автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Исследование автомобиля с универсальной гибридной силовой установкой параллельного типа

На правах рукописи

Ноздрин Руслан Васильевич

Исследование автомобиля с универсальной гибридной силовой установкой параллельного типа

Специальность 05 20 03 - Технологии и средства технического обслуживания

в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

111111111111111111111

□ОЗ177151 ,

МОСКВА 2007

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В П Горячкина»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Дидманидзе Отари Назирович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Казанцев Сергей Павлович

кандидат технических наук Голубцов Иван Григорьевич

Ведущая организация:

Центральная машиноиспытательная станция (ЦМИС) г Солнечногорск

Защита диссертации состоится 24 декабря 2007 г в ¿Ь часов на заседании диссертационного совета Д 220 044 01 при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В П Горячкина» по адресу 127550, Москва, Тимирязевская, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В П Горячкина»

Автореферат разослан и размещен на сайте www.msau.ru ноября

2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Левшин А Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Проведенный анализ подтверждает, что параллельные гибридные силовые установки (ГСУ) с приводом разных осей являются наиболее конкурентоспособными и перспективными в сравнении с другими схемами, включающими двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и тяговую аккумуляторную батарею (ТАБ)

Достижение наиболее высоких топливно-энергетических показателей обусловливают выбор для дальнейшего исследования параллельную схему с приводом передних ведущих колес от ДВС и задних колес от обратимой электрической машины

Цель работы - исследование автомобиля с универсальной гибридной силовой установкой параллельного типа

Объект исследования - система тягового электропривода тягово-транспортного средства с комбинированной энергоустановкой (КЭУ), ТАБ, ДВС, система управления

Методы исследования. Задачи, поставленные в диссертационной работе, решались методами теории автоматического управления, математической статистики, моделирования Основные теоретические результаты сопоставлялись с данными экспериментального исследования на реальном тягово-транспортном средстве с КЭУ и лабораторном стенде

Научная новизна. Организация процесса эффективного перераспределения кинетической энергии электромобиля с комбинированной энергоустановкой с учетом избытка мощности ДВС на основе использования системы управления

Практическая полезность. По результатам теоретических исследований создана методика комплексной оценки эффективности КЭУ

Статистические параметры, полученные в результате исследования позволяют установить степень его использования и обосновать выбор мощности и энергоемкости элементов тягового электропривода с КЭУ

Полученные результаты позволяют правильно выбрать параметры тягового привода при проектировании электромобиля (ЭМ) с КЭУ

Реализован макетный образец системы тягового электропривода Реализация результатов работы. Предложенные автором алгоритмы управления приняты к реализации Конкретные положения диссертационной работы нашли применение в опытно-конструкторских разработках

Публикации. Результаты исследования опубликованы в 3 научных статьях, получено 3 патента на полезные модели

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы, изложена на 125 страницах машинописного текста, включая 42 рисунка, 14 таблиц и библиографический список из 105 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена актуальность темы, излагаются положения, выносимые на защиту

В главе 1 «Состояние вопроса, цель и задачи исспедования» проведен анализ литературных источников

На основе изложенного сформулированы задачи исследования

1 Разработать методику расчета основных параметров автомобиля с ГСУ параллельного типа с приводом передней оси от ДВС и задней оси от обратимой электромашины

2 Разработать теоретические основы конструирования систем управления бесступенчатой передачей в приводе от ДВС к ведущим колесам передней оси и возбуждения обратимой электромашины в приводе задней оси, а также математические модели автомобильных агрегатов и систем, условий и режимов его движения, адаптированные к варианту многоприводного автомобиля с параллельной ГСУ

3 Провести расчет тягово-скоростных характеристик автомобиля с ГСУ параллельного типа

4 Выполнить расчет топливно-экономических характеристик при равномерном движении с постоянными скоростями и движении в городском цикле

Глава 2 «Выбор основных параметров агрегатов гибридной силовой установки параллельного типа»

В данной методике используют основные расчетные зависимости теории автомобиля

мощность сопротивления качению, Вт

Л, =(?„•/„ (1+ А Уа2)

мощность сопротивления воздуха, (Вт)

с, Р р. V1

К.

3,6

N=-

2 З.б3

суммарная мощность сопротивления движению, Вт

YN = N/ + Nw

Процент использования мощности вычисляется по формуле

ЛГ

= ■

N Т1

е «гр

часовой расход топлива, кг/ч путевой расход топлива, л/100 км

где Оа - сила веса автомобиля, Н, - коэффициент сопротивления качению при малой скорости движения, Л - коэффициент роста сопротивления качению с ростом скорости, Уа -скорость движения автомобиля, км/ч, Сх - коэффициент обтекаемости автомобиля, Р -

площадь миделя автомобиля, Рт - плотность топлива, (р! = 0,73кг/м3)

Расчет необходимой мощности ведется по следующей формуле инерции, Вт

N =М А/ ЗА V,

J и ^ а I а'

где Ма - масса автомобиля, кг, А/а - мгновенное значение ускорения в выбранном интервале времени, (м/с), 6| - коэффициент учета инерции вращающихся масс автомобиля при движении на передаче, включенной в данный момент времени

На этапе замедления происходит рекуперация накопленной автомобилем кинетической энергии Мгновенное значение мощности рекуперированной энергии, Рг, представляет собой разницу мощности инерции и суммы мощностей сопротивления качению и воздуха

NDeк = NЫ, + N )

рек j \ у № /

Таким образом, в накопителе энергии в процессе замедления автомобиля будет аккумулирована энергия, Нм

А —А л

нак рек / рек'

где Ар - необходимая энергия, затраченная в фазе разгона, Ард - энергия, затраченная в фазе равномерного движения, АреК - энергия, рекуперируемая в фазе замедления

Для обеспечения возможности движения в режиме электротрансмиссии необходима энергия, Нм

Для работы автомобиля без привлечения внешнего источника энергии необходимо в течение 55 с затратить, Нм

^ = Лг Д.ак

Таким образом, минимально возможная мощность первичного двигателя внутреннего сгорания, рассчитанного по данной методике, для рассматриваемого автомобиля (входные параметры на основе базового автомобиля ВАЭ-21213) с массой увеличенной до 1 750 кг, составит 7,5 кВт

Проведем анализ топлива и необходимого времени работы двигателя внутреннего сгорания при различных уровнях его мощности Мощность двигателя внутреннего сгорания - 7,5 кВт Основные расчетные зависимости мощность на колесах, кВт

мощность, потребляемая тяговым электродвигателем, кВт

N =ЛГ/п Т) ,

ТЭД 1тр 1тэд »

мощность, подаваемая генератором в накопитель энергии, кВт

N П Т1

ген е 1ген 1пр

Состояние аккумуляторной батареи заряд, Вт

где Т|шр- кпд заряда аккумуляторной батареи, Т|мг) = 0,9, разряд, Вт

где Т) - кпд разряда аккумуляторной батареи, Т|рш = 0,87

Энергия, накопленная в аккумуляторе в процессе рекуперации, Азар(Вт с)

Аир = Л Лыт ^ген Лщ Лзщ> В основе расчета тягово-скоростных характеристик лежат известные зависимости теории автомобиля

р =С Р Р'У2

2 3,62 ' Р,=ва /0 +

° I 20000;

Динамический фактор

Р -Р = —* 100% О.

Ускорение находится по формуле

Рк-Р -Р 1 = " 1 л ъ-ма '

где 8 - коэффициент учета вращающихся масс

Мощность при разгоне автомобиля с ГСУ складывается из мощности электродвигателя и мощности, которая поступает на колеса от первичного двигателя

N =Ы +Ы

сум гад 1 две

Сила тяги на колесах автомобиля с ГСУ-

р го "Л

сГГС г 1000

Передаточное отношение бесступенчатой передачи

Рис 1 Тяговый баланс стандартного автомобиля ВАЭ-21213 иВАЗ-21213(Г) с ДВС ВАЗ-1111

Хцжгщшпка^/оащйи

ч'Л

1 к гв я *а $о 70 да

Рпс 2 Характеристика ускорений ВАЗ-21213 И ВАЗ-21213(Г) с ДВС ВАЗ-1111

Рис 3 Необходимая мощность и рабочая характеристика ПТ 125

Г • tl

/ = 0,377

К *

Подсчитаем для каждой скорости необходимую мощность электродвигателя, с целью обеспечения требуемого ускорения

к lioo Jk) 5,

Таким образом, для разгона, например, до 60 км/ч нам необходима мощность 20,5 кВт

Если требуется только обеспечение движения в режиме городского цикла с ускорениями, задаваемыми циклом, то максимальная мощность тягового электродвигателя не должна превышать 15 кВт, при этом развиваемая мощность используется только при разгоне и максимальное значение необходимо только в течение непродолжительного времени При равномерном же движении достаточно мощности порядка 5,5 кВт

Построим график зависимости силы тяги на колесах РК от скорости движения V для автомобиля ВАЗ-21213(F) (с соответствующей массой 1 750 кг) с ДЗС ВАЗ-1111 (под ДВС BA3-11U условимся в дальнейшем понимать двигатель, работающий с минимальным удельным расходом топлива с

мощностью 11,6 кВт) и стандартного автомобиля ВАЗ-2121Э с двигателем ВАЗ-2106 (рис 1, 2, 3) В качестве трансмиссии автомобиля с ГСУ предполагаем использование вариатора согласно принятой принципиальной схемы

Глава 3 «Разработка конструкции и алгоритма систем управления бесступенчатой передачей в приводе передних колес ДВС»

В механической части трансмиссии (привод на передние колеса) в качестве бесступенчатой передачи в данном проекте применен клиноременный вариатор (КРВ) с резинокордным ремнем Данный выбор обусловлен целым рядом причин, наиболее значимыми из которых являются разработки кафедры «Автомобильный транспорт», в том числе экспериментальный образ для двигателя ВАЗ—1111 Данная позиция соответствует единой линии создания автомобиля с ГСУ на базе отечественных агрегатов и комплектующих

Наиболее тяжелым с точки зрения загруженности ремня является режим работы КРВ при максимальном передаточном отношении Поэтому в схеме используется дополнительная кинематическая цепь, по которой передается мощность двигателя при работе передачи с максимальным передаточным отношением

До начала процесса уменьшение передаточного числа, передача мощности через ремень полностью исключена

Рис 4 Выбранная схема гибридной силовой установки

Кинематическая схема при поперечном расположении £ВС

Кинематическая схема при продольном расположении ТЗП

полуоси

Рис 5 Кинематические схемы расположения ДВС и ТЭД

Передача крутящего момента через вариатор осуществляется по двум потокам

ведущий вал 2 - шестерня 11- колесо 13 - через МСХ 13 - вал 4 - шестерня главной передачи 14

ведущий вал 2 - шестерня 10 - колесо б - соединительная муфта 5 - вал 3 -ведущий шкив 7 - гибкий силовой элемент 8 - ведомый шкив 9 - вал 4 -ведущая шестерня главной передачи 14

В итоге решено остановиться на варианте с поперечным расположением двигателя как наиболее компактном, простом в изготовлении и сборке (рис 4, 5, 6) При этом вариатор и главная передача будут сделаны в едином корпусе и как один агрегат крепится к двигателю

В главе 4 «Определение тягово-скоростных характеристик автомобиля с гибридной силовой установкой параллельного типа» был произведен расчет динамических характеристик автомобиля Максимальный динамический фактор достигается при движении в режиме максимальной интенсивности на скорости 16 км/ч и составляет 26,2 %

Максимальный угол подъема при Оггах= 26,2 % составил 14,6° Производим расчет ускорений Расчет показал, что максимальное ускорение составило 2,28 м/с2, которое достигается автомобилем на режиме движения с максимальной интенсивностью на скорости 16 км/ч

Затем был произведен расчет времени разгона автомобиля до 60 км/ч, который показал, что разгон в первом (нормальном режиме) составил 50,3 с, во втором режиме (максимально интенсивного движения) время разгона составило 12,9 с, в режиме электромобиля - 53,9 с Эти данные показывают, что существенная экономия топлива серьезно снижает динамические показатели автомобиля с ГСУ, однако в случае необходимости автомобиль может разгоняться достаточно интенсивно, но, в ущерб экономичности (рис 7, 8, 9, 10)

Ите/ытигшйешвтф ювтинщтт Ш

Рнс т Номинальные и пиковые характеристики ТЭД

Мощность шрехтг пмшыего

Чктт Вращения Рис 8 Мощность ДВС на режиме минимального расхода топлива

, Тягс&и &лж сбтопадит

Скором оВгтоВим

Рис 9 Тяговый баланс автомобиля с ГСУ с раздельным приводом от ДВС ВАЗ-111 иТЭДПТ 125

Мшюмш далтс а&ттз&т

Рис 10 Мощностей баланс автомобиля с ГСЛ' с раздельным приводом осей от ДВС и ТЭД

Характеристика разгона по пути необходима для определения пути разгона автомобиля до определенной скорости Таким образом, для достижения скорости в 60 км/ч автомобилю в зависимости от режима движения соответствует оптимальный режим - 2 ООО м, режим движения с максимальной интенсивностью - 450 м, режим электромобиля - 2 200 м

Глава 5 «Расчет топливно-экономических показателей автомобиля с параллельной ГСУ»

В этом разделе был произведен расчет и построены мощностные характеристики при движении во всех рассматриваемых режимах, а также расчет суммарной мощности сопротивления

За основу расчетов топливной экономичности примем ездовой испытательный цикл ЕЭК ООН (правило 1*83, включающее фазу прогрева двигателя) Однако в чистом виде он не совсем пригоден для наших расчетов При разгоне автомобиля на графике цикла присутствуют «полки», подразумевающие переключение передач, но на проектируемом автомобиле необходимость в переключении передач отсутствует в связи с применением бесступенчатой трансмиссии Таким образом, исходный цикл не соответствует модели реального движения данного автомобиля в городском потоке

Для адаптации цикла зададим два параметра, изменение которых недопустимо путь, проходимый автомобилем за цикл (фактически это площадь под графиком цикла) и среднее ускорение при разгоне (фактически это угол наклона линии разгона на графике) Исходя из этих ограничений модернизируем городской цикл ЕЭК ООН Смоделированный цикл закладывается в программу, в которой проводится дальнейший расчет При этом учитывается, что двигатель все время работает в режиме минимального удельного расхода топлива (мощность 11,6 кВт, частота вращения - 3 ООО об/мин), кроме режима его разгона

Экономическая характеристика, наглядно отображает расход топлива в зависимости от скорости движения Таким образом, при движении со скоростью 20 км/ч расход топлива составляет приблизительно 2,75 л/100 км, а при скорости 65 км/ч - 7 л/100 км Подсчитав этот расход, был определен путевой расход топлива в городском цикле движения Он составил 1,75 л/100 км

Полученные результаты дают представление о существенном снижении расхода топлива (рис 11,12) А учитывая малое время работы двигателя (34 с из 195 с цикла), можно говорить и о существенном улучшении экологических показателей

Рис 11 Мощностей баланс автомобиля с ГСУ с раздельным приводом осей от ДВС и ТЭД

Рис 12 Мощность рекуперации

Общие выводы

1 Применение разработанной методики расчета основных параметров автомобиля с ГСУ параллельного типа с приводом передней оси от ДВС и задней оси от обратимой электромашины, включающей определения мощностей основного источника энергии и тягового электродвигателя, энергоемкости и прочих характеристик системы накопления энергии, тягово-скоростных и топливно-экономических характеристик позволило создать пакет соответствующих программ, разработать проект городского грузового автомобиля малой грузоподъемности с гибридной силовой установкой параллельного типа с приводом осей от различных источников энергии и выявить особенности автомобиля с ГСУ данной структурной схемы

2 Установлено, что возможность применения одной электромашины вместо двух и снижение ее номинальной мощности до 15 кВт (с 45 кВт в последовательной и 25 кВт в системе «Сплит») Упрощение трансмиссии первичного двигателя по сравнению с классической параллельной схемой позволило для трех исследованных схем при равномерных компоновочных возможностях (базовый автомобиль BA3-21213) и той же массе (1 750 кг) увеличить полезную нагрузку с 300 до 400 кг

3 Получено, что применение бесступенчатой передачи в приводе от ДВС позволяет обеспечить работу основного источника энергии по фиксированной характеристике минимального удельного расхода топлива, что в совокупности с вышеперечисленными преимуществами позволило достичь снижения путевого расхода топлива при движении в режиме городского цикла (ЕЭК ООН) с постоянными скоростями до 4,75 л/100 км

5 Целесообразно провести разработку новой конструкции генератора кольцевой системы, заменяющего маховик ДВС и используемого для мгновенной заводки ДВС при его пуске в режиме городского цикла

6 Основной перспективой повышения эффективности ГСУ остается применение ДВС с меньшими значениями минимальных удельных расходов (например дизельные)

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Ноздрин, Р. В. Надежный запуск лодочного мотора [Текст] /

М В Лобанов, А М Серафимов, Р. В Ноздрин // Сельский механизатор - 2007 -№6 - С 6

2 Ноздрин, Р. В. Комбинированная система пуска двигателя с нейтрализатором [Текст] / М В Лобанов, А М Карев, А М Серафимов,

Р В Ноздрин // Сельский механизатор - 2007 - № 10 - С 38-39

3 Ноздрин, Р.В. Влияние нестационарности работы двигателей на экологическую и экономическую безопасность [Текст] /ОН Дидманидзе,

С А Иванов, М В Лобанов, А М Серафимов, Р В Ноздрин // Международный научный журнал - 2007 - № 3 - С 19-25

4 Пат. 65827 Российская Федерация, МПК7 В 60 М 1/00, И 62 Б 6/00.

Устройство импульсного электропитания нагрузки [Текст] / Ноздрин Р В , Лобанов М В , Серафимов А М , заявители и патентообладатели 2007

5 Пат. 66125 Российская Федерация, МПК7 В 60 М 1/00, И 62 Б 6/00. Емкостно-кинетический источник энергии [Текст] / Ноздрин Р В , Лобанов

М В , Серафимов А М , заявители и патентообладатели 2007

6 Пат. 65840 Российская Федерация, МПК7 В 60 М 1/00, И 62 Б 6/00. Устройство дистанционной диагностики силового оборудования тягово-транспортных средств [Текст] / Ноздрин Р В , Лобанов М В , Серафимов А М , заявители и патентообладатели 2007

Подписано к печати Формат 68x84/16 Бумага офсетная Печать электрограф Уч -изд л 1,0 Тираж 100 экз Заказ № 657

Отпечатано в в типографии МГАУ им Горячкина 127550, Москва, ул Тимирязевская, дом 58

введение.

Глава I. Состояние вопроса, цепь и задачи исследовании.

1.1. Обзор и анализ существующих принципов управления системой ДВС -трансмиссия.

1.1.1. Управление системой ДВС-Т па основании дросселирования ДВС.

1.1.2. Управление сипемой ДВС-Т по принципу работы ДВС на стационарных или квазистациопарных режимах работы в зоне минимальных удельных расходов топлива.

1.1.3. Анализ влияния автоматизации систем управления трансмиссией при стандартных принципах управления на'Г) и Г)П автомобиля.

1.1.4. Альтернативный алгоритм управления системой ДВС-Т.

1.2 Обтр и анализ существующих схем гибридных силовых установок.

1.2.1. Обзор конструкции гибридных силовых установок современных транспор ! пых среда в.

1.2.2. Обзор принципиальных схем гибридных силовых установок.

1.3. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. Выбор основных параметров агрегатов гибридной силовой установки параллельного типа.

2.2. Выбор потребной мощности тягового электродвигателя гибридной силовой установки параллельного тина.

2.3. Характеристики и тенденции развития бортовых источников энергии разл и ч 11 о й ф и з и ч ее ко й 11 р и ро д ы.

2.3.1. Современные характеристики тяговых аккумуляторных батарей.

2.3.2. Нмкостые накопи !ели электрической энергии.

2.3.4. Комбинированные энергетические установки электромобиля.

2.4. Анализ математических моделей комбинированных энергетических установок с применением источников различной физической природы.

2.4.1 Математическая модель тяговой аккумуляторной батареи.

2.4.2. Магматическая модель емкосшого накопители электрической :)iiepi ии.

2.5. Определение характеристик накопителя.

2.6. Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка конструкции и алгоритма сисгем управления бесступенчатой передачей и приводе передних колес от ДВС.

3.1. Конструкция п работа Ы I па характерных режимах.

3.2. Анализ возможных компоновочных схем. Описание и технические данные конструкции приводов к колесам.

3.3. Выбор компоновки и конструкции привода к передним ведущим колесам.

3.4. Выбор компоновки и конструкции привода к задним колесам.

3.5. Выводы по главе 3.

Глава 4. Определение тнгоио-скоростнмх характеристик автомобиля с гибридной силовой установкой параллельного ч ипа.

4.1. Расчетные режимы движения.

4.2. Расчет тягового и динамического баланса.

4.3. Выводы по главе 4.

Глава 5. Расчет топлпвно-экономических показателей автомобили с параллельной ГСУ.

5.1. Расчет топливно-энергетических характеристик на постоянных скоростях.

5.2. Топлпвно-экопомнческие показатели автомобиля с ГСУ параллельного ч ипа при движении в городском цикле.

5.3. Выводы по главе 5.

Осознание мировой общественностью уровня сложившейся экологической ситуации неизбежно ведет к постоянному ужесточению экологических требований к автомобильному транспорту. Поэтапное ужесточение экологических требований к автомобилю, на настоящий момент привело к тому, что карбюраторный ДВС уже не в состоянии обеспечить требуемые характеристики работы по показателям топливной экономичности и токсичности выхлопных газов. В недалекой перспективе подобная судьба может постигнуть и ДВС с системой распределенного впрыска топлива. Очевидно, что для дальнейшего успешного развития современному автопроизводителю необходимо обеспечить переход от старых, быстроустаревающих технологий к новым прогрессивным методам, позволяющим перевести автомобиль на качественно новый уровень.

На настоящий момент существует три основных направления дальнейшего развития современного автомобиля: электромобили, автомобили с топливными элементами, автомобили с механическими накопителями энергии.

Понятие «электромобили» включает в себя целый класс транспортных средств объединенных общими принципами преобразования и передачи энергии от электрохимического накопителя к ведущим колесам. Можно выделить два основных типа электромобилей - автомобили: с тяговым аккумуляторным накопителем и с емкостным накопителем энергии. Основной проблемой, стоящей на пути массового коммерческого распространения электромобилей является отсутствие недорогих накопителей энергии, которые бы обеспечивали сравнительно небольшое время заряда и запас хода, сравнимый с запасом хода, обычного автомобиля. К классу электромобилей, с определенной степенью условности, можно отнести автомобили с силовой установкой на солнечных батареях. Специфичность работы солнечных батарей, привязка таких автомобилей к светлому времени суток делают невозможным применение таких систем в массовом производстве [31,34, 85, 88,101,102,105].

Системы, построенные на основе технологии «топливных элементов» как альтернатива существующим ДВС, являются одним из наиболее перспективных направлений в современном автомобилестроении. Однако данное направление на настоящий момент требует значительных теоретических исследований и не может быть внедрено в массовое производство.

Ситуации с исследованиями в области механических накопителей энергии качественно отличается от двух предыдущих случаев - отсутствие недорогих и эффективных механических накопителей энергии делает невозможным промышленное внедрение данной технологии.

Таким образом, на настоящий момент нет ни четкой ясности с направлением дальнейшего развития современного автомобилестроения, ни реальной альтернативы существующим системам на основе ДВС. Следовательно, основной задачей, стоящей перед современным автопроизводителем является организация максимально эффективной работы систем с ДВС.

В рамках данной работы под гибридной силовой установкой следует понимать сочетание в качестве основного источника энергии двигатель внутреннего сгорания, работающий как правило, на режиме минимально возможного удельного расхода топлива и электрохимического накопителя электроэнергии используемого также в качестве пикового источника. По прогнозам экспертов такой гибридный автомобиль будет конкурентоспособен вплоть до 2020 года, после чего доминирующее положение займут автомобили с топливными элементами в качестве основных источников энергии [34, 51,52].

Основные выводы

1. Применение разработанной методики расчета основных параметров автомобиля с I 'СУ параллельного тина с приводом передней оси от ДВС и задней оси от обратимой электромашины, включающей методики определения: мощностей основного источника энергии и тягового электродвигателя, энергоемкости и прочих характеристик системы накопления энергии, тягово-скоростных и топливно-экономических характеристик позволило создать пакет соответствующих программ, разработать проект городского автомобиля с гибридной силовой установкой параллельного типа с приводом осей от различных источников энергии.

2. Установлено, что возможно применение одной электромашины вместо двух и снижение ее номинальной мощности до 15 кВт (с 45 кВт в последовательной и 25 кВт в системе «Сплит»).

3. Упрощение трансмиссии первичного двигателя по сравнению с классической параллельной схемой позволило при равномерных для трех исследованных схем компоновочных возможностях (базовый автомобиль) и той же массе 1750 кг увеличи ть грузоподъемность с 300 до 400 кг.

4. Получено, что применение бесступенчатой передачи в приводе от ДВС позволяет обеспечить работу основного источника энергии но фиксированной характеристике минимального удельного расхода топлива, что в совокупности с выше перечисленными преимуществами позволило достичь снижения путевого расхода топлива при движении в режиме городского цикла (НЭК 0011) с постоянными скоростями до 4,75 л/100 км.

5. Установлено, что выбор мощности электрических агрегатом системы необходимо вести с учетом переменности КПД узлов при изменении режимов работы.

6. Целесообразно провести разработку повой конструкции генератора кольцевой системы, заменяющего маховик ДВС и используемого для мгновенного пуска ДВС в режиме городского цикла. Основной перспективой повышения эффективности ГСУ остается применение ДВС с меньшими значениями минимальных удельных расходов (например дизельные).

1. Акимов C.B., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей // М.: Машиностроение, 1988, с.280.

2. Абакумов A.M. Электрический привод. Электроприводы постоянного тока. Учебное пособие. Самара: Самар. гос. тех. ун-т, 2004. 94 с.

3. Акимов C.B., Здановский А. Д. и др. Справочник по электрооборудованию автомобилей // М.: Машиностроение, 1994, с.544.

4. Алепин К.А. Механизация погрузочно-разгрузочных работ средствами напольного электротранспорта. Калининградское книжное изд-во, 1974.

5. Андерс В.И. Определение мощности элементов электрооборудования транспортных машин с электроприводом. / Тр. МЭИ. М.: 1977. №308, с.22-29.

6. Артамонов Д.М. Теория автомобиля и автомобильного двигателя. М.: Машиностроение, 1988.-280 с.

7. Байрыева Л.С., Шевченко В.В. Электрическая тяга: Городской наземный транспорт: Учебник для техникумов. М.: Транспорт, 1986. -206с.

8. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники; М.: Энергоиздат, 1993.

9. Богачев Ю.П., Изосимов Д.Б. Электропривод нетрадиционных транспортных средств. Приводная техника, №2, 1998 г.

10. Богачев Ю.П., Шугуров С.Ю. Октябрьская электромобильная революция: нетрадиционные транспортные средства становятся традиционными// Приводная техника, № 8 9,1998.

11. Борисов К.Н. и др. Проектирование и расчет авиационных электроприводов. М.: Машиностроение, 1971. 188 с.

12. Боровских Ю.И. Электрооборудование автомобилей. Справочник. М.: Транспорт, 1971. - 192с.

13. Вонг Д. Теория наземных транспортных средств. М.: Машиностроение, 1982 г.

14. Вохминов Д.Е., Коновалов В.В., Московкин В.В., Селифонов В.В., Серебрюков В.В. Методика расчета тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля на стадии проектирования. МГАПИ и МГТУ «МАМИ», М., 2000.

15. Г. Корн, Т.Корн. Справочник по математике М.: Наука 1977. 832 с. сил.

16. Гибридные автомобили и их компоненты (обзор зарубежной печати). Мобильная техника №1, №2, №3, 2003 г.

17. Григоренко JI.B., Колесников B.C. Динамика автотранспортных средств. Теория, расчет передающих систем и эксплуатационно-технических качеств. Волгоград: Комитет по печати и информации, 1998. - 544 с.

18. Гурьянов Д.И. Оптимизация управления электромобилями малой грузоподъемности с приводами постоянного тока: Дисс.канд.техн.наук. М.: МАДИ, 1992г.

19. Гурьянов Д.И., Докучаев C.B., Шахов В.Д., Петленко А.Б. Оценка технико-эксплуатационных параметров электромобиля // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.23-31.

20. Гурьянов Д.И., Докучаев C.B., Шахов В.Д., Петленко А.Б. Оценка технико-эксплуатационных параметров электромобиля // Электрические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.32-36.

21. Гурьянов Д.И., Докучаев C.B., Шахов В.Д., Петленко А.Б. Сборник научных трудов. Электротехнические системы автотранспортных средств иих роботизированных производств. «Оценка технико-эксплуатационных параметров электромобиля». М: 1997 г.

22. Гурьянов Д.И., Листвинский М.С., и др. Математическое моделирование динамики работы тяговых аккумуляторных батарей // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств /Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.50-54.

23. Дидманидзе О.Н., Иванов С.А. Использование суперконденсаторов в комбинированных энергоустановках тягово-транспортных средств. М.: УМЦ «ТРИАДА» 2004 г.

24. Дидманидзе О.Н., Иванов A.M., Иванов С.А. Анализ работы комбинированной энергоустановки сельскохозяйственной техники.// Межвузовский сборник научных трудов МГТУ МАМИ / Автомобильные и тракторные двигатели. М., 2001, вып.17., с. 23-26.

25. Динамика гибридных автомобилей. Hybrid Vehicle Dynamics. Masayuki Soga, Michihito Shimada, Jyun ichi Sakamoto, Akihiro Otomo. Toyota Motor Corp. Automotive Engineering, July 2002, pp.35 - 43.

26. Есеновский-Лашков Ю.К., Токарев A.A. Тягово-скоростные свойства автотранспортных средств (АТС). Показатели и методы испытаний. Учебное пособие. М., изд. МИИСП, 1990,22 с.

27. Ефремов И.С., Полыгин А.П. и др. Электрические трансмиссии пневмоколесных транспортных средств. М.: Энергия, 1986, с.256.

28. Ефремов И.С., Пролыгин А.П. и др. Теория и расчет тягового привода электромобилей. М.: Высшая школа, 1984. 342 с.

29. Зимилев Г.В. Теория автомобиля. -М.: Машгиз. 1959 с.312.

30. Златин П.А., Каменев В.А., Ксеневич И.П. Электромобили и гибридные автомобили Агроконсалт. М. - 2004.

31. Изосимов Д.Б., Макаров В.К. Система управления движением транспортного средства с учетом сухого трения колес и дорожного покрытия // Системы с разрывным управлением. / Сб.научн.тр. М.: Институт проблем управления, 1982.

32. Ипатов A.A., Минкин И.М. Автомобили с комбинированными энергоустановками // Автомобили и двигатели: Сб. науч. тр. Выпуск 230/ НАМИ.-2002.- 184 с.

33. Кавешников В.М. Исследование комбинированных энергетических установок автономных транспортных средств. Дис. канд. техн. наук. -Новосибирск, 1977г.

34. Калюжный М.Г. Разработка и исследование локальной системы управления моментом асинхронного привода мотор-колеса электромобиля. Автореф. канд. дисс. Новосибирск, НЭТИ, 1980, с.21.

35. Кашников В.В. Электропривод электромобилей с алгоритмами управления на скользящих режимах. Дисс.канд.техн.наук. М.: МАДИ, 1985, с. 190.

36. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода: Учебник для вузов. СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 2000,- 496 е.: ил.

37. Козловский А.Б., Дижур М.М., Изосимов Д.Б., инж. Байда C.B. Сопоставление характеристики литий-ионных тяговых батарей и результаты моделирования движения аккумуляторных электромобилей. С. 103-111.

38. Козловский А.Б., Эйдинов A.A. Электромобили: терминология, типаж. Мобильная техника, №1, 2003 г.

39. Козловский А.Б., Яковлев А.И. Испытательные циклы электромобиля // Автомобильная промышленность.- М.:1979. -№1.

40. Козловский А.Б., Яковлев А.И. Испытательные циклы электромобиля //Автомобильная промышленность -М.: 1983, -№2.

41. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.школа, 2001. - 327 с.

42. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. Для вузов. 2-е изд., перераб. - М.: Высш.шк.; Логос; 2000. - 607 с.

43. Ксеневич И.П., Гоберман В.А., Гоберман Л.А. Введение в теорию и методологию исследования наземных тягово транспортных систем. // Энциклопедия в трех томах. - М.: Машиностроение, 2003. - Том 1 - 743 с.

44. Ксеневич И.П., Ипатов A.A., Изосимов Д.Б. Технологии гибридных автомобилей: состояние и пути развития отечественной автомобильной техники с комбинированными энергоустановками. Мобильная техника. №№ 2-3,2003 г.

45. Ксеневич И.П., Эйдинов A.A., Трегубов Г.П., Богачев Ю.П., Изосимов Д.Б., Маршалкин Г.И. Электромобиль: состояние и приоритетные направления развития. Приводная техника, №№ 8/9, 1998, стр. 5-22.

46. Кутыловский М.П. Электрическая тяга. -М.: Стройиздат, 1970, с.263.

47. Лежнев Л.Ю., Минкин И.М. АТС с комбинированной энергетической установкой // Автомобильная промышленность. 2003. - № 11 - С. 15 - 17

48. Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф., Бортников Ю.С., Иванов A.M., Постаногов В.П. Электромобили. -М.:ВНТИЦентр, 1984.

49. Лисаченко К .Я., Паршков Ю.В., Федоренко E.H. Системный подход при исследовании энергоустановок городских электромобилей: М.: Издательство МГОУ, 2000.

50. Листвинский М.С. Исследование энергетических установок электромобилей. Дисс.канд.техн.наук. - Москва, 1972 г.

51. Литвинов A.C. Управляемость и устойчивость автомобиля. М.: Машиностроение, 1971, с.416.

52. Литвинов A.C., Фаробин Я.Е., Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

53. Логачев В.Н. Электропривод электромобиля с комбинированной энергоустановкой и его эффективность. Дисс.канд.техн.наук. - Москва, 1987г.

54. Луганский К.П., Гурьянов Д.И., Дижур М.М. Анализ взаимосвязей и процессов в электротележке с бортовым источником энергии // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств / Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1995, с.46-50.

55. Макаров А.К. Электромобиль с комбинированной энергоустановкой

56. Макаров В.К. Скользящие режимы в динамике транспортных средств с учетом характеристик сухого трения. В кн.: Методы Синтеза систем с разрывными управлениями на скользящих режимах. -М.: ИПУ, 1983, с. 7075.

57. Математическое моделирование: Методы, описания и исследования сложных систем / Под ред. Самарского A.A. М.: Наука, 1989. 128с.

58. Мачульский И.И., Алепин Е.А. Машины напольного безрельсового транспорта. М.: Машиностроение, 1982.

59. Момджян A.A. Электромобиль с комбинированной энергоустановкой : двигатель внутреннего сгорания генератор - свинцово-кислотная аккумуляторная батарея. - Дисс.канд.техн.наук. - Ереван: 1985г.

60. Морозов A.A. Экологически чистый электромобильный транспорт. Перспективы внедрения. Рынок СНГ. Автомобили и транспорт, №1, 1998 г., стр. 58-59.

61. Морозов А.Г. Расчет электрических машин постоянного тока. М.: «Высшая школа», 1977 г.

62. Мюнхен баварский гибрид BMW Efficient Dynamics (http://www. BMW @ Carclubru.htm).

63. О тенденциях в стандартизации электромобильной техники. Van Den Bossche Peter, Cytylec. A View On Current Trends In Electric Vehicle Standardisation. EVS-15, Brussels, October 1-3,1998. CD-ROM, Paper No.316.

64. Оганесян P.M. Исследование технико-экономической эффективности и определение перспективных типов технических средств автомобильного транспорта с комбинированными силовыми установками. -Дисс.канд.техн.наук. Москва, 1977г.

65. Омельченко Е.Я. Исследование характеристик автоматизированного электропривода. Разомкнутые системы электропривода: Учебное пособие. -Магнитогорск: МГТУ, 1998.-242 с.

66. Петленко А.Б. Емкостные накопители энергии в электротранспортных средствах малого класса // Проблемы развития локомативостроения / Тез. докл. Международной научно-техн. конф. -М.: МИИТ 1996, с.65-66.

67. Петленко А.Б. Особенности энергообеспечения инвалидных колясок // Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств / Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.63-67.

68. Петленко А.Б. Электрифицированная инвалидная коляска с энергосберегающей установкой // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта/ Тез. докл. 2 Международной научно-техн. конф. -М.: МИИТ 1996, том 1 с.133.

69. Петленко А.Б. Электропривод инвалидной коляски // Проблемы промышленных электромеханических систем и перспективы их развития / Тез. докл. С Международным участием. Ульяновск: УдГТУ, 1996, часть 1, с. 14-15.

70. Петленко А.Б., Чижков Ю.П. Исследование электропривода и алгоритмов управления инвалидной коляски с комбинированной энергоустановкой, включающей емкостных накопитель // Отчет о НИР / МАМИ.-М.: 1996.

71. Петленко Б.И., Логачев В.Н. Математическое моделирование электромобиля с комбинированной энергоустановкой. Электричество, 1991, №11, с.56-59.

72. Петленко Б.И., Макаров А.К., Петленко А.Б., Корчак A.C., Нгуен Каанг Тхиеу. Автотранспортное средство особо малого класса с электроприводом и комбинированной энергоустановкой, включающей емкостной накопитель энергии // Отчет о НИР / МАМИ. М.: 1996.

73. Поляк Д.Г. Исследование тяговых режимов и технико-экономических показателей аккумуляторных автомобилей (электромобилей). -Дисс.канд.техн.наук. Москва, 1961г.

74. Поляк Д.Г., Эйдинов A.A., Козловский А.Б. Электромобили. Проблемы, поиски, решения. Автомобильная промышленность, №5, 1994.

75. Рославцев A.B., Симоненко A.IL, Гуднев В.И. Основы теории автомобиля и трактора. М.: Издательство МГАУ им. В.П. Горячкина, 1998. 40 с.

76. Рославцев A.B., Хаустов В.А., Авдеев В.М., Третяк В.М., И.П. Сазонов, Гурковский Е.Э. Методы исследования движения МТА // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1998. - № 6. - С.24 - 28.

77. Рославцев А.В.Теория движения тягово транспортных средств / М.: УМЦ «Триада», 2003 - 172 с.

78. Старостин А.К., Шандрук A.C. Концепция создания отечественного экологически чистого гибридного легкового электромобиля //

79. Электротехнические системы транспортных средств и их роботизированных производств. / Тез. докл. Научно-техн. конф.секция «Автомобильная электротехника и электроника». -М.: НПО «Автоэлектротехника» 1995, с.89.

80. Тарасик В.П. Теория автомобиля и двигателя: Учебное пособие. Мн.: Новое знание, 2004.- 400 е.: ил.

81. Тарасян А.П. Оптимизация электропривода электромобиля с широтно-импульсным управлением. Дис. канд. техн. наук. - Ереван, 1984г.

82. Туревский И.С., Бренч М.П. Теория автомобиля: Учебное пособие. -М.: Высш.школа, 2005.-240 е.: ил.

83. Уткин В.И. Принципы идентификации на скользящих режимах. ДАН СССР, 1981, т.25,3 558-561.

84. Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1963 г.

85. Чернышев В.А. Тягово-динамический и топливно-экономический расчет автомобиля. М.: МГАУ, 2002. - 39 с.

86. Чудаков Д.А. Основы теории расчета трактора и автомобиля. М.: Колос, 1972-254 с.

87. Чудаков Е.А. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1950 г.

88. Шаврин П.А., Гурьянов Д.И., Петленко А.Б. Алгоритм управления транспортным средством с индивидуальным приводом колеса //

89. Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств / Сб.научн.тр.- М.: МАМИ, 1997, с.37-40.

90. Шугуров С.Ю. Электробус OREOS 55 Е GEPEBUS. Приводная техника, №№ 8/9, 1998, стр. 59-61.

91. Шугуров С.Ю. Электромобиль с комбинированной энергоустановкой и накопителями энергии: Диссертация 05.09.03. М. 1999. - 225 с.

92. Шугуров С.Ю., Комаров В.Г. Экология и автомобиль. Экология и промышленность России, август 1996, стр. 36-41.

93. Щетина В.А„ Богомазов В.А. Влияние технико-экономических показателей автомобилей на эффективность их использования //Автомобильная промышленность. M.: 1994, -№5.

94. Эйдинов A.A., Каменев В.Ф., Лежнев Л.Ю. Электромобили и автомобили с КЭУ // Автомобильная промышленность. 2002. - № 11 - С. 9-12

95. Экологические проблемы больших городов: инженерные решения. -М.: МНЭПУ, 1997.

96. Электрохимические конденсаторы компании «ЭСМА». Моск.обл., г. Троицк, ЗАО «ЭСМА», 1998.

97. Эллис Д.Р.Управляемость автомобиля. -М.: Машиностроение, 1975.

98. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 1989. -286с.

99. Яблонский A.A. Курс теоретической механики. Ч. II. Динамика. Учебник для ВТУЗов. Изд. 5-е, испр. М.: Высшая школа, 1977. 430 с. с ил.

100. Amano Y. Et al. Model following control of hybrid 4WD vehicles. In Proc. 11IFAC World Congress, Tallin, 1990, Vol.8, p.130-135.

101. Antiblockierregelsystem / A.Van Zanten; F. Kost; Robert Bosch GmbH -40121168.2,1991.

102. Draft International Standart ISO/DIS 7176-8. Wheelchairs Part 8: Requirement and test methods for static, impact and fotique stringhis. 1996, p.78.

103. Electronishe Bremskraftverteilung (EBV) von Teves. KFZ Betz., 1992, 82, 19,p.7.

104. Farhzeung. / U. Hartmann, A.Van Zanten; F. Kost; Robert Bosch GmbH -4026626.3,1992.

105. Fzhrzeug mit Überwachung des Bremstemperatur / W.Konrad, H.Bechars, N.Polzin; Robert Bosch GmbH -4020693.9,1992.

106. J.Ascermann. Robust nonlinear decoupling and yar stabilization of four whell steerind cars. In Proc. 12th IF AC World Congress, Sydney, 1993, Vol.1, p.7-10.

107. Verfahren zur Regelung des Fahrze ugdynamik, A.Van Zanten; Robert Bosch GmbH 4026626.5,1992.4

108. Weege R/ D/ Entwicklungsprufiing und endprufung vonmanuell angetriebenen Rollstuhlen. Meyra, 1997.

109. Генеральный директор Многопрофильного 11аучно-тсх1Шческ(1| о и . *' Т1роиж^ственпо-ком.мерческого Обществ:! ' % 0\Ш11О)^Ж()11,Ч>». к. X. н.

110. С.в. Чижевским V ' . /.Г«27»декабря2007 г.1. АКТо внедрении результатов научно-исследовательской работы

111. От МНПО «ЭКОНД» От МГЛУ им. В.П. Горячкина

112. Зам. директора 1 ГГЦ Зав. кафедрой «Автомобильный транспорт»д.т.н., профессор

113. У7/ , ,, . 0.11. Дидманидзе1. Лртемепко1. Аспирант Р.В. Ноздрин