ЭМ в качестве источника электрической энергии применяются ТАБ, ЕНЭ, СБ, электрохимические генераторы (ЭХГ). Каждый из этих источников по своим энергетическим характеристикам не может пока быть сравним с ДВС. Поэтому в мире проводятся широкие исследования по созданию КЭУ ЭМ, объединяющих источники электрической энергии различной физической природы. В практике электромо-билестроения реализованы варианты компоновки источников энергии в составе КЭУ ЭМ, показанные на рис. 1 пунктирными линиями.

Рис. 1.

Использование на борту двух источников энергии - ДВС и ТАБ (КЭУ-V) обеспечивает: - уменьшение расхода жидкого топлива; - использование ДВС меньшей мощности (на 25-50 %), повышение коэффициента использования его мощности и реализации наиболее экономичных режимов работы ДВС; - снижение количества выбрасываемых в атмосферу токсичных веществ; - возможность аккумулировать рекуперируемую энергию при торможении автомобиля, а также при движении на крутых и затяжных спусках; - реализацию высоких динамических показателей автомобиля при использовании бесступенчатой или малоступенчатой системы привода ВК. По сравнению с "чистыми" электромобилями автомобили с КЭУ-V имеют больший запас хода, что расширяет возможную сферу их применения.

Процесс прямого преобразования химической энергии в электрическую в ЭХГ более чем в два раза эффективнее сжигания топлива в ДВС. Поэтому КЭУ-VI, содержащая ТАБ и ЭХГ, обеспечивает городскому ЭМ

полную эколог ическую чистоту; высокую удельную энергоемкость; малую шумность; незначительное время на восполнение запаса энергии; топливную (энергетическую) инфраструктуру, сходную с существующей для автомобилей на газе; - ориентацию ЭМ на топливо будущего - водород.

Емкостные накопители энергии в транспортных средствах могут применяться не только в системах электростартерного пуска ДВС, но и в качестве тягового источника тока. Такие преимущества ЕНЭ, как возможность быстрой зарядки, повышение КПД, большой ресурс, отсутствие газо- и пеновыделений при зарядке и разрядке, низкая склонность к саморазряду создают реальную возможность для использования КЭУ-1 в составе ТАБ и ЕНЭ в качестве источников энергии на ЭМ. ЕНЭ в ЭМ должен брать на себя основную нагрузку в начальной стадии пуска, восстанавливать свой заряд' за счет рекуперативного торможения, способствовать повышению срока службы ТАБ.

Солнечные батареи уже применяются на ТС. Энергию СБ в составе КЭУ-П, включающей ТАБ и СБ, чаще используют в приводе ЭМ для подзарядки ТАБ.

В ЭМ с КЭУ применяются двигатели постоянного тока независимого или последовательного возбуждения с импульсным регулированием при помощи статических преобразователей постоянного тока.

Современные системы импульсного регулирования в тяговых электроприводах могут уменьшить пульсационные и коммутационные потерн энергии в силовых агрегатах за счет ограничения зоны действия импульсного регулятора путем увеличения коэффициента кратности по скорости, сочетания секционирования батарей с импульсной модуляцией, сокращения времени работы бортовых вентильных преобразователей и т.п.

Выполненный аналитический обзор современного состояния элек-тромобилестроения, тенденций развития бортовых источников энергии и создания на их основе комбинированных источников энергии, а также современных импульсных систем управления и регулирования позволил сформулировать цели и задачи диссертационной работы, отмеченные выше.

Вторая глава посвящена исследованию СБ как перспективного источника энергии для ТС и разработке математической модели СБ, работающей в составе КЭУ. Анализ теоретических исследований показывает, что СБ не нашли широкого применения на ТС из-за низкого КПД, высокой себестоимости, большой массы. Современные и перспективные технологии создают предпосылки для разработки СБ, которые по своим энергетическим параметрам обеспечивают выполнение заданных условий.

Разработанная математическая модель СБ включает описание уравнениями зависимости величины выходной мощности от плотности сол

нсчного излучения, изменений внутреннего сопротивления батареи из-за изменения рабочей температуры и площади освещаемой поверхности СБ. При математическом моделировании СБ определяются ранее неизвестные параметры СБ, которые необходимы для обеспечения энергопитания ЭМ.

Расчеты показали, что солнечные батареи с КПД > 20 % могут быть применены в качестве тяговых источников тока в составе КЭУ ЭМ. Для ЭМ наиболее подходят по своим характеристикам СБ, изготовленные по технологии аморфного кремния. При снижении себестоимости 1 Вт полученной мощности менее 1 долл. СБ станет конкурентоспособной с ТАБ. Работая в составе КЭУ совместно с ТАБ и ЕНЭ, СБ может использоваться как самостоятельный источник энергии, питая непосредственно ТЭД и бортовое энергооборудование ЭМ, а также как вспомогательный источник тока для подзарядки ТАБ и ЕНЭ, тем самым увеличивая длину пробега ЭМ и продлевая срок службы ТАБ.

В третьей главе проведены исследования ЭМ с КЭУ, включающей ТАБ, ЕНЭ, СБ при различных вариантах их компоновки. При движении ЭМ по ездовому циклу с максимальной установившейся скоростью Утах возможны два энергетических состояния КЭУ. Первое характеризуется равенством мощности КЭУ и мощности на ВК. Мощность КЭУ достаточна для обеспечения движения ЭМ, но недостаточна для заряда ТАБ и ЕНЭ. Второе энергетическое состояние КЭУ характеризуется мощностью, обеспечивающей ЭМ свойство автономности. Выбор удельной мощности КЭУ ЭМ и расчетной энергоемкости источников с заданными техническими характеристиками осуществлялся с учетом статистических данных об условиях эксплуатации. Тягово-динамический расчет ЭМ, выбор параметров силового электрооборудования, расчет параметров и характеристик КЭУ осуществлялся по разработанной модели (рис. 2), которая представляет собой совокупность подмоделей динамики и условий движения ЭМ, основных элементов и систем ТЭП и источников питания, подмодели интегральных технико-эксплуатационных показателей1.

1 Автор приносит глубокую благодарность канд. техн. наук М.ЫДпжуру за помощь при выполнении настоящего раздела работы.

Рис. 2.

Подмодель системы управления представляет собой систему автоматического управления с обратной связью по отклонению скорости ЭМ от заданного значения. В модели возможно изменение способов регулирования напряжения и интенсивности рекуперативного торможения с ограничением по току якоря и току возбуждения. Подмодель ТЭП состоит из набора прикладных программ, описывающих функционирование системы управления и регулирования ТЭД. Она обеспечивает расчет тока якоря, напряжения на якоре и тока возбуждения ТЭД, реализующих тяговый момент и частоту вращения, требуемые для подмодели нагрузочных режимов и условиями движения ЭМ. Описание ТЭД осуществлено применением известных уравнений электромеханического состояния двигателя.

Система энергообеспечения ЭМ с КЭУ включает ТАБ, ЕНЭ и СБ. Для подмоделей ТАБ и ЕНЭ взяты разработанные специалистами НАМИ характеристики отечественных и зарубежных тяговых источников. Максимальная удельная мощность ТАБ определяется по соотношению: Ри- azJ т bz + с, Вт/кг, где: z - текущая степень заряженности ТАБ, %; а, Ь, с - коэффициенты аппроксимации. Внутреннее сопротивление при любой

Ег

степени заряженности аккумулятора RE --—АЕ р , где: тАЕ - масса ТАБ.

4 ' тБ ' "н

Емкость ТАБ при любом режиме разряда определяется через емкость

Q (J V

5-часового разряда: — = — , где: п - показатель степени; Qp - емкость

ß Ч s '

'ГАБ при токе разряда lp\ h - ток 5-часового режима разряда.

Подмодель ЕНЭ учитывает неизменность Rbh от степени его заря-женности, т.е. ВАХ носит линейный характер. К основным параметрам исследуемых ЕНЭ относятся: величина емкости С, Ф; номинальное напряжение U„e ; удельная энергия на единицу массы и объема ее, Дж/кг; е%, Дж/см3; внутреннее сопротивление Rbhe; максимальный разрядный ток 1ре; сопротивление утечки при номинальном напряжении Rye, Ом; КПД за-рядно-разрядного цикла г|, %; потери энергии от саморазряда за Ät - A\Ve-

Разработанная подмодель солнечной батареи обеспечила проведение исследований возможности применения СБ как самостоятельного источника энергии на ТС и как вспомогательного источника для подзарядки ТАБ и ЕНЭ, а также для питания вспомогательных энергосистем ЭМ. Моделирование осуществлено на основе аппроксимации ВАХ СБ двух типов: "NE-3" ("Квант") и PR-50/40/01 (AEG - Германия) с применением уравнений:

Ч" J J -

где: А - коэффициент аппроксимации; е - заряд электрона; к - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; Яц - внутреннее (последовательное) сопротивление солнечного элемента (СЭ); Кш> - шун-товое сопротивление СЭ; /сэ - выходной ток СЭ; 1Ф - фототок, протекающий через переход; 1он - обратный ток насыщения. Рассмотренная модель СЭ широко используется при анализе СЭ и солнечных батарей (СБ), однако, характеристики, полученные на основании этой модели, имеют незначительные, но порой нежелательные отклонения от характеристики реального СЭ. Одна из причин этих отклонений - трудность точного измерения последовательного сопротивления элемента. Сумма Uc-j + 1сэ Rn в уравнении иногда заменяется разностью UC3 - JC3 Rn . Этот член представляет собой диодное напряжение £/д большего выходного напряжения элемента 6'сэ, когда СЭ отдает энергию внешней нагрузке.

Введем следующие параметры:

,-Hsi.i ^СЗ . . 1р.Н . . _ Кщ^К.З . ^Я^А.З __ , J г

TT '*СЭ j >lO.H - j '1Ф - т <ГШ - тг <~Л - JT '^-^О^ХХ-

L,x.x 'к.з ' к.з 1 к.з их.х °хх

kc = в /Акт,

где: Uy_y - напряжение холостого хода; 1КЗ - ток короткого замыкания. Подставим их в уравнение (I). В результате получаем:

■JOM 1-я AkT

"t

' 'шуф 'сэ '

V

- 10

exp[ct(v+/•„/„)]-l})j

xpfa^v+Vc:»)]-1) j

Поскольку 1СЭ = 0 при v = 0 и v = 0 при /С5 = 1, то уравнения при мут вид:

l = rm\i*-ic3-¡o.Hc*- рМ

,. Следовательно, необходимо выбрать 1 = Ч + 'ом - 'о н - и

только три независимых параметра. Для удобства в качестве независимых параметров выбраны гп, гш и а, а гф и 10Н определялись из уравнений:

= 1 + 10Я [ехр{агп)~ 1). Таким образом, для

ехр(а) - ехр(оуя)

определения трех параметров гп, гшн а надо знать только три точки нормализованной ВАХ. Зная эти три параметра и измерив 1КЗ и Uyy, можно вывести полную математическую модель СБ. Все эти пять параметров являются функциями температуры и определяются на основании экспериментальных данных.

Электромеханические процессы, происходящие при движении ЭМ, представлены в модели системой дифференциальных уравнений в форме Коши:

d(p СО= — dt

dea

М - М - M¡, г = J — я nр "J■■ ир dt

di

Е -U -I (К +R +КЮУ)-К -Ф-ío-L -г = 0 я ря як я ц юу' е я dt

di

U -U -I -R -L —S-ro в ре е в е dt

Механический тормоз включается на участке торможения при скоростях ЭМ, при которых уже невозможно рекуперативное торможение, или в тех случаях, когда оно не предусмотрено проектируемым вариантом ЭМ. Чтобы получить полную информацию о характере протекания электромеханических процессов в тяговой системе ЭМ при его движении, в модели производится решение системы уравнений численным методом Рунге-Кутта 4-го порядка. Ток, потребляемый от КЭУ, рассчитывается по формуле В режиме тяги уменьшения 1кэу за текущий шаг

принимается равным: А2= . -100%, где Л? - шаг интегрирования.

QI*

Уменьшение емкости КЭУ за текущий шаг в режиме тяги составит:

А<2 - 1КЗУ -лI, а энергия, отданная КЭУ во внешнюю цепь, составит Л\У - Л(2 ■ икэу, где: июу-ЕЕ - 1КЗУ -Кн , 11кэу- напряжение ЮУ.

В режиме рекуперации увеличение степени заряженности АБ за текущий шаг интегрирования принимается равным: &2 = • 100% . При

этом увеличение емкости составит: А() = 1КЗУ -¿I + Кщ,, А ч, где К>аР - коэффициент заряженности по емкости. В каждом шаге интегрирования под-считываются следующие величины энергозатрат:

- энергия, потребленная ТЭД: ЛЖ3д = и3д-1я-л1; - энергия, израсходованная на преодоление сил сопротивления движению ЭМ:

Шд =М -^-К-лг,; - потери энергии в КЭУ: -

В Лр ^ н

путь, пройденный ЭМ к данному моменту времени - 3= ф' . Исследовало

ние взаимосвязей и процессов дает возможность рационально выбрать параметры и характеристики силового электрооборудования тяговых систем ЭМ.

На основе разработанной ОММ проведены расчеты и сравнение фаз разгона и установившегося движения по циклам НАМИ-Н и ЗА.1 227а. Формулы расчета для фазы разгона по экспоненциальному закону:

п

{ у _уЛ у1 _ у

У='

V, = V,

1-ехр "

Ти

+у ехр-^—,Т ¿ИТ п Ти п р

где: Тп - время перехода функций от ц (I) к у2 (г), с; Тт - постоянная экспоненты; уп - скорость при переходе от ^¡(1) к у2(1), м/с; к, - скорость при установившемся движении, м/с; А - постоянный коэффициент; N - показатель степенной функции. Коэффициент А и определяются из условий, накладываемых на функцию у(1):

- кривая разгона должна быть непрерывной функцией на всем участке времени 0 < I < Тр, следовательно, при 1-1 пу- 1-'ДТ„) =

- движение ЭМ с ЮУ при разгоне должно происходить без рывков, т.е. при переходе от функции к функции и,(I) )Ш = с1у2 (1)/с11.

Проведя несложные математические преобразования, получим:

при Ти = (Тр - тп) /3 У(ТР) = 0.9502\'у,

при Ти = (Тр - Тп) /4 у(Тр) = 0.9817V,,

при Тм = (Т., - /5 у(Тр) = 0.9933уу .

При Ти = (Тр- Т^ / 4, получим:

А = 4уу/(Тпш (}1Тр - ЛТ„ + 4Тп)). Задаваясь значениями к,, I,, , Тт , Тс , имеем возможность проводить исследования ЭМ с КЭУ при раз

личных типах испытательного цикла, а также изменяя N и Т„ , варьировать законами движения при разгоне.

Предложенная аппроксимация вольт-амперных характеристик СБ адекватно и достоверно отражает процессы, происходящие в СБ. Это доказано сопоставимостью данных по предложенной аппроксимации с данными экспериментальных исследований. Расхождение данных эксперимента и расчета не превышает 5-7 %, т.е. адекватность СБ доказана экспериментально. Что касается адекватности других подмоделей (условия движения, ТАБ, ЕНЭ и др.), то она доказана многими исследователями: Дижур М.М., Эйдиновым А.А., Гурьяновым Д.И., Аль-Масуд Тауфиком. Действительно, в этих подмоделях использованы хорошо апробированные на практике расчетные соотношения, правильность которых подтверждена многими теоретическими расчетами и экспериментами. Среди этих исследований в том числе и работы, выполненные с участием автора на испытательных стендах на Авто-ВАЗе. Поэтому подтверждение адекватности модели СБ по существу означает адекватность и всей обобщенной математической модели, предложенной в работе. Разработанные КЭУ исследовались в лабораторных условиях. При создании макетных образцов тяговых систем использовались методы экспериментальных исследований ТЭД на стендах, включающих регулируемые ступенчато и плавно источники питания с изменением напряжения, тока и нагрузки.

Стендовый комплекс позволил провести испытания лабораторных образцов составляющих КЭУ, максимально приближенных к реальным условиям. Полученные на стенде экспериментальные данные позволили уточнить коэффициенты аппроксимационных полиномов, аналитически описывающих внешние характеристики аккумуляторных батарей и емкостных накопителей энергии. Результаты стендовых исследований показали приемлемую (6...7 %) сходимость с данными численных экспериментов на математической модели при циклическом режиме движения электромобиля. Это говорит о том, что разработанная математическая модель адекватно отражает процессы в ЭМ с КЭУ.

В четвертой главе проведены аналитические исследования потерь в ТЭД в установившихся режимах при смешанном способе управления энергопреобразованием в нем при двух вариантах широтночастотного регулирования. Мощность, развиваемая в цепи якоря двигателя, питающегося от широтно-импульсного преобразователя, всегда больше, чем в случае питания машины от источника постоянного тока. Дополнительные потери мощности зависят от формы тока в обмотке якоря, который имеет импульсный характер. Пульсационные потери рассчитывались по трем гармоникам: Рг, = Pi + Рг + Рз. Расчеты зависимости пульсационных потерь от скважности Pn = <p(f) дали основание утверждать, что

при скважности у = 0.5 пульсационные потери максимальны. Коммутационные потери также зависят от частоты коммутации. Для

активной нагрузки Р1С = -~(ш . г +Ш / 1, для индуктивной на-к 1274 штж л талвык А ^

грузки . г +Ш I ], где: N - число коммутаций;

к 4 Т^ го тек л тахвык А

}вяг - 410 6 - время включения тиристора; /вьасл = 50-10 6 - время выключения тиристора. Расчеты показали, что с ростом частоты коммутационные потери возрастают, а пульсационные - уменьшаются. Пульсационные потери снижают КПД электропривода. Общая мощность потерь в режиме переключения в общем случае является суммой 4-х составляющих: потерь ДРт.а за счет падения напряжения при протекании прямого тока ДРт.а = 1срДит + за счет обратного и прямого токов утечки в состоянии

низкой проводимости; коммутационных потерь; потерь, обусловленных протеканием токов управления. Суммарные потери коммутации ОТ, г

, = • Величина потерь при выключении в 3...4 раза меньше по-тк.к 3.88

терь при включении. Для управления энергопреобразованием в ТЭД в статических режимах работы по минимуму потерь энергии разработан новый алгоритм управления электроприводом. Выведены соотношения между входными и выходными величинами ТЭД по минимуму потерь в двигателе в статических режимах работы. Минимизацию потерь в питающих цепях ТЭД можно осуществить, изменяя их структуру как при разгоне, так и при регулировке его угловой скорости. Минимизация целевой функции реализована алгоритмом оптимизации в виде функциональных зависимостей оптимизирующих воздействий (частоты работы БВП или размаха пульсаций тока якоря) от угловой скорости и электромагнитного момента ТЭД.

В пятой главе на основе разработанной ОММ ЭМ с КЭУ и предложенным алгоритмом импульсного регулирования ТЭП выполнены комплексные численные эксперименты с различными ТС и вариациями компоновки КЭУ из имеющихся в библиотеке ОММ подмоделей БИЭРФП. При проведении эксперимента взяты легкие модели современных автомобилей: "Хонда-360" (Япония), "Гном" (ВАЗ-1151) и "Ока" (ВАЗ-1111).

Имитационное моделирование реальных условий движения исследуемых электромобилей проводилось по испытательному ездовому циклу НАМИ-2 с длительностью цикла 83 секунды, включающему фазы разгона, установившейся скорости, торможения и стоянки, а перегон по одному циклу составляет 500 метров. Расчеты по циклу проводились с учетом рекуперации кинетической энергии при торможении и фазы разгона при постоянном ускорении и импульсного регулирования по предложенному

алгоритму. В процессе моделирования были исследованы различные траектории разгона, обеспечивающие заданное время и установившуюся скорость с целыо определения оптимального разгона по минимуму энергозатрат. После определения оптимальной траектории разгона проводились комплексные исследования ЭМ с обоснованными выше компоновками комбинированных энергоустановок (рис. 1).

Некоторые интегральные результаты исследований для ЭМ на базе серийного автомобиля при принятых структурных компоновках КЭУ, а также при питании ТЭП от одной ТАБ сведены в табл. 1.

Таблица 1

Структура системы энергообеспечения электромобиля Интегральные характеристики ЭМ и его подсистем Типы комбинированных энергоустановок

ТАБ КЭУ-1 ТАБ +ЕНЭ КЭУ-2 ТАБ+СБ КЭУ-3 СБ+ЕНЭ КЭУ-4 ТАБ+СБ +ЕНЭ

Масса системы энергообеспечения, кг 181 192 73 223

Энергия на выходе КЭУ, кВтч 11 11.6 8.9 ... 9.8

Расход энергии на движение, кВтч 4.8 5.1 6.1 ... 6.1

Потери энергии в КЭУ, кВтч 2.3 16 ... 2.5

Среднеквадратичный ток ТЭД, А 38.2 37.9 ... 39.6

КПД тяговой системы, т) - с СБ 68.7 ... 67.7

-без СБ 43.9 ... ...

Расход емкости ТАБ, Ач 91.1 90.1 ... 90.9

Глубина разряда ТАБ, не более, % 95 95 ... 95

Удельная энергоемкость ТАБ, Втч/кг 77.2 59.0 ... 60.1

Время облучения за день, ч ... ... 13 ... 13

Отдача СБ по емкости за день, Ач ... ... 24.2 ... 24.1

Приведенный расход энергии, Втч/км 80 ... 80

- с СБ 80 ...

-без СБ 126 ...

Количество циклов 256 303 ... 295

Время в рейсе, ч 5.7 5.9 7.0 ... 6.8

Запас хода, км 121 124.6 147.6 ... 144

Потребность емкости от стационарной СБ, Ач 66.0 — 66.8

Наилучшие технико-эксплуатационные показатели ЭМ достигаются при использовании КЭУ-2 (ТАБ + СБ) и КЭУ-4 (ТАБ + СБ + ЕН). В случае использования КЭУ-2 обеспечивается постоянный подзаряд ТАБ от СБ, а при питании ТЭП от КЭУ-4 (ТАБ + СБ + ЕН) к указанному достоинству системы энергообеспечения добавляются динамические свойства ЕНЭ, способствующие более полному использованию рекуперированной

кинетической энергии при торможении. На рис. 3 приведены эпюры изменения некоторых величин при моделировании циклического движения ЭМ с различными компоновками КЭУ.

Исследование процессов энергопреобразования в КЭУ с ЕНЭ позволили предложить такую конфигурацию ЕНЭ, которая позволяет поддерживать начальную энергоемкость за счет полноты использования рекуперируемой энергии при торможении и сглаживать динамические составляющие мощности при разгоне и торможении.

Интегральные показатели исследованых ЭМ с различными системами энергообеспечения систематизированы и сведены в табл. 2. Анализ процессов энергопреобразования в тяговых системах с различными КЭУ и интегральных характеристик ЭМ (табл. 1 и 2) показывает, что КЭУ, включающая ЕНЭ и СБ, при современных удельных параметрах данных источников, к сожалению, не работоспособна даже при существенном

увеличении массо-габаритных показателей ЕНЭ.

Таблица 2

Экерго-установ -ка Состав КЭУ Тип ЭМ Масс а, кг Энергия на выходе ЭУ, кВтч Расход энергии на движение, кВт Запас хода, км Время в рейсе, час/с и» (ЕН), В

ЭУ ТАБ "HONDA" 781 11.0 4.8 121.0 5.7/83 -

ВАЗ-1151 Тном" 925 10.9 4.6 91.5 4.5/83

ВАЗ-1111 "Ока" 1167 10.7 4.4 74.5 3.5/83 -

КЭУ-1 ТАБ+ЕНЭ "HONDA" 781 11.6 5.1 124.6 5.9/83 128.2

ВАЗ-1151 "Гнои" 925 11.5 4.9 99.5 4.7/83 -

ВАЗ-П11 "Ока" 1167 11.4 4.7 78.3 3.7/83 -

КЭУ-П ЕНЭ+СБ "HONDA" 781 - - - -/54 128.1

ВАЗ-1151 "Гном" 925 - - -/51 -

ВАЗ-1111 "Ока" 1167 - - - -/49 -

КЭУ-Ш ТАБ+СБ "HONDA" 781 9.8 6.1 147.6 7.0/8.3 -

ВАЗ-1151 Тном" 925 9.5 5.6 113.2 5.3/83 -

ВАЗ-1111 "Ока" 1167 S.9 5.2 85.7 4.0/83 -

КЭУ-IV ТАБ+ЕНЭ+СБ "HONDA" 781 9.7 6.0 144.0 6.8/83 128.3

ВАЗ-1151 Тном" 925 9.3 5.6 111.6 5.2/83 -

ВАЗ-1111 "Ока" 1167 8.7 5.3 85.3 4.0/83 -

КЭУ-1М ТАБ+ЕНЭ (вкл. ЕНЭ при рекуперации) "HONDA" 781 11.9 5.3 126.8 5.8/83 127.5

КЭУ-IV м ТАБ+ЕНЭ+СБ (вкл. ЕНЭ при рекуперации) "HONDA" 781 9.8 6.2 146.2 6,9/83 127.5

На разработанной обобщенной математической модели было использовано влияние солнечной батареи на величину пробега электромобилей "Хонда", "Гном" (ВАЗ-1151) и "Ока" (ВАЗ-1111) по сквнению с питанием тягового электропривода от аккумуляторной батагр" с учетом интегрального показателя запаса хода (Ь, км) транспортного средства от одного зарядно-разрядного цикла батареи. Следует отметить, что.непрерывные заезды по циклу НАМИ-2 продолжались в среднем в Течение 4.5 часов, то есть солнечная батарея использЬвалась практически половину времени интенсивной солнечной активности суток. Но даже э;го ограничение дало существенный рост запаса хода'электромобилям.

Результаты численно-экспериментальных исследований сведены в табл. 3.

Сравнительные исследования энергетики при движении ЭМ по циклу НАМИ-2 при использовании в составе КЭУ солнечных батарей с раз-

личными КПД

Таблица 3

№ п/п электромобиля Показатели ^^ "Хонда" "Гном" "Ока"

Величина 0/ 0 Величина % Величина %

1 Запас хода при питании только от аккумуляторов, Ь, км 121 91.5 74.5

2 Затраты энергии на один цикл НАМИ-2, (оа, Вт ч 52 66.5 82

3 Запас хода при питании от КЭУ в составе аккумуляторной и солнечной батарей, Ь, км 142.1 17.4 105.2 14.97 83.7 12.3

4 Заряд в течение цикла НАМИ-2 аккумуляторов от солнечной батареи при различных КПД а) г|сб = 10% б) г|сб = 20 % в) лев = 30 % 9.13 18.26 27.39 17.6 35.2 52.67 9.13 18.26 27.39 13.7 27.45 41.2 9.13 18.26 27.39 11.5 22.3 33.4

Сравнительный анализ пробегов (п. 3 и п. 4 табл. 3) при различных системах энергообеспечения ТАБ и КЭУ (ТАБ+СБ) и энергетики цикла (п. 2 и п. 4,а) показывают хорошую сходимость результатов (в пределах десятых процента).

Используя перспективные солнечные батареи с повышенными КПД, по результатам (п. 4,6 и в) можно констатировать, что величина пробега возрастает от 33 % до 53 % для различных электромобилей.

Возвращаясь к предыдущему о частичном (полдня) использовании лучистой энергии Солнца в течение светового дня, можно сделать следующий вывод: величину пробега ЭМ можно удвоить при использовании системы частичного подзаряда ТАБ от СБ после определенного количества циклов.

Основные результаты и выводы по работе

Выполненный комплекс исследований позволил установить следующее.

1. Учитывая перспективы развития технологий производства СБ, обоснована возможность применения ее в составе КЭУ ЭМ.

2. Анализ особенностей и режимов эксплуатации СБ и ранее использованных ТАБ и ЕНЭ в составе КЭУ позволил обосновать целесообразность разработки и доказать возможность практической реализации экологически чистого ТС с КЭУ, включающей СБ.

3. Разработанная новая подмодель СБ и применение ранее известных подмоделей составных элементов КЭУ и ТЭП позволили разработать новую обобщенную математическую модель ЭМ с КЭУ и учитывать при исследовании режимов ЭМ влияние параметров источников энергии, входящих в состав КЭУ, условий движения ЭМ на временные зависимости процессов энергопреобразования и интегральные технико-экономические показатели ЭМ.

4. Для разработанной обобщенной математической модели ЭМ создан новый комплекс программ для исследования электромобилей с КЭУ, включающими ТАБ, ЕНЭ и СБ в различных условиях и режимах движения.

5. Впервые экспериментально исследованы источники тока в составе КЭУ (ТАБ и ЕНЭ - в режиме разряда и заряда, а СБ - в режиме постоянной отдачи выработанной электроэнергии в общую цепь) в условиях ездового цикла ЭМ и установлены особенности энергопреобразования в ТЭД и различных источниках энергии.

6. На основе исследований разработаны рекомендации по использованию источников энергии в составе КЭУ: ТАБ - как тяговый источник при движении ЭМ с постоянной скоростью; ЕНЭ работает в период пуска, начала движения и в случае преодоления пиковых нагрузок; СБ работает в составе КЭУ в течение всего цикла движения и стоянки, обеспечивая подзарядку ТАБ, зарядку ЕНЭ и выполняя задачи по энергообеспечению внутренних приборов ЭМ (освещение, отопление салона, подсветку приборов, питание радиоаппаратуры и др.).

7. Современные системы импульсного регулирования в тяговом электроприводе могут уменьшить пульсационные и коммутационные потери энергии в силовых агрегатах за счет уменьшения зоны действия импульсного регулятора путем увеличения коэффициента кратности по скорости, способов компоновки источников, сокращения времени работы бортовых вентильных преобразователей и т.п. на основе предложенного алгоритма управления ТЭП.

8. Выполненные исследования, расчетные и экспериментальных данные подтверждают, что КЭУ с ТАБ, ЕНЭ и СБ могут обладать удовлетворительными характеристиками. Сдерживающими факторами широкого применения СБ на ЭМ является пока стоимость 1 Втч получаемой энергии.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Субботин В.Н., Лисаченко К.Я., Макаров А.К., Фомин А.П. Повышение надежности силовых преобразователей с ЮВТ-транзисторами. Электромеханические системы с компьютерным управлением на автотранспортных средствах и в роботизированном производстве. Сборник науч. трудов. -М.: МАМИ, 1993. -с. 104.

2. Современные системы импульсного регулирования движения автомобиля. / Воротников В.П., Балашов A.A., Макаров А.К., Тауфик А.М. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с.43,.

3. Листвинский М.С., Макаров А.К., Паршков Ю.В., Петленко А.Б., Фомин А.П. Моделирование движения городского электромобиля с комбинированной энергетической установкой на базе емкостного накопителя.-М.: МАМИ, 1994.-c.I8.

4. Листвинский М.С., Макаров А.К., Паршков Ю.В., Фомин А.П. Моделирование движения городского электромобиля с комбинированной энергетической установкой на базе емкостного накопителя. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с. 15.

5.Гурьянов Д.И., Листвинский М.С., Лохнин В.В., Макаров А.К. Автоматизированный электропривод. 4.1,2. -М.: МАМИ, 1994. -104 с.

6. Тяговые системы электромобилей с повышенными показателями. / Воротников В.П., Макаров А.К., Паршков Ю.В., Шастина С.Ю. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с.23.

7. Применение в сети электромобиля емкостных накопителей. / Чиж-ков Ю.П., Малеев P.A., Гурьянов Д.И., Макаров А.К. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с. 18.

8. Дополнительные силы сопротивления движению при криволинейном качении мотор-колеса с пневматической шиной. / Волков В.Д., Макаров А.К., Митин В.В. Межвуз. сборник научн. трудов. -М.: МАМИ,

1995. -с. 13.

9. Графо-аналитический расчет рабочих характеристик комбинированных энергоустановок электромобиля. / Гурьянов Д.И., Листвинский М.С., Макаров А.К. Межвуз. сборник научн. трудов. -М.: МАМИ, 1995. -с.31.

10. Стабилизация частоты вращения тягового частотнорегулируе-мого каскадного электропривода. / Петленко Б.И., Волков В.Д.,'Макаров А.К., Митин В.В. Материалы 8-й Международной школы-семинара. -Алушта, 1995. -с.34.

11. Макаров А.К. Применение солнечных батарей в электрическом транспорте. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -Ульяновск: УлПИ,

1996. -с.8.

12. Макаров А.К. Развитие технологий солнечных батарей для электромобилей. Тезисы докл. 2-й Междунар. конф. по электромеханике и электротехнологии. -М.: 1996. -с.27.

13. Макаров А.К. Влияние эксплуатационных факторов на режим работы солнечных батарей в составе транспортных средств. Тезисы 6-й Междунар. научно-техн. конференции, посвященной 100-летию Моск. гос. университета путей сообщения. -М.: МИИТ, 1996. -с.67.

14. Макаров А.К. Перспективы развития городских автотранспортных средств. Журнал № 3. Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. -М.: МИИТ, 1996. -с.23.

15. Макаров А.К. Моделирование автомобиля с автономными источниками энергопитания. Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Журнал № 4. -Алушта, 1996. -с. 18.

16. Моделирование электромобиля с комбинированной энергетической установкой. / Дижур М.М., Копылов О.Г., Макаров А.К. Тезисы докл. научно-тех. конференции с междунар. участием. -Ульяновск, 1996. -с.6.

17. Макаров А.К. Проблемы создания комбинированной энергетической установки для электромобиля и пути их решения. Тезисы научно-техн. совета АО "Автосельхозмаш-Холдинг". -М.: 1996. -с.16.

18. Макаров А.К. Применение солнечных батарей в электрическом транспорте. Тезисы научно-тех. конференции с междунар. участием. -Ульяновск, 1996.-с.9.

19. К проблеме разработки энергетической установки электромобиля / Гурьянов Д.И., Дижур М.М., Макаров А.К. Межвуз. сборник науч. трудов. Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств. -М.: МАМИ, 1997. -с.46.

20. Автотранспортное средство особо малого класса с электроприводом и комбинированной энергетической установкой, включающей емкостной накопитель энергии. Отчет о НИР, МАМИ. Рук. Петленко Б.И., отв. исп. Макаров А.К., шифр 55.43.45, №1.19.96, Москва, 1997.

21. Макаров А.К. Перспективы развития городских автотранспортных средств. Информационно-управляющие систе^ьли жшеэщхзррв^г ном транспорте. Журнал № 3. -Алушта, 1996. -с. Zi^^^^^JLxJLÎ-^i^^

Макаров Александр Константинович

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

"Электромобиль с комбинированной энергетической установкой, включающей солнечную батарею".

Лицензия ЛР № 021209 от 17 апреля 1997 г. Подписано в печать 15.04.98 Заказ 123-98 Тираж 70 Бумага типографская_Формат 60x90/16_

МГТУ "МАМИ", Москва, 105839 Б. Семеновская ул., 38

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Анализ развития электромобилей с комбинированными энергетическими установками.

1.1. Анализ состояния электромобилестроения.

1.2. Характеристика и тенденция развития бортовых источников энергии различной физической природы.

1.3. Комбинированные энергетические установки электромобилей.

1.4. Современные системы импульсного регулирования в тяговых электроприводах.

1.5. Цель и задачи исследований.

1.6. Выводы.

ГЛАВА 2. Солнечная батарея как перспективный источник. Разработка математических моделей.

2.1. Тенденция развития солнечных батарей.

2.2. Основные характеристики солнечных батарей наземного применения.

2.3. Математическое моделирование солнечной батареи.

2.4. Перспективные разработки солнечных батарей с высокими удельными характеристиками.

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. Взаимосвязи, процессы и закономерности в электромобилях с комбинированными энергоустановками.

3.1. Уравнения взаимосвязей, процессов и закономерностей в электромобиле.

3.2. Тягово-динамический расчет электромобиля и выбор параметров силового оборудования.86

3.3. Расчет параметров и характеристик комбинированных энергоустановок.

3.4. Математическая модель электромобиля с комбинированной энергетической установкой.

3.5. Моделирование бортовых источников энергии.

3.6. Подмодель электропривода и системы управления движением ЭМ.

3.7. Подмодель условия движения электромобиля.

I 3.8. Технико-эксплуатационные показатели электромобиля с комбинированной энергетической установкой. ]

3.9. Проверка адекватности разработанной обобщенной математической модели.

ЗЛО. Выводы.

ГЛАВА 4. Рациональные алгоритмы импульсного регулирования характеристик тягового электропривода.

4 4.1. Построение рациональных схем управления тяговыми электродвигателями.

4.2. Алгоритмы широтно-частотного регулирования по минимуму коммутационных и пульсационных потерь.

4.3. Установление взаимосвязей технико-эксплуатационных показателей ЭМ с КЭУ с параметрами его элементов и условия движения.

4.4. Исследование пульсационных потерь в аккумуляторной батарее.

4.5. Выводы.

ГЛАВА 5. Экспериментальное исследование электромобилей с комбинированными энергетическими установками на базе разработанной обобщенной математической модели.

5.1. Компоновка электромобиля с комбинированной энергетической установкой. ф 5.2. Исследование взаимосвязей, процессов и закономерностей в электромобиле с комбинированной энергетической установкой. 5.3. Сравнительная оценка технико-эксплуатационных показателей электромобиля с комбинированной энергетической установкой.

5.4. Выводы.

Актуальность темы. Работы по изучению и созданию комбинированной энергетической установки (КЭУ) экологически чистого транспортного средства (ТС), состоящей из бортовых источников энергии различной физической природы (БИЭРФП), за последние 15 лет фактически выделились в самостоятельное направление современной электромеханики, характеризующейся своей научной проблематикой, спецификой выполнения прикладных исследований, расширяющейся областью практического использования разработок. Повышенный интерес к этим работам обусловлен тем, что в связи с резким ухудшением мировой экологической обстановки и сокращением природных ресурсов-источников топлива для автомобилей все большую актуальность приобретает разработка экологически чистых ТС, применяющих альтернативные источники энергии. Таким ТС призван стать электромобиль (ЭМ).

Анализ литературных источников показывает, что разработка и создание ЭМ в основном определяется энергетической установкой (ЭУ), питающей тяговый электродвигатель (ТЭД).

Проблема математического моделирования комбинированной энергетической установки (КЭУ) остается одной из наиболее сложных и наименее исследованных как в методологическом аспекте, так и с точки зрения разработки эффективного информационного обеспечения творческих процедур поиска моделирования решений. Поэтому поиск и разработку новых подходов к решению задач структурного синтеза, которые составляют основу математического моделирования, следует рассматривать как одно из наиболее актуальных направлений на пути разработки современных экологически чистых автотранспортных средств (АТС).* 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). Теоретическое обос нование КЭУ для ЭМ по своей научной и практической значимости можно охарактеризовать как новое научное направление, связанное с созданием человеко-машинных диалоговых систем математического моделирования, ориентированных на совместное использование знаний и опыта исследователя и возможностей современных ЭВМ.

Цель и задачи исследования

Выполненный аналитический обзор современного состояния элек-тромобилестроения, тенденций развития бортовых источников энергии и создания на их основе комбинированных источников энергии, а также современных импульсных систем управления и регулирования можно сформулировать основную концепцию диссертационной работы как:

- выявление особенностей процессов энергопреобразования и установление рациональной совокупности взаимосвязей и закономерностей между БИЭРФП в КЭУ электромобиля, обеспечивающей повышенные технико- эксплуатационные показатели электромобилей малого класса.

Для достижения поставленной цели необходимо провести комплексные исследования технических характеристик современных и перспективных БИЭРФП, выявить функциональные задачи каждого источника энергии, включенного в рассматриваемый состав КЭУ, в различных фазах циклического движения электромобиля и определить основные требования к тяговому электроприводу.

Поэтому можно сформулировать следующие задачи исследования:

- анализ современного состояния и перспектив развития электромо-билестроения и бортовых источников энергии различной физической природы;

- разработка обобщенной математической модели (ОММ) электромобиля с комбинированной энергетической установкой, включающей солнечную батарею;

- проведение комплексных исследований с помощью ОММ для выявления и рационализации совокупности взаимосвязей, процессов и закономерностей энергопреобразования в электромобиле и его подсистемах; -исследование и разработка рациональных алгоритмов импульсного управления и регулирования тяговым электроприводом с минимизацией потерь;

- формирование функциональных требований к БИЭРФП при различных вариантах их компоновки в составе КЭУ электромобиля;

- выполнение сравнительного анализа технико-эксплуатационных показателей и разработка рекомендаций по их улучшению для электромобилей малого класса.

Методика проведения исследований. Аналитические исследования взаимосвязей, процессов и закономерностей в КЭУ ЭМ осуществлены гра-фо-аналитическим методом с использованием основных положений и теорий электромобиля, электропривода, автоматического управления и методом математического моделирования. Выявленные количественные взаимосвязи между параметрами исследуемых источников энергии и ТЭП представлены в аналитическом виде, графической интерпретацией и алгоритмами. Результаты и выводы работы теоретически обоснованы и подтверждены расчетами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Подмодель СБ для наземных транспортных средств.

2. Математическая модель КЭУ, включающая СБ.

3. Выявленная взаимосвязь и рационализация процессов энергопреобразования между источниками электрической энергии, ТЭП и динамикой движения ЭМ в течение цикла.

4. Разработанная структурная схема КЭУ и ТЭП для ЭМ.

5. Результаты аналитических и расчетных исследований КЭУ и ЭМ в целом. Связь работы с тематикой университета. Тема диссертационной работы уточнена и утверждена на заседании Ученого Совета факультета ЭМиП (протокол № 3 от 16 октября 1994 г.).

Работа выполнялась в рамках научно-исследовательской работы кафедры ЭКЭМС МАМИ (отчет по исследованиям в рамках конкурса грантов 1996г.).

Обоснованность и достоверность научных положений и результатов

Обоснованность научных выводов и результатов работы подтверждается результатами математического моделирования, хорошей сходимостью полученных аналитических данных с данными экспериментальных испытаний СБ на НПО "Квант", ОАО "Позит", а также с результатами испытаний отдельных подсистем опытных образцом электромобилей на АО "Авто-ВАЗ".

Научная новизна диссертационной работы

1. Разработана новая математическая модель ЭМ с КЭУ, включающей СБ.

2. Установлены и рационализированы основные закономерности, взаимосвязи и процессы энергообмена и энергопреобразования в подсистемах ЭМ с КЭУ.

3. Разработан экономичный алгоритм импульсного управления и регулирования электропривода ЭМ с автономными источниками электрической энергии.

4. Сформулированы обоснованные требования к СБ, предназначенной для эксплуатации на ЭМ.

- 9

В совокупности основные положения диссертационной работы представляют собой дальнейшее развитие теории электромобилестроения с автономными источниками питания.

Практическая значимость. Результаты работы создают основу для технической реализации ЭМ с КЭУ, включающей СБ. ^ Разработанная математическая модель ЭМ с КЭУ, включающей СБ, может быть использована в инженерной практике и программно реализо-# вана на микропроцессорном устройстве.

Реализация результатов. Полученные результаты теоретических исследований и практических расчетных данных, разработанные математическая модель и программное обеспечение использованы при разработке ЭМ на АО "Авто-ВАЗ", НАМИ, НИИ "Автоэлектроника", а также в учеб-ф ном процессе МАМИ и ТолПИ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и одобрены на 13 научных конференциях и семинарах, в том числе на:

- научно-технической конференции (г. Тольятти, 1994 г.); -1 Международной конференции по электромеханике и электротехнологии (МКЭЭ-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 Международной конференции (г. Алушта, 1996 г.);

- Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию Российского автомобиля (г. Москва, 1996 г.);

- 6-й Международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию МИИТ (г. Москва, 1996 г.);

Публикации. Список научных трудов по диссертационной работе составляет 24 наименования, в том числе: 7 научных статей, 16 тезисов докладов, 1 научно-технический отчет по НИР.

Структура и объем диссертации. Результаты изложены на 266 страницах машинописного текста, иллюстрированного 26 таблицами, 57 рисунками.

Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами по каждой главе, заключения, списка использованной литературы и приложений № 1,2,3.

4.5. Выводы

1. На энергетическую эффективность работы ЭМ существенное влияние оказывает организация управления энергопреобразованием в КЭУ.

Аналитические исследования на минимум потерь энергии в ТЭД в установившихся режимах при смешанном способе управления энергопреобразованием в силовых агрегатах СТПЭ выполнены для двух вариантов широт ночастотного регулирования и одного - релейного регулирования. Систематизированные результаты позволяют выбирать для технической реализации структуры регуляторов, обеспечивающих работу ТЭД в оптимальных режимах.

2. Для управления энергопреобразованием в ТЭД в статических режимах работы по минимуму потерь энергии разработан новый алгоритм управления электроприводом. Выведены соотношения между входными и выходными величинами ТЭД по абсолютному минимуму потерь в двигателе в статических режимах работы.

3. Минимизацию потерь в питающих цепях ТЭД можно осуществить, изменяя их структуру как при разгоне двигателя, так и при регулировке его угловой скорости.

4. Разработанная структурная блок-схема ТЭП с КЭУ, включающей ТАБ, ЕНЭ и СБ, позволяет проводить анализ взаимосвязей, процессов и закономерностей энергопреобразования в системах ЭМ.

5. В работе решена задача статической оптимизации процессов энергопреобразования в СТПЭ для современных методов импульсного регулирования - широтно-частотного и автоматического широтно-частотного. Применен довольно простой алгоритм стабилизации тока пульсаций якоря на уровне, соответствующем минимуму потерь. При этом частота и скважность как управляемые переменные не выступают в явном виде, а задаются через среднее значение тока и размах его пульсаций.

Целевая функция, отражающая зависимость дополнительных потерь импульсного регулирования в элементах привода от режимных параметров и оптимизирующих воздействий, построена при некоторых допущениях, одним из которых является разделение процессов на "медленные" и "быстрые". Минимизация целевой функции реализована алгоритмом оптимизации энергетических характеристик СТПЭ в виде функциональных зави симостей оптимизирующих воздействий (частоты работы БВП или размаха пульсаций тока якоря) от угловой скорости и электромагнитного момента ТЭД.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ С КОМБИНИРОВАННЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ НА БАЗЕ РАЗРАБОТАННОЙ ОБОБЩЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

5.1. Компоновка электромобиля с комбинированной энергетической установкой

Исследования ЭМ с КЭУ осуществлялись с учетом конструкции шасси и кузова ЭМ и вариантов размещения в нем ТАБ, ЕНЭ и СБ (рис.

5).

В качестве источника электроэнергии СБ в электротранспорте может быть использована [33]:

Рис. 5. а) для двигателя в автомобилях специальных классов (спортивных, курортных, одно-двухместных специального назначения), потребляющих мощность порядка нескольких единиц кВт. При ярком солнечном освещении такие автомобили с СБ (S = 3-5 м2) развивают скорость до 60 км/час; б) как дополнительный источник электроэнергии в ЭМ с ХИТ при:

- предохранении ХИТ от саморазряда с целью повышения их срока службы и надежности;

- повышении комфортности ЭМ: питание холодильников, вентиляторов, радиоаппаратуры, на стоянке с целью предотвращения разряда ХИТ. Мощность СБ для этих целей составляет от 10 до 500 Вт, (S « от 0,1 до 5м2). Такие СБ в данном случае могут размещаться на корпусе ЭМ, а также могут использоваться складные выносные конструкции; в) при создании экологически чистых зарядных станций для ЭМ с КЭУ, включающей ТАБ, ЕНЭ. Мощность таких станций с применением модульного варианта соединения СБ может быть достигнута нескольких десятков кВт. Они могут работать как в режиме непрерывного заряда ХИТ, находящихся на станции в резерве, так и в реальном масштабе времени, не снимая ХИТ с ЭМ, время зарядки которых составляет от нескольких минут, в частности стартерно-пусковые ЕНЭ; г) для знаков дорожного движения, освещения дорог, реклам. Выполнение данных задач требует разработки новых КЭУ и СБ нового поколения [20, 34].

Условия эксплуатации, экономические факторы, особенности внешнего воздействия, требуемые надежность и ресурс, обуславливают необходимость ведения исследований по разработке СБ в двух направлениях [33, 95, 111].

1. СБ, предназначенная для ЭМ, т.е. при условии разработки национальных моделей ЭМ. В этом случае необходимо решить научную и технологическую задачу: доведение КПД свыше 20% при существенном снижении веса, не увеличивая площадь СБ, а также обеспечение ресурса до 10 лет. Обеспечение работоспособности СБ в сложных климатических и дорожных условиях движения, а также поддержание с течением времени высоких энергетических параметров выдвигает противоречивые требования к солнечным элементам. Для ЭМ на СБ практически трудно решить задачу по обеспечению подсветки с тыльной стороны, так как размещение дополнительной отражающей поверхности увеличит весогабаритные удельные характеристики ЭМ. Кроме того, при эксплуатации ЭМ в условиях повышенных температур окружающей среды необходимо предусматривать эффективный отвод тепла - "охлаждение" СБ. Перегрев СБ ведет к снижению КПД, сокращению сроков эксплуатации и может привести к выходу из строя ФП. При проектировании СБ для ЭМ основными задачами являются:

- обеспечение заданного теплового режима как ФП, так и диодов диодного блока, входящего в состав СБ;

- оптимизация конструкции СБ с учетом конфигурации поверхности ЭМ и максимальной освещенности СБ в различное время суток;

- обеспечение защиты поверхности СБ от механических повреждений и при эксплуатации в различных метео- и климатических условиях;

- снижение потерь энергии из-за коммутации ФП, модулей СБ и источников энергии, входящих в состав КЭУ ЭМ .

2. Наземные солнечные установки обладают широким диапазоном практического предназначения, в том числе для подзарядки ХИТ, применяемых в КЭУ ЭМ, а также для освещения различных дорожных приборов. При разработке СБ для экологически чистых зарядных станций возможно применение различных вариантов компоновки и конструировании СБ с применением современных технологий и проектов [104].

Успешная разработка конкурентоспособного с АМ ЭМ во многом зависит от КЭУ, обладающей высокими энерготехническими показателями, сопоставимыми с ДВС. Благодаря усилиям различных фирм, конструкторских и исследовательских коллективов, разрабатывающих фотомодули, КПД СБ повышается, а себестоимость понижается. Это достигается путем совершенствования технологии производства ФП, повышения эффективности преобразования энергии солнечных лучей в электрическую.

Компоновка источников энергии на ЭМ по массе и габаритам в основном определяют ТАБ и СБ. Поэтому по способу расположения ТАБ ЭМ могут быть [94]: с разделением ТАБ на левый и правый блоки; с разделением ТАБ на передний и задний блоки; с продольным центральным ("хребтовым") расположением ТАБ; с поперечным центральным расположением ТАБ в виде одного блока.

Компоновка и выбор способа установки ТАБ определяется типом ЭМ, назначением АБ и равномерным распределением массы по осям ЭМ.

Размещение ЕНЭ при конструировании ЭМ не вызывает особых трудностей из-за компактности и его небольшой массы. Главным критерием при этом являются доступность при обслуживании и равномерность распределения массы по шасси ЭМ. Особое значение имеет оптимальное решение вопроса по размещению СБ на ЭМ. Здесь возможно большое количество вариантов компоновки СБ на ЭМ, которые должны рассматриваться в каждом случае конкретно в зависимости от типа ЭМ.

Рассматривая КЭУ, состоящую из ТАБ, ЕНЭ и СБ, необходимо отметить, что при взаимодействии источников возникают два новых ка-чества, которые проявляются в возможности аккумулирования энергии основного источника (ТАБ) в том случае, когда отдаваемая им мощность больше, чем реализуемая на ведущих колесах, а также возможности восстановления запаса энергии ТАБ и ЕНЭ за счет внешней электрической сети. Возможность практической реализации вышеперечисленных преимуществ зависит от типа ЭМ, структуры КЭУ, технических характеристик источников энергии, а также системы регулирования и управления.

В составе КЭУ возможно применение различных схем подключения источников энергии и тягового электропривода. В данном случае приме нена параллельная схема в КЭУ и последовательная между КЭУ и ТЭП с передачей механической энергии на ведущее колесо (ВК).

Большинство ТЭД связаны с колесами через постоянное передаточное число. Кроме ТЭП современные ЭМ имеют системы управления тяговым ЭД, ножные педали, органы ручного управления, панели с контрольной аппаратурой и аварийной сигнализацией, систему управления микроклиматом и другие вспомогательные электрические и механические устройства. Все эти системы хорошо отработаны и оптимизированы применительно к автомобилям. Поэтому в большинстве ЭМ используют электрооборудование с напряжением 12 В с учетом коэффициентов нагрузки кн и времени работы ^ при различных условиях эксплуатации.

Серийные автомобили малого класса по применяемым шасси и кузовам практически пригодны для создания ЭМ с КЭУ, т. к. имеют возможность рационально разместить ТАБ, ЕНЭ и СБ необходимого объема и массы для обеспечения требуемого запаса хода и динамических показателей ЭМ, простоты установки и съема, доступности при обслуживании. При этом также должны быть обеспечены наибольшие удобства для про-езда пассажиров и рациональное размещение багажа. В полной мере также необходимо выполнить требование по условиям доступности расположения тягового и вспомогательного электрооборудования.

5.2. Исследование взаимосвязей, процессов и закономерностей в электромобиле методами имитационного моделирования

Разработанная в работе обобщенная математическая модель электромобиля с комбинированной энергетической установкой (гл. 3) с предложенным рациональным алгоритмом импульсного регулирования тягового электропривода (гл. 4) позволяет проводить комплексные численные эксперименты с различными транспортными средствами и вариациями компоновки комбинированной энергетической установки из имеющихся в библиотеке ОММ подмоделей бортовых источников энергии различной физической природы.

Рассмотрим результаты имитационного моделирования иследован-ных электромобилей, конвертированных из серийных автомобилей.

При проведении исследований ЭМ особо малого класса взяты наиболее удачные модели современных автомобилей "Хонда -360"(Япония), "Гном"(ВАЗ-1151) и "Ока"(ВАЗ-1111) (Россия). Разработанная энергетическая система может быть применена и на других конвертируемых автомобилях данного класса, как отечественного, так и зарубежного. Технические характеристики транспортных средств, тягового электродвигателя и используемых в комбинированной энергетической установке бортовых источников энергии - аккумуляторной батареи, емкостного накопителя энергии и солнечной батареи приведены в табл. 5.1.

Технические характеристики электромобилей и их подсистем Таблица 5.1.

Электромобиль Характеристики Тип электромобиля

Хонда"(Япон ия) "Гном"(Рос.) "Ока"(Рос.)

Полная масса, кг 781 925 1167

Подъем, % 0 0 0

Расчетный радиус колеса, м 0.29 0.25 0.23

Коэфф. сопротивления качению 0.013 0.13 0.13

Сила сопротивления воз- духа Рв=К1 А1 У2 , Н, где коэффициент К1=Нс2/т4 0.22 0.25 0.27 лобовая поверхность Аьм2 1.75 1.75 1.95

Передаточное число редук- тора 2.85 1.75 1.55

Передаточное число глав- ной передачи 4.3 4.3 4.3

КПД силовой передачи 0.94 0.94 0.94

186

Тяговый электродвигатель: Тип электродвигателя - ПТ-125-10

Номии. напряжение, В -120

Номинальный ток, А - 120

Сопротивление якоря, ОМ - 0.065 А

Момент инерции, кгм - 0.11 Ограничитель тока якоря, А - 250 Номин. ток обмотки возбуждения, А - 5.6 Масса, кг - 67

Бортовые источники энергии: Солнечная батарея KW-3: Активная площадь элементов, м2 - 5

Напряжение разомкнутой цепи, В - 210 Ток короткого замыкания, А -3.3 Масса солнечной батареи, кг - 42 Время облучения (итого за день), ч -13

Аккумуляторная батарея NI-MH OVONIC: Масса, кг -150

Номин. напряжение, В -120

Показатели номинальные: Емкость (5-ти часовая), Ач - 100

Энергоемкость удельная, Втч/кг - 80

Сопротивление (при 20° С ), Ом - 0.213

Емкостной накопитель энергии (ЕНЭ) EN-20 Масса накопителя энергии , кг - 30.67217

Напряжение заряда ЕНЭ, В -128

Начальный запас энергии, кДж -163 Емкость, Ф - 20

Энергоемкость удельная, Дж/г - 5.3

Пост, времени ЕНЭ при 20° С, с -4

Э/оборудование (бортовое), Вт - 50

Сопротивление электр. цепи, Ом - 0.005

Имитационное моделирование реальных условий движения исследуемых электромобилей проводилось по испытательному ездовому циклу НАМИ-2 с длительностью цикла 83 секунды, включающему фазы разгона, установившейся скорости, торможения и стоянки, а перегон по одному циклу составляет 500 метров. Расчеты по циклу проводились с учетом рекуперации кинетической энергии при торможении и фазы разгона при постоянном ускорении и импульсного регулирования по предложенному алгоритму. В процессе моделирования были исследованы различные траектории разгона, обеспечивающие заданное время и установившуюся скорость с целью определения оптимального разгона по минимуму энергозатрат. После определения оптимальной траектории разгона проводились комплексные исследования электромобилей с обоснованными выше (гл. 1) компоновками комбинированных энергоустановок (рис. 3.1).

Интегральные результаты исследований для электромобиля на базе серийного автомобиля "Хонда" при принятых структурных компоновках комбинированных энергоустановок, а также при питании тягового электропривода от одной тяговой аккумуляторной батареи сведены в таблицу 5.2.

Интегральные характеристики электромобиля "Хонда" с различными комбинированными энергоустановками.

Заключение

В связи с ростом производства автомобилей в мире резко обострились энергетические и экологические проблемы. Поэтому работы по изучению и созданию экологически чистого ТС, работающего на альтернативном источнике энергии, за последние годы выделились в самостоятельное, интенсивно развивающееся направление в автомобилестроении.

Настоящая диссертация посвящена решению проблем создания экологически чистого ТС с КЭУ, включающей, наряду с ТАБ и ЕНЭ, СБ, Использование общих положений и результатов, связанных с особенностями энергопреобразования» выявлением взаимосвязей между источниками электрической энергии, входящими в КЭУ, и ТЭП позволило сформулировать технико-эксплуатационные показатели для ЭМ различных классов, Среди практических результатов диссертации необходимо отметить также разработку способов компоновки источников энергии, входящих в состав КЭУ, а также варианта подключения ЕНЭ для зарядки на этапе рекуперации и механического торможения. Совокупность теоретических положений, новых методов и алгоритмов возможно рассматривать как развитие теории и практики электромобилестроения.

В ходе исследований установлено;

1, Анализ состояния и перспектив развития технологий производства источников энергии для экологически чистого ТС показал, что определенно устойчивой является тенденция по улучшению их энергетических показателей и увеличению производства ЭМ,

2, Стремление обеспечить высокие технико-эксплуатационные показатели ЭМ активизирует поиски путей обеспечения наиболее эффективного энергообмена и энергообеспечения ТС, Анализ конструктивных особенностей и режимов эксплуатации СБ, возможность использования прак тически "бесплатной" энергии солнца дает возможность назвать среди перспективных источников для ЭМ и солнечную батарею.

3. Разработанная СБ и применение ранее известных подмоделей составных элементов ЭМ позволили создать новую обобщенную математическую модель ЭМ. Модель позволяет при расчете установившихся режимов ЭМ:

- учитывать влияние совокупности внешних параметров (масса, радиус колеса, коэффициент сопротивления качению, сила сопротивления воздуха, передаточное число редуктора, передаточное число главной передачи и т.д.) на энергетические характеристики КЭУ;

- учитывать влияние каждого источника энергии, входящего в состав КЭУ, в определенный момент времени с учетом параметра условий движения ЭМ;

- учитывать потери энергии в каждом источнике за цикл движения;

- определить зависимость времени в рейсе и запаса хода ЭМ от расхода энергии на движение и потерь в источнике тока.

4. Новизна обобщенной математической модели определена:

- учетом впервые совместной работы ТАБ, ЕНЭ и СБ;

- применением определенных подходов при моделировании наиболее характерных типов задач, встречающихся в практике электромобилестрое-ния;

- предложенным методом учета изменения вольт-амперных характеристик ТАБ, СБ, ЕНЭ, аппроксимирующими выражениями, учитывающими влияние степени их заряженности;

- моделированием подсистем ЭМ с различными изменениями и вариациями составляющих величин токов и напряжений;

- возможностью учета энергии рекуперации.

5. Разработанная ОММ адекватно отражает реальные процессы в ЭМ, что подтверждено сопоставлением полученных данных с данными расчетов и экспериментов других исследователей.

6. На основе расчетных данных установлена зависимость величины преобразованной электрической энергии от КПД и площади СБ. Определены значения мощности, вырабатываемой СБ, необходимой для ЭМ различных классов.

7. На основе экспериментальных исследований разработаны рекомендации по компоновке источников энергии, включенных в состав КЭУ, и проектированию ЭМ. Современные источники тока в составе КЭУ ЭМ могут быть применены:

- ТАБ - как тяговый источник тока на этапе движения ЭМ с постоянной скоростью;

- ЕНЭ задействуется в период пуска, начала движения и в случае преодоления пиковых нагрузок;

- СБ работает в составе КЭУ в течение всего цикла движения и стоянки, обеспечивая подзарядку ТАБ, зарядку ЕНЭ и выполняя задачи по энергообеспечению внутренних приборов ЭМ (освещение, отопление салона, подсветку приборов, питание радиоаппаратуры и др.). В случае отсутствия тока от СБ вспомогательные задачи по энергообеспечению выполняет ТАБ.

8. Рассмотренная в работе концепция подключения ЕНЭ на различных этапах цикла движения ЭМ позволяет утверждать, что наиболее экономичным и целесообразным является электрическая схема подключения ЕНЭ для заряда на этапе рекуперативного торможения. Предложенный вариант подключения ЕНЭ позволил увеличить запас хода ЭМ за цикл, а также увеличить срок службы ТАБ из-за уменьшения глубины ее разряда.

9. Современные системы импульсного регулирования в тяговом электроприводе уменьшают пульсационные и коммутационные потери и энергии в силовых агрегатах за счет уменьшения зоны действия импульсного регулятора путем увеличения коэффициента кратности по скорости, способов компоновки источников, сокращения времени работы бортовых вентильных преобразователей и т.п.

10. Результатами теоретических исследований, расчетных и экспериментальных данных можно утверждать, что КЭУ в составе ТАБ, ЕНЭ и СБ обладает удовлетворительными энергетическими и эксплуатационными характеристиками. Однако сдерживающими факторами широкого применения СБ на ЭМ являются высокая стоимость 1 Втч получаемой энергии и зависимость интенсивности солнечных лучей, достигающих поверхности Земли, от времени года и суток, состояния атмосферы, а также наличия затененных участков от строений и деревьев в городских условиях эксплуатации ЭМ. И все же получение электрической энергии за счет преобразования бесплатной энергии солнца с помощью СБ является перспективным направлением.

11. Материалы диссертации были использованы при разработке перспективных образцов ЭМ.

209

1. Лидореико Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы. -М.: Энергоиздарг, 1982. -186 с.

2. Там И.Е. Основы истории электричества. -М.: Наука, 1989. -264 с.

3. Ранне В.Т. Электрические конденсаторы. -М.: Энергия, 1969. -235 с.

4. Энергетика процесса заряда конденсатора от генератора переменного тока через выпрямитель. А.И.Бертинов, С.Р.Мизюрин, В.А.Сериков и др./ Электричество, 1967. № 8 с. 54-61.

5. Rose M F. Compact Capacitor Powered Railqun System/ IEEE Transaction on Magnetics. 1986. Vol. VAQ-22, p. 1717-1721.

6. Бортовые энергосистемы космических аппаратов на основе солнечных и химических батарей. Ч. 1.2/ Бекан Н.В., Безручко К.В., Елисеев В.Б., Ковалевский В.В., Федоровский А.Н. -Учеб. пособие. Харьков: ХАИ. 1992. -375 с.

7. Накопители энергии. Учеб. пособие для: вузов./ Бут Д А., Алиевский Б.Л., Мизюрин С.Р., Васюкевич П.В. Под ред. Бут Д.А. -М.: Энергоатомиздат, 1991. -406 с.

8. Сверхпроводниковые электрические машины и магнитные системы./ Под ред. Алцевского Б.Л. -М.: Изд-во МАИ, 1993. -344 с.

9. Бут Д А. Основы электромеханики. Учеб. пособие. -М.: Изд-во МАИ, 1996. -468 с.

10. Специальные электрические машины. Учеб. пособие для вузов. Кн. 1. / под редакцией Алиевского Б.Л. -2-е изд., перераб. и дополн. -М.: Энергоатомиздат, 1^93. -320 с.

11. Цибулка Ян. Качество пассажирских перевозок в городах./Перев. с чешек. -М.: Транспорт, 1987. -68 с.

12. Brubaker С.Е.: Advances in Wheelchair Technology. IEEE End Med Biol, 1988.

13. Nissan lively. On Voitire . de serie pour hendicapes "Auto roff", 1988. № 1568.

14. Ермолин Н.П., Жерихин И.П. Надежность электрических машин. -М.: Энергия, 1976. -248 с.

15. Бирзниекс JI.B. Импульсные преобразователи постоянного тока. -М.: Энергия, 1974. -248 с.

16. Kelly L.E.: Wheelchairs and Sport: ED, ip Winnich EDD, Human Kinetics Books, Champaign, IL, PP, 1984.

17. Ставров O.A. Перспективы создания эффективного электромобиля. -M.: Наука, 1984.

18. Исследование тяговой никель-цинковой батареи для электромобиля. / Рычков В.А., Дениченко С.Л., Козлов А.Ю. Техническая электродинамика. -1992. -№3,с„ 102-103.

19. Состояние и перспективы развития никель-железных и никель-кадмиевых аккумуляторов. / Шакот М.Б., Ужинов Б.И., Константинов В.Н., Дробышевский В.Н. Сборник работ по химическим источникам тока. -Л.: Энергия, 1984. 147-159 с.

20. Состояния и перспективы научных исследований и разработок в области технологии тяговых аккумуляторов. -М.: Информэлектро, 1980. -40 с.

21. Бетриева Л.С., Шевченко В.В. Городской наземный транспорт. M.: Транспорт, 1986. -206 с.

22. Yao N.P., Christiason С.С., Hornstara F. Prospect of advanced lead-acid, nickel-iron and nickel-zink Vehicle application |¡ Interso. Energy Convers. End. Conver. TAtlanta. 1981. -644 c.

23. Конденсаторные системы пуска./ Фесенко М.Н., Хортов В.П., Чижков Ю.П. -М.: Автомобильная промышленность, 1986. -16 с.

24. Системы электростартерного пуска ДВС с конденсаторными батареями./ Фесенко М.Н., Хортов В.П., Чижков Ю.П. Межвуз. сборник научн. работ. Вып. 8. -М.: МАМИ, 1987. -56 с.

25. Результаты экспериментального исследования автомобильного двигателя при использовании конденсаторной батареи./ Чижков Ю.П., Малеев Р.А., Квай С.М. Межвуз. сборник научн. работ. Вып. 11. -М.: МАМИ, 1987. с.

26. Фесенко М.Н., Копелинский А.В. Электропривод с емкостным накопителем энергии. -М.: МАМИ, 1992. -27 с.

27. Гулевич А.И., Киреев А.П. Производство силовых конденсаторов. -М.: Высшая школа, 1975. -365 с.

28. Гулца Н.В. Накопители энергии. -М.: Наука, 1980. -220 с.

29. Петленко Б.И., Гурьянов Д.И. Транспортные средства с бортовыми источниками энергии различной физической природы. -М.: МАМИ, 1994. -с. 41.

30. Gurden К.К. Automotive Electronics Handbook Мс Graw-Hill. Inc. New-York, 1994. -2j8 с.

31. Эйдинов А.А., Дижур M.M. Новые направления развития источников тока для электромобилей. -М.: Автомобильная промышленность № 2, 1983. -24 с.

32. Электромобили. Проблемы, поиски, решения./ Поляк Д.Г., Эйдинов А.А., Козловский А.Б. -М.: Автомобильная промышленность, № 5, 1994. с. 12.

33. Пополов А.С. Солнечный транспорт. -М.: Транспорт, 1996. с.9-28.

34. Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы. Теория и эксперимент. Пер. с анг^./Под ред. М.М.Колтуна. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -280 с.

35. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. Пер. с ангд./ Под ред. М.М.Колтуна. -М.: Энергоатомиздат, 1983. -184 с.

36. S.M.Alghuwainem. "Steady-state performatice of DC motors supplied from Photovoltaic Generators with a Step-up Converter", IEEE Trans. On Energy Conversion, vol. EGr7, № 2, pp. 267-272, June 1992.lit

37. S.M.Alghuwainem. "Matching of a DC motor to a Generator using a Step-up Converter with a current-locked loop", IEEE Trans. On Energy Conversion, vol. 9, № 1, pp. 192-198, March 1994.

38. Специальные электрические машины. Учеб. пособие для вузов. Кн. 2. / под редакцией Алиевского Б.Л. -2-е изд., перераб. и дополн. -М.: Энерго-атомиздат, 1993. -214 с.

39. Алгоритм и анализ погрешности электронной системы рулевого управления прицепом-тяжеловесом грузоподъемностью 600 т. / Коммар Ю.Б., Соловьев В.И., Хайков B.C., Юзефович А.Г. -М.: НИИАЭТ, 1988. -74 с.

40. Теория электрической тяги. / Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров H.H. -М.: Транспорт, 1983. -328 с.

41. Дасоян М.А., Агуф И.А. Современная теория свинцового аккумулятора. -JL: Энергия, 1975.

42. Демидов А.Й., Марчевский А.Г., Матвеев В.А. Перспективные источники тока для электромобиля //Рацион, использ. природ, ресурсов и охрана окруж. среды. -Л.:1981. -№ 4. -с.61-65.

43. Деревенко К.А. Регулирование поля тягового двигателя постоянного тока в режиме пуска. // ЭТП. Сер. Тяговое и подъемно-трансп. электрообо-руд. -197S. -Вып.6 (60). -с. 1-3.

44. Ефремов И.С., Коськин O.A., Суслов Б.Е. Пути улучшения тягово-энергетических показателей подвижного состава ГЭТ // Электронные устройства в электрических системах и на транспорте/ Тр. МЭИ. -М.: МЭИ, 1982. -Вып. 577. -с.3-8.

45. Зимелев Г.В. Теория автомобиля. -М.: МАШГИЗ, 1959. -312 с.

46. Иньков Ю.М. Статические преобразователи тяговых электроприводов // Силовая полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйстве. -М.: Информэлектро, 1985. -с.7-9.4213

47. Иоффе А.Б. Тяговые электрические машины. -М.: Энергия, 1965. -173 с.

48. Кашканов В.В. Электропривод электромобилей с алгоритмами управления на скользящих режимах: Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. -М.: МАДИ, 1985. -18 с.

49. Ключев В.И. Теория электропривода : Учебник для вузов. -М.: Энер-гоатомиздат, 1985, -560 с.

50. Копылов И.П. Электрические машины : Учебник для вузов. -М.: Энергоатоциздат, 1986. -360 с.

51. Морговский Ю.Я., Чеховой Ю.Н. Статическая оптимизация автономного электропривода постоянного тока с частотно-широтным импульсным управлением // Автоматика. -1980. -№ 1. -с.67-78 (ЙК АН УССР).

52. Петров Ю.П. Оптимальное управление электроприводом. -М.: Энергия, 1971.

53. Электромобиль: Техника и экономика. В.А.Щетина, Ю.А.Морговский, Б.И.Центер, В.А.Богомазов; Под общей ред. В.А.Щетина // JL: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1987. -253 с.

54. Гурьянов Д.И. Исследование характеристик проектируемых электромобилей методами имитационного моделирования // Науч.-техн. конф.: Повышение эф-ти проектирования и испытаний авт-лей. Тезисы докл. и сообщ. -Горький: ГПИ, 1984. -с.8-9.

55. Гурьянов Д.И. Статическая оптимизация массогабаритных характеристик электромобилей // Сб. науч. тр. -М.: МЭИ, 1987. -№ 136. -с.59-63.

56. Ефремов И.С., Гурьянов Д.И., Павлов H.A. Построение систем управления электромобилем по критерию минимума потерь // Пятая всесоюз. конф. по управлению в механических системах. Тезисы докл. -Казань: КАИ, 1985.-с.Ю.

57. Разработка и исследование тягового привода электромобиля по минимуму потерь энергии: Отчет о НИР (заключ.) / ТолПИ; Рук. М.А.Дубровин, отв. исп. Гурьянов Д.И. -Шифр темы 304934; № ГР 0189 0 072274. -Тольятти, 1990.

58. Автоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями. / Гольц М.Е., Гудзенко А.Б., Штиглер JI.A. -М.: Энергия, 1972.-112 с.

59. Гурьянов Д.И. Оптимизация управления электромобилями малой грузоподъемности с приводами постоянного тока. Дис. на соиск. ученой степени к.т.н. -М.: МАМИ, 1992. -251 с.

60. Алгоритм управления тяговым электроприводом электромобиля и комбинированной установкой с ЕНЭ. / Листвинский М.С., Фомин А.П., Гурьянов Д.И., Эйдинов A.A. Сборник науч. трудов. -М.: МАМИ, 1994. -с. 109.

61. Экспериментальные исследования бортовых источников энергии различной физической природы. / Гурьянов Д.И., Дижур М.М., Прохоров В.А., Паршков Ю.В., Тауфик A.M. Сборник науч. трудов. -М.: МАМИ, 1994.-с. 56.

62. Меркулов Р.В., Дворянский С.Е. Минимизация массовых показателей системы электропривода электромобиля с комбинированным источником питания. Тезисы научно-техн. конф. с междунар. участием. -Ульяновск: Ул-ПИ, 1996. -с.5.

63. Петров Ю.П. Опттимальное управление движением транспортных средств. -Л.: Энергия, 1969. -96 с.

64. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. -М.: Машиностроение, 1990. -352 с.

65. Петленко Б.И., Волков В.Д. Электронные системы управления большегрузных транспортных средств. -М.: МАДИ, 1989. -75 с.

66. Чудаков Е.И. Теория автомобиля. Избранные труды. T.l. -М: АН СССР, 1961. -463 с.

67. Соломатин П.А. Системы управления транспортных средств. Труды МАДИ. -М.: 1984. -106 с.

68. Овчинников И.Е., Лебедь Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока с транзисторными коммутаторами. -Л.: Наука, 1979. -270 с.

69. Электрическая тяга. / Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров H.H. -М.: Трансжелдориздат, 1962. -347 с.

70. Козловский А.Б., Яковлев А.И. Испытательные циклы электромобиля. -М.: Автомобильная промышленность № 2,1983. -26 с.

71. Сандлер A.C., Сарбатов P.C. Автоматическое частотное управление электроприводами. -М.: Энергия, 1987. -328 с.

72. Дик А.Б. Расчет стационарных и нестационарных характеристик тормозного колеса. Дис. к.т.н. -М.: МАМИ, 1988. -231 с.

73. Молчанов И.Н. Машинные методы решения прикладных задач. -Киев: Наук, думка, 1988. -343 с.

74. Кан О.П. Синтез и исследование электромеханических систем с эталонной моделью. Дис. к.т.н. -Спб.: 1993. -215 с.

75. Богрый B.C., Русских A.A. Математическое моделирование тири-сторных преобразователей. -М.: Энергия, 1972. -183 с.

76. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. -М.: ВШ, 1994. -318 с.

77. Башарин A.B., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного привода на ЭВМ. -Л.: Энергоатомиздат, 1990. -512 с.

78. Булавин К.И., Волков В.Д. Моделирование установившихся режимов электродвигателей в тяговом электроприводе переменного тока. Сборник науч. трудов. -М.: МАМИ, 1994. -с.42.

79. Современные принципы создания электромобилей. / Гурьянов Д.И., Докучаев C.B., Паршков Ю.В., Фомин А.П. Сборник науч. трудов. -M.: МА-МИ, 1994. -С.42.

80. Электромобили. / Лидоренко Н.С., Лучнин Г.Ф., Бортников Ю.С., Иванов A.M., Постаногов В.П. -М.: ВНТИЦентр, 1984. -35 с.

81. Поляк Д.Г. Технико-экономические показатели в области рационального применения электромобилей. -М.: Автомобильная и тракторная промышленность, № 8,1957. -49 с.

82. Эйдинов A.A., Дижур М.М. Расчетные исследования возможностей тяговых источников тока для электромобилей. -М.: Труды МАМИ, 1996. -138 с.

83. Пролыгин А.П. Электрические машины в тяговом автономном электроприводе. -М.: Энергия, 1979. -240 с.

84. Костенко М.П. Электрические машины. Спец. часть. -М.: Госэнерго-издат, 1958.-712 с.

85. Петленко Б.И., Волков В Д. Характеристики двигателя в каскадной схеме с частотным регулированием.-М.: Электричество, № 2,1995. -42 с.

86. Белей В.Ф., Волков В Д. Влияние эксплуатационных факторов на режим работы силовых фильтров тиристорных электроприводов транспортных средств. Сборник науч. трудов. -М.: МАМИ, 1994. -с.42.

87. Эйдинов A.A., Дижур М.М. Направления развития тяговых источников тока для электромобилей. -М.: ВИНТИнформации, 1976. -42 с.

88. Козловский А.Б., Яковлев А.И. Метод теоретической оценки технико-эксплуатационных параметров электромобилей. -М.: Автомобильная промышленность № 1,1979. -C.34.

89. Аналитическое описание коммутационных функций бортовых вентильных преобразователей. / Гурьянов Д.И., Макаров А.К., Паршков Ю.В., Шахов В.Д. Сборник науч. трудов. —М.: МАМИ, 1994. -с.20.

90. Современные системы импульсного регулирования движения автомобиля. / Воротников В.П., Балашов A.A., Макаров А.К., Тауфик А.М. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с.43.

91. Листвинский М.С., Макаров А.К., Паршков Ю.В., Петленко А.Б., Фомин А.П. Моделирование движения городского электромобиля с комбинированной энергетической установкой на базе емкостного накопителя. -М.: МАМИ, 1994.-с. 18.

92. Листвинский М.С., Макаров А.К., Паршков Ю.В., Фомин А.П. Моделирование движения городского электромобиля с комбинированной энергетической установкой на базе емкостного накопителя. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с.15.

93. Гурьянов Д.И., Листвинский М.С., Лохнин В.В., Макаров А.К. Автоматизированный электропривод. 4.1,2. -М.: МАМИ, 1994. -104 с.

94. Тяговые системы электромобилей с повышенными показателями. / Воротников В.П., Макаров А.К., Паршков Ю.В., Шастина С.Ю. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с.23.

95. Применение в сети электромобиля емкостных накопителей. / Чиж-ков Ю.П., Малеев P.A., Гурьянов Д.И., Макаров А.К. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ, 1994. -с. 18.

96. Дополнительные силы сопротивления движению при криволинейном качении мотор-колеса с пневматической шиной. / Волков В.Д., Макаров А.К., Митин В.В. Межвуз. сборник научн. трудов. -М.: МАМИ, 1995. -с. 13.

97. Графо-аналитический расчет рабочих характеристик комбинированных энергоустановок электромобиля. / Гурьянов Д.И., Листвинский М.С., Макаров А.К. Межвуз. сборник научн. трудов. -М.: МАМИ, 1995. -с.31.

98. Стабилизация частоты вращения тягового частотнорегулируемого каскадного электропривода. / Петленко Б.И., Волков В.Д., Макаров А.К., Митин В.В. Материалы 8-й Международной школы-семинара. -Алушта, 1995. -с.34.

99. Макаров А.К., Нгуен Куанг Тхиеу. Солнцемобиль с емкостным накопителем энергии. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -М.: МАМИ,1995.-c.18.

100. Макаров А.К. Применение солнечных батарей в электрическом транспорте. Тезисы докл. научно-техн. конференции. -Ульяновск: УлПИ,1996. -с.8.

101. Макаров А.К. Развитие технологий солнечных батарей для электромобилей. Тезисы докл. 2-й Междунар. конф. по электромеханике и электротехнологии. -М.: 1996. -с.27.

102. Макаров А.К. Влияние эксплуатационных факторов на режим работы солнечных батарей в составе транспортных средств. Тезисы 6-й Междунар. научно-техн. конференции, посвященной 100-летию Моск. гос. университета путей сообщения. -М.: МИИТ, 1996. -с.67.

103. Ш.Макаров А.К. Перспективы развития городских автотранспортных средств. Журнал № 3. Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. -М.: МИИТ, 1996. -с.23.

104. Макаров А.К. Моделирование автомобиля с автономными источниками энергопитания. Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. Журнал № 4. -Алушта, 1996. -с. 18.к220

105. Моделирование электромобиля с комбинированной энергетической установкой. / Дижур М.М., Копылов О.Г., Макаров А.К. Тезисы докл. науч-но-тех. конференции с междунар. участием. -Ульяновск, 1996. -с.6.

106. Макаров А.К. Проблемы создания комбинированной энергетической установки для электромобиля и пути их решения. Тезисы научно-техн. совета АО "Автосельхозмаш-Холдинг". -М.: 1996. -с. 16.

107. Макаров А.К. Применение солнечных батарей в электрическом транспорте. Тезисы научно-тех. конференции с междунар. участием. -Ульяновск, 1996. -с.9.

108. К проблеме разработки энергетической установки электромобиля / Гурьянов Д.И., Дижур М.М., Макаров А.К. Межвуз. сборник науч. трудов. Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств. -М.: МАМИ, 1997. -с.46.

109. Макаров А.К. Тенденции развития электромобилестроения. Тезисы Международной научно-технической конференции "100 лет Российскому автомобилю". -М.: МАМИ, 1996. -с.67.