автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной технологичности мобильного электроагрегата

На правах рукописи

Бобровицкий Никита Михайлович

Повышение эксплуатационной технологичности мобильного электроагрегата

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания

в сельском хозяйстве

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук

4 АПР 2013

Москва-2013

005051266

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В. П. Горячкина» (ФГБОУ ВПО МГАУ).

Научный руководитель Дидманидзе Отари Назировнч,

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАСХН

Официальные оппоненты: Пучин Евгений Александрович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО МГАУ, заведующий кафедрой «Ремонт и надежность машин», профессор; Захарченко Анатолий Николаевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Механизация растениеводства» ФГБОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет — МСХА имени К.А. Тимирязева», профессор

Ведущая организация ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский

технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ)

Защита диссертации состоится 18 марта 2013 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» по адресу: 127550, Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16-а, корпус 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГАУ.

Автореферат разослан « »

2013 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.С. Дорохов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Анализ мировых тенденций указывает на перспективы расширения области использования мобильных электроагрегатов (МЭА), как средства обеспечивающего приемлемый уровень эксплуатационных затрат при минимальном негативном воздействии на окружающую среду и здоровье населения. Наиболее реально использование МЭА для внутрихозяйственных перевозок грузов и в транспортно-распределительных процессах между объектами в черте населенных пунктов. Анализ показателей эффективности использования и надежности современных моделей МЭА, требований потребителей к технике и техническому сервису указывает на необходимость повышения уровня эксплуатационной технологичности.

Новизна и недостаточная изученность рабочих процессов МЭА и их эксплуатационных свойств требует проработки вопросов, связанных с устранением проблем, выявленных негативным опытом эксплуатации МЭА в реальных эксплуатационных условиях. Начало внедрения МЭА в систему внутрихозяйственных, а в перспективе и межхозяйственных перевозок, определяет актуальность разработки методик и средств повышения эксплуатационной технологичности комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата.

Цель работы - повышение эксплуатационной технологичности мобильного электроагрегата посредством разработки аппаратного комплекса, включающего комбинированную энергетическую установку, построенную на двух источниках энергии, повышающего продолжительность безотказной работы в производственных условиях.

Объекты исследования: система тягового электропривода мобильного электроагрегата транспортного назначения, тяговая аккумуляторная батарея, ёмкостный накопитель энергии, система управления тяговым электроприводом.

Методы исследования основаны на использовании теории автоматического управления, математической статистики, моделирования. В основу экспериментальных исследований положены натурный пассивный эксперимент, выполняемый в производственных условиях, а также исследование модельных устройств в лабораторных условиях. Основные теоретические результаты сопоставлялись с данными экспериментальных исследований на реальном мобильном электроагрегате с комбинированной энергетической установкой.

Научная новизна заключается в теоретическом обосновании и разработке аппаратных средств, направленных на повышение эксплуатационной технологичности мобильных электроагрегатов, внедряемых в транспортно-технологические процессы с целью снижения негативного воздействия транспорта на окружающую среду и здоровье населения.

Практическая ценность. По результатам выполненных исследований разработано инженерно-техническое решение проблемы повышенных нагрузок на тяговую аккумуляторную батарею в режимах старта с места и разгона МЭА, позволяющее достичь большей величины наработки между процедурами заряд-

ки ТАБ с увеличением коэффициента использования времени смены, а также увеличения ресурса ТАБ до замены, сокращая, таким образом, простои в ремонте и затраты на поддержание МЭА в работоспособном состоянии. Разработанная методика позволяет определять характеристики комбинированной энергоустановки (КЭУ), включающей ТАБ и батарею суперконденсаторов, в зависимости от грузоподъемности МЭА и мощности тягового электродвигателя. Подобраны и испытаны в режимах реальной эксплуатации элементы системы управления КЭУ МЭА.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследования используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» при подготовке магистров по направлению «Эксплуатация автомобильного транспорта», приняты для практического применения в ОАО «Корпорация «Московский Институт Теплотехники».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Международной научно-практической конференции «Научные проблемы автомобильного транспорта» (Москва, МГАУ, 20-21 мая 2010 года), Международной научно-практической конференции «Научные проблемы эффективного использования тягово-транспортных средств в сельском хозяйстве» (Москва, МГАУ, 12-13 мая 2011 года), Международной научно-практической конференции «Научные проблемы эффективного использования тягово-транспортных средств в сельском хозяйстве» (Москва, МГАУ, 20-22 февраля 2012 года), Международной научно-практической конференции «Инновационное развитие высшего профессионального образования: опыт, проблемы и перспективы» (Казахстан, Кызыл-Орда, КГУ, 10-12 октября 2012 года); Международной научно-практической конференции «Инновационные агроинженерные технологии в сельском хозяйстве» (Москва, МГАУ, 8-9 ноября 2012 года).

Публикации. Основные теоретические положения и результаты исследования опубликованы в 7 научных и учебных работах, в том числе 4 в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы, изложена на 163 страницах машинописного текста включая 43 рисунка, 18 таблиц и биографический список из 123 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, представлена общая характеристика работы и научные положения, выносимые на защиту.

В главе I «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен обзор литературных источников, посвященных перспективам использования в народном хозяйстве, анализу конструкций и технологиям обслуживания МЭА. Ужесточение экологических требований способствует экологизации транспорта и переходу на другие, альтернативные виды топлива и энергии, такие как газ и

электричество, вырабатываемое без использования сырья ископаемого происхождения. Установлено, что наиболее массовыми как в нашей стране, так и за ее пределами считаются МЭА с тяговыми аккумуляторными батареями и комбинацией двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и ТАБ.

Мобильные электроагрегаты с ТАБ нашли массовое применение в качестве внутреннего транспорта предприятий различного типа.'Межхозяйственные перевозки с их использованием затруднены из-за невысокого уровня эксплуатационной технологичности, которая выражается, в первую очередь, в малой, по мнению большинства эксплуатирующих организаций, наработке между ежесменными обслуживаниями (ЕО); во-вторых, в отсутствии возможности промежуточных зарядок ТАБ на маршруте; в-третьих, недостаточном ресурсе ТАБ из-за непостоянной нагрузки, током знакопеременного направления со значительными пиками как при начале движения под нагрузкой, так и при рекуперации. Многообразие эксплуатационных показателей, характеризующих эффективность использования МЭА с КЭУ, требует обоснованного выбора конструкции комбинированных силовых энергоустановок и типа сети, отвечающей за управление и мониторинг электромеханической силовой установки.

Интеграция силовой и управляющей электроники, электромеханических и механических элементов в комбинированной энергоустановке МЭА весьма привлекательна с точки зрения улучшения функциональных показателей, снижения массы, стоимости, унификации и особенно, улучшения эксплуатационной технологичности за счет снижения трудоемкости обслуживания и повышения уровня ремонтопригодности.

Важный вклад в развитие научной базы создания мобильных энергетических средств внесли академики И.П. Ксеневич, Д.С. Стребков, доктора наук

A.M. Иванов, И.П. Копылов, C.B. Чижевский, а в развитие научной базы производственной и технической эксплуатации, создание и развитие технологий и предприятий технического сервиса внесли доктора наук В.В. Варнаков,

B.Н. Власов, О.Н. Дидманидзе, А.Н. Захарченко, Б.С. Клейнер, Е.С. Кузнецов, В.М. Михлин, Е.А. Пучин, А.Э. Северный, А.Н. Скороходов, М.А. Халфин, В.И. Черноиванов.

Фундаментальные исследования по разработке конструкций, методических положений, рекомендаций и нормативов по повышению эффективности использования мобильных электроагрегатов, технологий их обслуживания в условиях предприятий технического сервиса выполнены научно-исследовательскими организациями ФГУП НПП «Квант», МНПО «Эконд», НАМИ, МВТУ имени Н.Э. Баумана, МЭИ (ТУ), ГНУ ГОСНИТИ, ВИЭСХ, ФГБОУ ВПО МГАУ, МАДГТУ (МАДИ) и др.

Анализ современных конструкций МЭА транспортного назначения и современного уровня их эксплуатационной технологичности показывает, что в настоящее время требуются общие комплексные разработки, направленные на совершенствование конструкции МЭА, обоснование типов используемых на борту источников энергии и систем управления рабочими процессами, позво-

ляющие повысить уровень эксплуатационной технологичности. Исходя из этого, были сформулированы следующие основные задачи исследования:

• определение наиболее рациональных, путей повышения эксплуатационной технологичности, находящихся в эксплуатации и перспективных мобильных электроагрегатов;

• разработка концепции и подбор элементной базы КЭУ, обеспечивающей повышение наработки между ЕО и увеличение продолжительности срока службы ТАБ;

• определение источника обеспечения энергией накопителей КЭУ;

• разработка схемы и подбор составных элементов комплексной системы управления работой ТАБ, КЭУ и тяговых электродвигателей (ТЭД);

• организация управления рабочим процессом на различных режимах работы тягового электродвигателя;

• проверка разработанных схем и элементов системы управления в производственных условиях;

• разработка предложений по модернизации существующего парка МЭА с целью повышения эксплуатационной технологичности;

• оценка экономического эффекта от внедрения результатов исследования. В главе 2 «Основные принципы разработки комбинированной установки МЭА» рассмотрены основные задачи, ставящиеся перед МЭА в реальной эксплуатации и недостатки, которые проявляются на серийных образцах, эксплуатирующихся в различных условиях. Наиболее востребованной операцией технического облуживания, попутно определяющей величину полезного использования времени смены, является зарядка ТАБ. От продолжительности этой процедуры зависит простой МЭА. Сама продолжительность простоя зависит от организации процессов заряда, что уже рассмотрено в ряде исследований, а также от потребности в заряде в течение времени смены.

Как показали исследования, стационарные батареи, используемые в электроэнергетике в качестве резервного питания, а также стартерные батареи в автомобилях работают дольше, чем тяговые - в мобильных электроагрегатах. Самая существенная разница — режимы эксплуатации (рис. 1):

• у стационарных батарей 98 % работы проходит в режиме подзаряда с температурной компенсацией;

• в автомобилях стартерные батареи подвержены неполному кратковременному ударному разряду, а потом - ускоренному заряду, подзаря-ду реверсивным током и отдыху;

У мобильных электроагрегатов обычно два режима работы:

• интенсивный - по 2 цикла заряд/разряд в сутки, 6 дней в неделю (обычно 1 день в неделю батарею можно поставить на выравнивающий заряд);

• нормальный - по 1 циклу заряд/разряд в сутки, 5 дней в неделю (два дня батарея может оставаться подключенной к выпрямителю для подзаряда). Из приведенного сравнения видно, что тяговые батареи подвергаются

полному циклу заряд - разряд. Производители ТАБ рассчитывают их ресурс обычно на 1200-1500 таких циклов. Такого ресурса они могут достигать только при строгом соблюдении ряда требований по использованию и обслуживанию батарей, а также правильной организации процессов заряда. Стационарные АБ Стартерные АБ Тяговые АБ - Тяговые АБ -

нормальный режим интенсивный режим ® © ©

Рисунок I - Режимы работы АКБ: 1 - разряд; 2 — заряд; 3 - подзаряд; 4 - отдых

/ 2 1 \

\ 1 2 J

От особенностей эксплуатации ТАБ в значительной степени зависит эксплуатационная технологичность МЭА. Одним из путей повышения эксплуатационной технологичности является оптимизация параметров и режимов работы за счет использования в составе энергетической установки МЭА дополнительного источника энергии, призванного сглаживать знакопеременную нагрузку на ТАБ. Оптимизация параметров и режимов работы МЭА с КЭУ имеет множество решений, так как соответствует разнообразным сочетаниям энергоемкости аккумуляторной батареи и мощности элементов электропривода. Математическая модель МЭА должна обеспечивать возможность исследования отмеченных параметров электропривода с учетом условий движения МЭА с КЭУ.

Дополнительный источник энергии, работающий параллельно ТАБ, строим на основе сборки конденсаторов высокой емкости. Количество последовательно соединенных конденсаторных элементов N определяется допустимым напряжением конденсаторного элемента, максимальной рабочей температурой и требуемым ресурсом энергоемкости импульсного конденсатора. Взаимосвязь удельных геометрических параметров конденсаторного элемента и электрических характеристик определяется следующими соотношениями:

• номинальное напряжение сборки

ином=К-иэЛ1 (1)

где t/эл ~ номинальное напряжение элемента, В;

• внутреннее сопротивление сборки

ЯУД • N

R-вн = N' Кэл =---> (2)

где Дуд - удельное сопротивление, Ом; S - площадь поверхности электродов, см3; Нэп - сопротивление электрическое элемента;

• электронная емкость изделия

г _ Суд _ ^ изд ~ N ~ Ы' (3)

где Суд - емкость удельная, Ф; • запасаемая энергия изделия

г, Суд • и ном _ Лг сэл ■ иэл зап =-2----2-' ^

где Сэл — емкость электрическая, Ф.

Основными характеристиками импульсного конденсатора являются: электрическая емкость С, внутреннее сопротивление гс и напряжение заряда (на выходах в отключенном состоянии) ес. Общее уравнение электрического равновесия для электрической цепи будет иметь следующией вид:

Еикэ = (г„ +гс+ Г)'Ь ++ (5)

где - наружное сопротивление, Ом; г— общее сопротивление, Ом; £ — индуктивность, ¡з — передаточное отношение, с1-частота вращения, об/с; / -время, с.

Напряжение на импульсном конденсаторе в режиме заряда описывается уравнением:

= — |/3 • Л + е.

г J с(0)' (6)

с о

где г = гя + гв, Ь = ¿я + Ьв, ес(0) - начальное значение напряжения на зажимах суперконденсатора перед включением в работу, где гя - сопротивление обмотки якоря, Ом; гв - сопротивление обмотки возбуждения, Ом; Ья - индукция якоря, ¿в — индукция обмотки возбуждения.

Имеется два типа энергетических потерь внутри любого конденсатора -статические потери и динамические потери. Статические потери, рассматриваемые как утечка напряжения по паразитным цепям, благодаря механизму саморазряда, обычно называемому током утечки.

Динамические энергетические потери проявляются во время заряда и разряда суперконденсатора. Величина этих потерь зависит от свойств суперконденсатора и деталей процессов заряда и разряда. Такие потери уменьшают эффективность при эксплуатации и могут рассматриваться как саморазогрев суперконденсатора во время циклов заряда/разряда.

Разряд ЯС-цепочки от С/0 до 0 на сопротивление нагрузки производится с коэффициентом полезного действия

Заряд цепочки от О до 110, используя источник постоянного напряжения, током ¡о происходит с коэффициентом полезного использования энергии

е. =

с/0+/0л

100%. (8)

Система электропривода МЭА, с позиций теоретической электротехники, относится к разветвленной нелинейной электрической цепи. Нелинейность обусловлена, главным образом, наличием в цепи ТЭД электрической машины с независимым возбуждением, математическая модель которой описывается группой дифференциальных и алгебраических уравнений, включая уравнение движения якоря.

Уравнение равновесия электродвижущих сил в цепи якоря:

ес =е + Ь^- + (г + гп)ч-гс-1с, (9)

где / - передаточное отношение, ес - напряжение заряда, А.

ег. = ^сск + ег

"С ~ ^ ]1сш ^ Сс(0>- (10)

с о

Уравнение движения якоря зависит от свойств рабочей машины или производственного процесса:

J^--M-Mт, (П)

ш

где J - приведенный момент инерции якоря и всех вращающихся масс, кг/м2; М- электромагнитный момент ТЭД, Нм; Мт - момент сопротивления (тормозной момент) всех вращающихся масс, приведенный к валу ТЭД, Н-м; со — частота вращения якоря ТЭД, об/с.

Для накапливания в суперконденсаторе наибольшей кинетической энергии системе необходимо, чтобы в зарядной цепи и в механической системе не было никаких потребителей энергии, кроме самого суперконденсатора. То есть идеальными условиями для накопления наибольшей энергии являются отсутствие омического сопротивления и момента сопротивления на валу ТЭД. Тогда уравнение движения:

аС-— + ксо--и—, (12)

Л Л К '

где а - коэффициент пропорциональности между ЭДС якоря и его скоростью вращения; Ы = Мс/ со - угловая скорость вращения, при к = 0 может быть записано:

а-С(ис ~ии)= -^б>-со0). " (13)

Анализ характеристик и проведенные расчеты позволяют сделать заключение, что использование емкостных накопителей энергии в дополнение к имеющемуся химическому источнику энергии МЭА, способствует снижению пиковых нагрузок на ТАБ в режимах старта с места под нагрузкой. Также ос-

нащение МЭА дополнительным блоком емкостных накопителей позволяет запасти энергию, образующуюся в режиме выбега и торможения МЭА, попутно оградив ТАБ от резких изменений тока по величине и направлению.

В главе 3 «Обоснование характеристик мобильного электроагрегата с комбинированной энергоустановкой» .представлено теоретическое обоснование и практические решения по совершенствованию конструкции МЭА, повышающему его эксплуатационную технологичность.

Переходные процессы, возникающие в КЭУ МЭА при движении требуют применения тягово-динамического расчета. Одним из критериев, предъявляемым при проектировании комбинированной энергоустановки МЭА, является масса системы накопления электроэнергии. Исходя из максимальной массы системы накопления электроэнергии, которую можно разместить на борту МЭА, выбирается режим его работы.

Во время разгона, то есть при преодолении сил инерции, связанных с изменением скорости движения, необходимо сообщить ТЭД МЭА мощность, равную приращению кинетической энергии в зависимости от изменения скорости и энергии потраченной на сопротивление:

' р . Y-m-g-vjах

где а - ускорение движения МЭА, м/с2; цяв - КПД передачи мощности в системе (накопитель электроэнергии - ведущее колесо); vmax - максимальная скорость движения МЭА, м/с; \|/ - коэффициент дорожного сопротивления; т -масса комбинированной энергоустановки МЭА, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; kw - коэффициент сопротивления воздуха; Fa - площадь поперечного сечения комбинированной энергоустановки МЭА, м2; - КПД трансмиссии.

Согласно тягово-динамическому расчету комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата, для его движения с постоянной скоростью, необходимая мощность первичного источника, определяется суммой затрат мощности на преодоление дорожного и аэродинамического сопротивлений:

ш-m-s-v +к -F -v3

Р _ г £ Y max ' ' w * a r max

ли — " (15)

/ m

В свою очередь, среднюю мощность и количество энергии, которую необходимо выдать системе накопления электроэнергии, можно найти как:

р

1 ess

max .

(,6>

2-/7 и®" 2-Пт

^/Ж = ' ^!'' (17)

где /р— время разгона МЭА, с.

Одной из основных отличительных черт комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата является возможность рекуперации энергии

Ю

во время торможения:

Eper -

рег

•lEss-n^ (18)

где iper - время рекуперативного торможения, с.

Процент, выдаваемой энергии СНЭ за время разгона, можно получить из соотношения:

сиу

Еиак--(19)

-огд -[¿y,2-i/22]

Еотд

2

где ЕцаК — энергия накопленная, Дж; £0тд - энергия отдаваемая, Дж; С - электрическая емкость, Ф; СД — конечное напряжение на суперконденсаторе, В; ¿А — начальное напряжение, В. При условии, что и2=и|/2, то есть конечное напряжение разряда составляет 50 % начального (наиболее рациональное), получим: г2 8 4

(20)

Енлк _ С-Ц-8 _4

Еотд 2 - 3 • С • С/, 3

или около 75 % при 50 % разряде.

Так как система накопления энергии работает в составе электрической цепи, то необходимо учесть просадку напряжения на суперконденсаторах в момент потребления энергии:

Аи = 1г; . (21)

1 = 7' (22)

где I— сила тока в цепи, А; г — внутреннее сопротивление суперконденсаторов, Ом; и — напряжение в цепи, В; Р — мощность, развиваемая ТЭД, Вт.

Значение начального напряжения:

и2--2-' (23)

Заряд дополнительного накопителя энергии может происходить во время движения комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата со скоростью, обеспечиваемой первичным источником. Продолжительность заряда будет определяться величиной его невостребованной мощности.

Для снижения веса и габаритных размеров системы накопления энергии на основе суперконденсаторов, не потеряв ее преимуществ и функционального назначения, предложен ступенчатый разгон комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата до максимальной скорости (рис. 2). Использованию такого решения способствует также существующая конструкция МЭА, выпускавшихся и выпускающихся в нашей стране. В качестве перспективной системы управления комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата предлагается распределенная микропроцессорная система управления,

il

построенная на базе САИ-сети, в узлах которой расположены локальные микропроцессорные контроллеры управления отдельными агрегатами комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата, встроенные в оборудование агрегатов.

контроллер

В главе 4 «Экспериментальное исследование комбинированной энергоустановки МЭА» изложены программа и методика экспериментальных исследований. Поскольку основной целью исследования было определение уровня эксплуатационной технологичности МЭА путем совершенствования конструкции, за счет применения дополнительного к ТАБ источника энергии, то значительную часть времени заняли ходовые испытания опытного образца МЭА, как на беговых барабанах тягового стенда, так и в реальных дорожных условиях на обеспечении нужд предприятия (рис. 3).

Дополнительно по итогам испытаний фиксировались отказы, возникающие в процессе эксплуатации, а также трудоемкость их устранения. Основой для практического применения разработанных в исследовании предложений стали электрокары «Балканкар» моделей ЕП 011.2 и ЕС 301.2, оснащенные тяговым электродвигателем ДС-3,6/75/14-1 и электрокар E-Z-GO Express.

Испытательный полигон был расположен на территории ОАО «Корпорация «Московский Институт Теплотехники» (рис. 4), общая площадь которой составляет 7,5 га.

Заряд ТАБ Демонтаж и дефектация элементов

Рисунок 3 — Опытные образцы МЭА и оборудование для диагностирования и обслуживания

Маршрут движения МЭА был проложен между корпусами института, протяженность его составляла около 3 км, на маршруте было несколько участков разгона и торможения, точек остановки, участков снижения скорости без остановки с последующим разгоном. В процессе испытаний выполнялась также транспортная работа. Средняя скорость движения составляла 15 км/ч, максимальная — 20 км/ч, что объясняется характеристикой испытуемого объекта и имеющимися ограничениями скорости на территории института.

Л- Область разгона i пер дан женин) —Щ

i L <ш 11 5 1 В г' 3 § V-' ;Е' 2 i =*

i | 2 •S „ TP : ! 1 1 I h ' М ? •" г » If J » 5 ; И ' i „ i . i 'П ■ i ... э ; ] 32 | = £ г -11 Э 1 " I V" L I | 1 •

— Область разгона (асвслачи движсниа) - Длина трассы нспыгаиия 500 j и

I't^l - Старт 1 1 - Движение на 2 передаче

1 ' - \ - Финиш Е——1 - Движение на 3 передаче

1 1 - Зона разгона 1-1 - Движение на 4 передаче

Hi - Зона торможения 1 1 - Движение на 5 передаче

1 1 - Движение на 1 передаче 1 1 - Движение на 6 передаче

Рисунок 4 — Схема испытательного маршрута

На рисунке 5 изображены значения тока нагрузки ТАБ в базовой комплектации МЭА и соответствующее им напряжение на контактах. В таком режиме величина тока разряда ТАБ равна току, потребляемому электродвигателем, подобный нагрузочный режим характерен для всех эксплуатирующихся в настоящее время МЭА.

При подключенном к ТАБ дополнительном источнике энергии ток разряда не превышает заранее установленного значения, а напряжение на выводах ТАБ меняется более узком диапазоне (рис. 6).

По окончанию ходовых испытаний проводилось хронометрирование операций ежесменного технического обслуживания (8 машино-часов), и номерных технических обслуживании (100, 400, 1000 машино-часов) для базового и модернизированного варианта МЭА. Анализировалась трудоемкость текущего ремонта и наиболее типичные отказы МЭА в обоих исполнениях (табл. 1).

1 11 21 31 41 51 61 71 81

Рисунок 5 - Характеристика напряжения (сверху, В) и тока нагрузки (внизу, А) на контактах ТАБ в базовой версии МЭА на первом участке полигона

80 60 40 20 о -20 ^10 -60 -80

Рисунок 6 — Характеристика напряжения (сверху, В) и тока нагрузки (внизу, А) на контактах ТАБ в версии МЭА с КЭУ на первом участке полигона

В главе 5 «Оценка технико-экономической эффективности» по результатам расчетов сокращение затрат на поддержание МЭА в работоспособном состоянии за счет повышения эксплуатационной технологичности МЭА составит 17 % по аккумуляторным батареям благодаря увеличению ресурса с 10 тыс. до 12 тыс. машино-часов, трудоемкости технического обслуживания и

15

текущего ремонта МЭА сокращаются соответственно на 10 % и 15 % за счет сокращения потерь времени на заряде ТАБ и увеличения межремонтной наработки ТАБ.

Таблица 1 - Распределение долей отказов МЭА по основным системам, узлам и

Наименование узла Доля отказов, %

Аккумуляторная батарея 34,0

Система контроля и управления ТАБ 32,7

Тяговый электродвигатель 8,8

Органы управления движением 7,6

Система электрооборудования 6,9

Трансмиссия 4,7

Система торможения 2,5

Система рулевого управления 1,5

Ходовая система 0,9

Электроагрегат в целом 100

Повышение производительности МЭА и зарядных станций при этом составит в среднем 15-20 %. Экономический эффект от внедрения проектных предложений на практике позволит сократить текущие эксплуатационные издержки на 750 тыс. руб в год на парк 10 МЭА (в ценах 2012 года). Полученные данные свидетельствуют о высокой экономической эффективности практического применения результатов выполненных исследований.

Общие выводы

1. Основным направлением повышения эксплуатационной технологичности МЭА является совершенствование конструкции, позволяющее снизить нагрузки на ресурсоопределяющие агрегаты.

2. Установлено, что ресурсоопределяющим элементом конструкции МЭА, на который приходится свыше 90 % продолжительности простоя в техническом обслуживании и свыше 30 % отказов, является тяговая аккумуляторная батарея, испытывающая значительные нагрузки в момент старта и разгона.

3. Определено, что наиболее технологичным способом повышения межсервисной наработки и ресурса до списания ТАБ, является использование дополнительного накопителя энергии, снижающего пиковые значения тока нагрузки на 25 %.

4. Дополнительный источник энергии, составляющий в паре с ТАБ комбинированную энергоустановку, наиболее целесообразно построить на импульсных энергоемких конденсаторах, собранных в батарею для обеспечения напряжения до 80 В (для применявшихся в работе образцов МЭА). Управление процессами разряда и заряда за счет рекуперации возложено на специализированный микроконтроллер.

5. Установлено, что срок службы ТАБ может возрасти до 12000 машино-часов или до 10 лет, а трудоемкость технического обслуживания и текущего ремонта МЭА сокращаются соответственно на 10 % и 15 % за счет сокращения потерь времени на заряде ТАБ и увеличения межремонтной наработки ТАБ.

6. Испытание опытных образцов мобильных электроагрегатов в условиях реальной эксплуатации и пробега по разработанному испытательному маршруту, имитирующему реальные условия эксплуатации, доказали технологичность предложенной конструкции КЭУ и возможность модернизации существующего парка машин.

7. Экономический эффект от возможного внедрения проектных предложений составит 750 тыс. руб на парк 10 МЭА в год (в ценах 2012 года).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах (курсивом выделены работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных

1. Бобровицкий, Н. М. Принцип действия суперконденсатора (статья) // Международный технико-экономический журнал. 2010. -№5.-С. 100-103.

2. Бобровицкий, Н. М. Особенности работы суперконденсатора (статья) // Международный технико-экономический журнач. 2011. - №4. -С. 99—101.

3. Бобровицкий, Н. М. Комбинированные энергоустановки (статья) // Международный технико-экономический журнал. 2012. - №4. С. 112—113.

4. Бобровицкий, Н. М. Схематическая разработка зарядно-разрядного устройства суперконденсатора (статья) // Международный технико-экономический журнал. 2012. - №4. С. 130 - 133.

5. Бобровицкий, Н.М. Ресурсосбережение на автомобильном транспорте (статья) / О.Н. Дидманидзе, Н.М. Бобровицкий // Сборник материалов международной научно-практической конференции «Научные проблемы автомобильного транспорта. - М.: ООО «УМЦ «ТРИАДА», 2010. С. 5-9.

6. Бобровицкий, Н.М. Организация технического обслуживания и ремонта автомобилей в условиях АПК. (учебное пособие) / О.Н. Дидманидзе, И.Г. Полевой, A.M. Карев, Н.М. Бобровицкий //- М.: ООО «УМЦ«ТРИАДА», 2011. -50 с.

7. Бобровицкий, Н.М. Использование суперконденсаторов в системах электрооборудования мобильных электроагрегатов, (учебное пособие)/ О.Н. Дидманидзе, С.А. Иванов, A.M. Карев, Д.Г. Асадов, Н.М. Бобровицкий // - М.: ООО «УМЦ «ТРИАДА», 2012. - 140 с.

ВАК):

Подписано к печати 13.02.2013. Формат 60x84/16. Усл.-печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 866.

Отпечатано в издательском центре ФГБОУ ВПО МГАУ: 127550, Москва, Тимирязевская, 58

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.

1.1. Классификация и концепция создания мобильных электроагрегатов

1.2. Создание, производство и эксплуатация мобильных электроагрегатов на транспорте.

1.3. Бортовые источники энергии мобильных электроагрегатов.

1.4. Альтернативные бортовые источники энергии мобильных электроагрегатов.

1.5. Тяговые электродвигатели и системы управления мобильными электоагрегатами.

1.6. Анализ неисправностей мобильных электроагрегатов.

1.7. Прогноз развития рынка электромобилей в мире и оценка возможностей рынка в России.

1.8. Анализ исследований в области конструирования и эксплуатации мобильных электроагрегатов.

1.9. Выводы по главе 1. Обоснование цели и задач исследования.

Глава 2. Основные принципы разработки комбинированной энергоустановки МЭА.

2.1. Особенности конструкции, основные характеристики и показатели технического уровня конденсаторов сверхвысокой энергоемкости.

2.2. Анализ электрофизических параметров ИКЭ.

2.3. Нагрузочные технические показатели в период эксплуатации, влияющие на КПД суперконденсатора.

2.4. Заряд суперконденсатора и разгон мобильного электроагрегата с комбинированной энергоустановкой.

2.6. Выводы по главе 2.

Глава 3. Обоснование характеристик мобильного электроагрегата с комбинированной энергоустановкой.

3.1. Тягово-динамический расчет мобильного электроагрегата.

3.2. Расчет переходных режимов электропривода мобильного электроагрегата.

3.3. Структурная схема системы управления комбинированной энергоустановкой.

3.4. Алгоритм работы комбинированной энергоустановки.

3.5. Диспетчер режимов.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. Экспериментальное исследование комбинированной энергоустановки МЭА.

4.1. Программа экспериментальных исследований.

4.2. Объекты исследования и результаты испытаний.

4.3. Обслуживание мобильных электроагрегатов и основные неисправности.

4.4. Выводы по главе 4.

Глава 5. Оценка технико-экономической эффективности.

5.1. Исходные данные для определения экономических показателей.

5.2. Расчет издержек.

5.3. Расчет суммарных затрат.

5.4. Определение экономического эффекта.

Актуальность темы. Реализация национальных проектов развития сельского хозяйства далее несмотря на современные кризисные явления должна привести в перспективе к увеличению объема перевозок, а, следовательно, и к увеличению парка транспортных средств и численности людей, занятых транспортными работами в сельскохозяйственном производстве . Одним из важнейших факторов улучшения транспортного обеспечения процессов производства сельскохозяйственной продукции, является повышение эксплуатационной надежности транспортных средств [1, 2, 3].

Техника и технологии нового поколения, их эффективное использование являются главным ресурсом для наращивания прибавочного продукта в АПК . Основными задачами на современном этапе являются: обеспечение приоритета в инвестиционной и технологической политике за экологизацией агропромышленного производства, рациональное использование природных ресурсов, широкое применение результатов НТП в этой сфере; поддержание требуемого уровня работоспособности техники при ее эксплуатации путем рационального сочетания ремонтно-обслуживающей базы предприятий и технических центров по сервисному обслуживанию техники .

Решение экологической и топливно-энергетической безопасности региона и страны в целом сегодня, в большей степени связано с транспортом, чем с какой-либо другой отраслью народного хозяйства [4].

Усилия производителей техники, направленные на усовершенствование экологических показателей современных автомобилей все более затратные и менее эффективны, чем, например, 20-30 лет назад. В тоже время количество транспортных и транспортно-технологических средств стремительно увеличивается. Таким образом, несмотря на улучшаемые показатели транспортных и транспортно-технологических средств с каждым годом, они все больше оказывают свое влияние на здоровье населения и экономику страны (таблицы В.1, В.2, рис. В.1).

Таблица В.1 - Нормы выброса вредных веществ легковыми автомобилями по Правилам № 83 ЕЖ ООН.

Экологический класс автомобильной техники Выбросы вредных веществ с отработавшими газами, г/км

СО сн NOx

Euro 0 7,4 1,97

Euro 1 2,72 0,97

Euro 2 2,2 0,5

Euro 3 2,3 0,2 0,15

Euro 4 1,0 од 0,08

Таблица В.2 Нормы выброса вредных веществ легковыми автомобилями с дизельными двигателями по Правилам № 49 ЕЖ ООН.

Нормы Год введения Допустимая норма в г/кВтч

Европа Россия СО Неметановые СН СН4 а) NOX РМ

Euro 3 2000 2008 5,45 0,78 1,6 5 0,16; 0,21б)

Euro 4 2005 2010 4 0,55 1Д 3,5 0,03

Euro 5 2008 2012 4 0,55 1,1 2 0,03 а) Только для газовых двигателей. б) Для двигателей с рабочим объемом цилиндра менее 0,75 л и частотой вращения свыше 3000 мин-1.

Существуют так называемые альтернативные пути экологизации транспорта. Эти пути широко известны, начиная от использования электромобилей и заканчивая, включением в конструкцию электрохимического генератора. Исследуется, и в некоторых странах используется, менее кардинальный подход - это использование биотоплива растительного происхождения [5, 6, 7, 8].

Федеральные законы от 10 января 2002 года № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» и от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» [9] направлены на обеспечение санитарно5 эпидемиологического благополучия населения, благоприятных условий жизнедеятельности человека и экологической безопасности как условия реализации конституционного права граждан на благоприятную окружающую среду.

Концепцией долгосрочного развития Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 года № 1662-р [10], определены основные направления обеспечения экологической безопасности экономического развития и улучшения качества окружающей среды и экологических условий жизни человека. ок. 14%

В ОГ бензиновых двигателей может также присутствовать в небольшом количестве двуокись серы 502. ок. 71% — 230-005

Состав ОГ бензиновых двигателей ок. 12% со2 ок. 1 1%

Н20| 1 / ок. 0 о2 \

Лг ок.

10% \ к. 67%

230 030 м2 о2 н2о со2 со

МОх $о2

РЬ НС РМ азот кислород вода углекислый газ окись углерода оксиды азота двуокись серы свинец углеводороды частицы сажИ

Состав ОГ дизелей

Рисунок В. 1. Выброс вредных веществ с отработавшими газами автомобильных двигателей. [1, 2, 3]. б

В Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года (утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации № 1734-р «Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года» от 22 ноября 2008 года) [11] среди ключевых задач значатся снижение вредного воздействие транспорта на окружающую среду, в частности, за счет применения экологически безопасных видов транспортных средств; расширения применения транспортных средств с высокой топливной экономичностью, соответствующих мировому уровню; стимулирования использования транспортных средств, работающих на альтернативных источниках (ненефтяного происхождения). Также предлагается к 2030 году перевести 50 % автомобильных парков крупных городов на альтернативные виды топлива.

Экологическая проблема продолжает оставаться в центре внимания при разработке технических стандартов, применяемых к топливу и колесным транспортным средствам, используемым на территории Российской Федерации. В частности, Техническим регламентом «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ» установлены конкретные сроки введения в действие технических нормативов выбросов в отношении автомобильной техники. В рамках Таможенного союза Белоруссии, Казахстана и России ведется работа по гармонизации технического регулирования в указанных областях [12].

В России вопросы, связанные с экологическими аспектами развития экономики, приобретают особую актуальность. Так, по итогам Заседания комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России при Президенте Российской Федерации, состоявшегося 27 июня 2011 года, были даны поручения по разработке комплекса мер, направленных на стимулирование внедрения экологически эффективных товаров и технологий, предусмотрев обязательность применения к таким товарам и технологиям требований, соответствующих лучшей международной экологической практике.

Однако приходится констатировать, что переход к более экологичным двигателям и топливу приведет лишь к некоторому снижению объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, но не решит главную проблему, заключающуюся в конструктивных особенностях ДВС. Требуются принципиально новые технологические подходы, позволяющие уйти от традиционных инженерных схем.

В настоящее время в мировой автомобильной отрасли проводится активный поиск инновационных решений, позволяющих заменить «экологически грязные» ДВС на альтернативные технологии такие, как электрические двигатели или двигатели, работающие на газомоторном топливе. Появляющиеся серийные образцы подобных транспортных средств пока наиболее приспособлены лишь для эксплуатации в условиях городов.

По мнению многих экспертов, распространение электромобилей позволит существенно улучшить экологическую ситуацию в крупных городах и густонаселенных территориях, а для предприятий, имеющих собственный парк транспортно-технологических средств, позволит быть более независимыми от производителей нефтяных топлив и меньше страдать от регулярного роста стоимости топлива и налоговой составляющей в ней. В отличие от автомобилей, оснащенных ДВС, электромобили не выбрасывают вредных веществ и парниковых газов [13, 14,15, 16, 17].

Эффективность электромобильного транспорта по отношению к автомобилям с ДВС показывает [18] в области экологии:

• снижение загрязненности воздушного пространства автотранспортом за счет предотвращения вредных выбросов. Например, для легковых машин малого класса составляет 10. 12 условных тонн на одну машину в год, для грузовых машин малого класса 13. 15 условных тонн при перспективных (ужесточенных) нормативах - этот показатель увеличится не менее чем на 3.5 условных тонн при внутригородских перевозках. Для оценки эффективности электромобилей сопоставляются энергетические затраты в течение полного жизненного цикла, особенно в сопоставлении с традиционным автотранспор8 том. Анализ жизненного цикла ТС, проведенный с учетом энергозатрат на получение сырья и материалов, производство (включая энергозатраты на технологические операции), доставку продавцам, эксплуатацию и техническое обслуживание, топливо, а также утилизацию и захоронение отходов (с учетом возможной экономии при рециклировании), показал, что для обеспечения жизненного цикла (пробеге 193 тыс. км), даже более тяжелого (на 227 кг тяжелее, чем базовый автомобиль массой 1160 кг) и по современным меркам не самой удачной комплектацией электромобиля АБ NaS, требуется на 25 % меньше энергии, чем для аналогичного автомобиля с ДВС. Наибольшую часть общей энергии, обеспечивающей жизненный цикл, составляет энергия, затрачиваемая при эксплуатации: 89 % - для автомобиля (суммарные энергозатраты 729 ГДж) и 70 % - для электромобиля (551 ГДж);

• практически исключается применение моторных масел, топлива и охлаждающей жидкости, что способствует охране почвы, фунтовых вод и зеленых насаждений;

• снижение уровня шума от ТС на 10 - 15%;

• улучшение условий труда водителей за счет упрощения управления транспортом, а также исключения выбросов вредных газов и паров топлива.

В части эксплуатации:

• сокращение расхода топлива и сокращение других энергетических затрат, поскольку КПД автомобиля с ДВС не превышает 15 %, а электромобиля - не менее 25 %, электромобиль не расходует энергии на остановках и имеет возможность рекуперации энергии при торможении, движении под уклон;

• затраты при стоимости 1 кВт/ч энергии в 10 центов USD (средний международный уровень) на 1 км пробега электромобиля составляет 3,8 цента, а для автомобиля с ДВС - 5,32 цента USD (при цене бензинового топлива 0,35 USD за литр). При более корректном сопоставлении учитывается необходимость обслуживания, т.е. дополнительные затраты на эксплуатацию. Используя одинаковую аппроксимацию затрат на обслуживание электромобиля и автомобиля, приходят к соотношению стоимости 100 9 миль в 2,8 USD для электромобиля против 4,5 USD США для автомобиля. При этом, однако, не учитывается, что вся необходимая инфраструктура по обслуживанию автомобилей уже создана, а для электромобилей ее еще необходимо создавать. Представляется, что реальные эксплуатационные затраты для электромобиля пока выше соответствующих затрат для автомобильного транспорта; трудозатраты на техническое обслуживание и текущий ремонт электромобиля примерно вдвое ниже, чем для автомобиля с ДВС, с учетом замены блоков комплектующего оборудования на месте без буксировки; заряд источников тока в ночное время способствует повышению эффективности суточной работы электростанций. В части производства:

• по зарубежным данным в настоящее время при изготовлении малых партий электромобилей грузоподъемностью 0,5 - 1,5 т их стоимость превышает на 25 - 50 % стоимость автомобилей с ДВС из-за значительных капиталовложений в разработки высокоэффективных энергоисточников, систем электропривода и т.д. Однако при достижении объема выпуска электромобилей 20 тыс. в год это соотношение может уменьшиться до единицы. Стоимость отечественных электромобилей прогнозируется на 25 - 30 % ниже зарубежных за счет меньших производственных затрат, использования зарубежных прогрессивных разработок и технологий;

• технология производства электромобилей проще, чем аналогичных автомобилей для всех групп типажа за счет снижения количества деталей и узлов, требующих дорогостоящего оборудования со сложными технологическими линиями;

• освоение производства электромобилей позволит создать новые рабочие места на предприятиях машиностроения, электротехники и электроники, что весьма актуально для активации роста их производства и решения проблем конверсии высокотехнологичных предприятий бывшего военного комплекса.

На основании оценок, полученных при эксплуатационных испытаниях электромобилей, и на основе нормативных документов, устанавливающих ю методику оценки экономической эффективности транспортных средств, можно сделать следующие выводы:

• расходы на электроэнергию, требующуюся для подзарядки батарей, невелики;

• расходы на обслуживание электромобилей, прежде всего их батарей, намного больше первых;

• общие расходы на обслуживание с учетом необходимости обучения персонала высоки;

• затраты времени на подзарядку АБ весьма высоки и могут быть оправданы только для специализированных предприятий (например, при работе электромобилей только в дневное время, а подзарядке батарей -в ночное); попытки ускорить процесс подзарядки за счет форсированного режима малоперспективны;

• в силу разных причин, в частности, вследствие недостаточной квалификации обслуживающего персонала, требуется слишком частая замена ТАБ, расходы на которую недопустимо высоки, последний вывод является следствием неразвитости инфраструктуры.

Энергетические установки на базе ТАБ имеют и ряд существенных недостатков, к которым относятся: необходимость подзаряда и тренировки ТАБ от электрической сети; невысокие удельные характеристики, ограничивающие дальность пробега и снижающие грузоподъемность из-за необходимости "возить" ТАБ большой массы; неудобства эксплуатации, связанные с обслуживанием ТАБ (специальное оборудование и специально обученный персонал); заряд через бортовое зарядное устройство длится более 8 часов, а для "быстрого" (в течение 20-30 мин) заряда требуются специальные силовые стационарные станции. ТАБ весьма дороги, а число циклов их использования, то есть срок службы - невысок, практически не превышает 200.500 циклов при глубоком разряде и до 2000 циклов при разряде до 20 % емкости.

Рост количества находящихся в эксплуатации коммерческих мобильных электроагрегатов, будет увеличивать абсолютные объемы работ по под

11 держанию их в исправном состоянии. Именно поэтому вопросы организации и проведения качественного ежедневного (заряд), номерных технических обслуживании и текущего ремонта мобильных электроагрегатов имеют принципиальное значение для обеспечения бесперебойного обеспечения перевозок в условиях напряженного ритма работы предприятий [19, 20, 21].

Анализ мировых тенденций указывает на перспективы расширения области использования мобильных электроагрегатов (МЭА), как средства обеспечивающего приемлемый уровень эксплуатационных затрат при минимальном негативном воздействии на окружающую среду и здоровье населения. Наиболее реально использование МЭА для внутрихозяйственных перевозок грузов и в транспортно-распределительных процессах между объектами в черте населенных пунктов. Анализ показателей эффективности использования и надежности современных моделей МЭА, требований потребителей к технике и техническому сервису указывает на необходимость повышения уровня эксплуатационной технологичности.

Новизна и недостаточная изученность рабочих процессов МЭА и их эксплуатационных свойств, требует проработки вопросов, связанных с устранением, проблем, выявленных негативным опытом эксплуатации МЭА в реальных эксплуатационных условиях. Начало внедрения МЭА в систему внутрихозяйственных, а в перспективе и межхозяйственных перевозок, определяет актуальность разработки методик и средств повышения эксплуатационной технологичности комбинированной энергоустановки мобильного электроагрегата.

Из изложенного следует, что в ближайшем будущем разработка методов обоснования эффективных способов обеспечения эксплуатационной технологичности тягово-транспортных средств с электроприводом является актуальным вопросом, имеющим высокое научное и практическое значение.

Объекты исследования: система тягового электропривода мобильного электроагрегата транспортного назначения, тяговая аккумуляторная батарея, емкостной накопитель энергии, система управления тяговым электроприводом.

Методы исследования основаны на использовании теории автоматического управления, математической статистики, моделирования. В основу экспериментальных исследований положены натурный пассивный эксперимент, выполняемый в производственных условиях, а также исследование модельных устройств в лабораторных условиях. Основные теоретические результаты сопоставлялись с данными экспериментальных исследований на реальном мобильном электроагрегате с комбинированной энергетической установкой.

Научная новизна заключается в теоретическом обосновании и разработке аппаратных средств, направленных на повышение эксплуатационной технологичности мобильных электроагрегатов, внедряемых в транспортно-технологические процессы с целью снижения негативного воздействия транспорта на окружающую среду и здоровье населения.

1. Состояние вопроса н задачи исследования

Общие выводы

1. Основным направлением повышения эксплуатационной технологичности МЭА является совершенствование конструкции, позволяющее снизить нагрузки на ресурсоопределяющие агрегаты.

2. Установлено, что ресурсоопределяющим элементом конструкции МЭА, на который приходится свыше 90 % продолжительности простоя в техническом обслуживании и свыше 30 % отказов, является тяговая аккумуляторная батарея, испытывающая значительные нагрузки в момент старта и разгона.

3. Определено, что наиболее технологичным способом повышения межсервисной наработки и ресурса до списания ТАБ, является использование дополнительного накопителя энергии, снижающего пиковые значения тока нагрузки на 25 %.

4. Дополнительный источник энергии, составляющий в паре с ТАБ комбинированную энергоустановку, наиболее целесообразно построить на импульсных энергоемких конденсаторах, собранных в батарею для обеспечения напряжения до 80 В (для применявшихся в работе образцов МЭА). Управление процессами разряда и заряда за счет рекуперации возложено на специализированный микроконтроллер.

5. Установлено, что срок службы ТАБ может возрасти до 12000 машино-часов или до 10 лет, а трудоемкость технического обслуживания и текущего ремонта МЭА сокращаются соответственно на 10 % и 15 % за счет сокращения потерь времени на заряде ТАБ и увеличения межремонтной наработки ТАБ.

6. Испытание опытных образцов мобильных электроагрегатов в условиях реальной эксплуатации и пробега по разработанному испытательному маршруту, имитирующему реальные условия эксплуатации, доказали технологичность предложенной конструкции КЭУ и возможность модернизации существующего парка машин.

7. Экономический эффект от возможного внедрения проектных предложений составит почти 750 тыс. руб на парк 10 МЭА в год (в ценах 2012 года).

1. Александров И. К. Перспективы развития транспортных средств с электроприводом // Транспорт на альтернативном топливе. 2011. - № 4. -С. 65-68.

2. ЗАО «ИНКАР» (http://www.inkar.corn)

3. Шугуров СЮ. Электромобиль с комбинированной энергоустановкой и накопителями энергии: Диссертация к.т.н. М.: МАДИ, 1999.

4. Сапронов Ю. Г. Экспертиза и диагностика объектов и систем сервиса. -М. : Издательский центр «Академия», 2008. 224 с.

5. Продовольственная безопасность России и ведущих стран мира: Аналитический обзор / Э. Л Аронов и др.. М. ФГНУ «Росинформагротех», 2005. - 124 с.

6. Асадов Д. Г., Строганов А. В. Фетисов А. В. Диагностирование и определение остаточной емкости аккумуляторной батареи электромобиля // Международный технико-экономический журнал. — 2011. — № 1. — С. 122—127.

7. Кадаков М. «Зафиксить баги» // Авторевю. 2011. - № 22. - С. 54-57.8. www.docs.cntd.ru

8. Полезная модель. № 2001100958/20. Устройство заряда конденсатора с двойным электрическим слоем при рекуперативном торможении транспортного средства/ Иванов A.M., Иванов С.А. 2001.

9. Ширинкин М. Н., Лобов Н. В. Обоснование выбора компоновочной схемы для создания опытного образца гибридной силовой установки // Вестник ТулГУ. Серия Автомобильный транспорт. Тула : Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 226-232.

10. Исмаилов И. И. Определение оптимальных параметров предприятий технологического сервиса в районе // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2006. - № 6. - С. 16-17.12. vvwvv.programs.gov.ru

11. Завалишин Ф. С., Мацнев М. Г. Методика исследования по механизации сельскохозяйственного производства. JI. : Колос, 1982. -231 с. (62)

12. Стребков Д. С. Матричные солнечные элементы. В 3-х томах. М. : ГНУ ВИЭСХ, 2009. - Т. 3. - 312 с.

13. Frank Lev /Tavrida Canada. Volt Super-Capacitor Provides Cranking Amps to Integrated Starter Alternator. April 12, 2002.

14. Тамм И.Е. Основы теории электричества: Учеб. Пособие для вузов. -10 е изд., испр. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. 504 с.

15. Иванов А. М., Поляшов JI. И., Иванов С. А. Гибридные энергетические установки для электробусов // Машиностроение. 2000. - № 10. - С. 1821.

16. OLDHAM FRANCE S.A. (http://wvvvv.liavvker.invensys.com)

17. Артемьев Ю. Н., Лобов Н. В. Обоснование базовых элементов электросиловой части гибридной силовой установки автомобиля // Вестник ТулГУ. Серия Автомобильный транспорт Тула : Издательство ТулГУ, 2009. —С. 129-131.

18. Научные основы технической эксплуатации сельскохозяйственных машин. -М.: ГОСНИТИ, 1996.-360 с.

19. Electrosource Inc. (http://vvww.electrosource.corn)

20. Асадов Д. Г. Исследование типов аккумуляторов, используемых в электромобилях // Международный технико-экономический журнал. — 2011, —№2, —С. 121—124.

21. Новиков О. А., Петухов С. И. Прикладные вопросы теории массового обслуживания. М. : Советское радио, 1969. - 400 с.

22. Синюков А. Г. Эффективность системы производственно-технического обслуживания сельского хозяйства // Агробизнес-Россия. 2006. - № 5. - С. 31-34.

23. Пархоменко П. П., Согомонян Е. С. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства). — М. : Энергия, 1981. — 320 с.

24. Kenneth J. Kelly, Matthew Zolot /National Renewable Energy Laboratory, Gerard Glinsky, Arthur Hieronymus Environmental /Testing Corporation. Test Results and Modeling of the Honda Insight using ADVISOR. 2001-01-2537.

25. Девекатов H. Зарядные устройства для тяговых аккумуляторных батарей: теряют или выигрывают время и деньги? // Складская техника. -2008,-№6.-С. 68-72.

26. Завадский Ю. В. Планирование эксперимента в задачах автомобильного транспорта. Учебное пособие. -М. : МАДИ, 1978. 156 с.

27. Стребков Д. С. Матричные солнечные элементы. В 3-х томах. М. : ГНУ ВИЭСХ, 2009. - Т. 2. - 228 с.

28. Хрисанфов А. Крутой Walker // Авторевю. 2012. - № 2. - С. 92-93.

29. Мошкин Н. И. Разработка автоматизированной технологии и средств технического диагностирования узлов и агрегатов автотранспортных средств сельскохозяйственного назначения: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Новосибирск : ВСГТУ, 2007. - 43 с.

30. Сигеру Омату и др. Нейроуправление и его приложения. Кн. 2. Пер. с англ. Батина Н.В.; под ред. Галушкина А.И., Птичкина В.А. Японская фирма Shikoku Electric Power Company электромобиль PIVOT. С. 216-225. -M.: ИПРЖР, 2000 272 с.

31. Дидманидзе О. Н., Солнцев А. А., Митягин Г. Е. Техническая эксплуатация автомобилей. -М. : ООО «УМЦ Триада», 2012. 455 с.

32. Иванов С. А. Исследование использования суперконденсаторов в комбинированных энергоустановках транспортных средств Автореф. дис. .канд. техн. наук. М.: МГАУ, 2003. - 17 с.

33. Electrosource Inc. (hUp://\vww.electrosource.corn)

34. Асадов Д. Г. Исследование типов аккумуляторов, используемых в электромобилях // Международный технико-экономический журнал. — 2011,—№2, —С. 121—124.

35. Новиков О. А., Петухов С. И. Прикладные вопросы теории массового обслуживания. М. : Советское радио, 1969. - 400 с.

36. Thomson Control (http://www.thomson.com)

37. Асадов Д. Г. Типы используемых аккумуляторов для современных электромобилей // Международный научный журнал. — 2011. — № 2. — С. 115—118.

38. Новиков Е. В. Повышение надежности транспортных электрохимических генераторов при использовании суперконденсаторов. Автореф. дис. . канд. техн. наук. М. : МГАУ, 2006. - 18 с.

39. Ксеневич И.П. и др. EVS 16: тенденции и стратегия развития электромобильной техники // Приводная техника. 1999 - № 11/12С. 4-13

40. Асадов Д. Г. Аккумуляторные батареи для электромобилей и гибридных автомобилей // Международный технико-экономический журнал. — 2011.— №5. С. 128—130.

41. Ноздрин Р. В. Исследование автомобиля с универсальной гибридной силовой установкой параллельного типа. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М. :МГАУ, 2007.-17 с.

42. Kenneth J. Kelly, Matthew Zolot /National Renewable Energy Laboratory, Gerard Glinsky, Arthur Hieronymus Environmental /Testing Corporation. Test Results and Modeling of the Honda Insight using ADVISOR. 2001-01-2537.

43. Асадов Д. Г. Обоснование оптимального количества зарядных станций электромобилей // Международный технико-экономический журнал. — 2011,—№5. С. 131—135.

44. Оптимизация инфраструктуры ремонтно-обслуживающей базы АПК. -М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2007 52 с.

45. Анискин В. И., Барзилович Е. Ю., Полищук В. М. Вероятностные методы решения задач эксплуатации сельскохозяйственной техники. М. : Сборник трудов ВИМ, 1992, —Т. 128.-С. 11-77.

46. Михель X. Быстрый Sprinter / Компоненты EPCOS. 2/03. С. 14-15.

47. Антонов В., Цинцевич J1. СеМАТ-2008: в фокусе напольный транспорт. // Склад и техника. - 2008. - № 8. - С. 38-45.

48. Мошкин Н. И. Разработка автоматизированной технологии и средств технического диагностирования узлов и агрегатов автотранспортныхсредств сельскохозяйственного назначения: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Новосибирск : ВСГТУ, 2007. - 43 с.

49. John R. Miller /1MB, Inc. Electrochemical Capacitors for Hybrid Vehicles.

50. Асадов Д. Г., Строганов А. В. Фетисов А. В. Диагностирование и определение остаточной емкости аккумуляторной батареи электромобиля // Международный технико-экономический журнал. — 2011. — № 1. — С. 122—127.

51. Орсик JI. С. Состояние и первоочередные задачи технического обеспечения АПК // Вестник МТС. 2000. - № 11. - С. 3-8.

52. Пат. 83040 Российская Федерация. Устройство дистанционной диагностики силового оборудования тягово-транспортных средств / Шаповал С. Н., Шаповал А. О., Легеза Г. В., Асадов Д. Г. — № 2008137170; заявл. 17.09.2008; опубл. 20.05.2010, Бюл. № 14. — 1 с.

53. Бутов Н. П., Чекарь В. Н. Экономико-математическая модель оптимизации дилерского предприятия. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001. - № 2. - С. 6-8.

54. Павлова Е. И. Экология транспорта. Учебник. М. : Высшая школа, 2006. - 344 с.

55. ООО «Центр коммерциализации технологий» (http://wwvv.ckt.ru)

56. Методы проведения испытаний стационарных и передвижных дизельных электроагрегатов и теплоэлектростанций / Б. Е. Поликер и др..- М. : Арт-Принт, 2005. 96 с.

57. Scientific Award BMW Group 2003. BMW- powering ahead with hydrogen.

58. Попов И. Индустриальный транспорт России // Склад и техника. -2006,-№4.-С. 50-54.

59. Скибневский К. Ю. Перспективные методы диагностирования сельскохозяйственной техники. М. : Сборник трудов ВИМ, 1992. - Т. 125.-С. 36-52.

60. Проспект фирмы ООО «Автоэлектроника».

61. Руководство по диагностике, техническому обслуживанию и ремонту комбинированной энергоустановки гибридного автомобиля TOYOTA PRIUS NHW-20 / О. Н. Дидманидзе и др.. М. : УМЦ «ТРИАДА», 2006.- 360 с.

62. Скороходов А. Н., Дидманидзе О. Н. Вероятностная оценка взаимодействия звеньев технологического комплекса // Международный технико-экономический журнал. 2012. - № 1. - С. 54-65.

63. Сметнев С. Д., Сергеев В. И. Пути повышения производительности внутрихозяйственного транспорта // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1978. - № 8. - С. 25-27.

64. Соснин Д.А. Автотроника. Электрооборудование и системы бортовой автоматики современных легковых автомобилей: Учебное пособие. М.: СО-ЛОН-Р,2001.-248с.

65. Дидманидзе О. Н., Иванов С. А., Кошкин В. В., Смирнов Г. Н. Надежность и эффективность электростартерного пуска двигателейвнутреннего сгорания при использовании суперконденсатора // Ремонт, восстановление, модернизация. 2004. -№ 7.

66. Солнцев A. Atego с гибридным сердцем // Коммерческий транспорт. -2011. № 3. - С. 26-28.

67. Под. ред. Макарова И.М., Лохина В.М. Интеллектуальные системы автоматического управления М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 576 с.

68. Соловьев А. Самоходные электротележки // Склад & техника. 2008. -№2.-С. 58-63.

69. Лохин В.М. и др. Времяимпульсные системы автоматического управления/ Под ред. Макарова И.М. 2-е изд., перераб. - М.: Наука. Физматлит, 1997.-224 с.

70. Набор для изготовления гибридов // Новости авторемонта. 2006. - № 6. -С. 4.

71. Автомобильный транспорт для малых форм хозяйствования. Конструкция и особенности эксплуатации / Т. Д. Дзоценидзе и др.. -М. : ЗАО «Металлургиздат», 2011. 288 с.

72. Синюков А. Г. Эффективность системы производственно-технического обслуживания сельского хозяйства // Агробизнес-Россия. 2006. - № 5. - С. 31-34.77. www.docs.cntd.ru

73. Полезная модель. № 2003122466. Источник электропитания электростартерного пуска двигателя с импульсным конденсатором / Кошкин В. В., 2003.

74. Ballard (littp://w\vw.ballard.com)

75. Frank Lev /Tavrima Canada Ltd. In pursuit of PNG V goals. 1999.

76. Дидманидзе О. H., Иванов С. А., Смирнов Г. Н. Области применения UltraCaps // Ремонт, восстановление, модернизация. 2005. — № 3.

77. Дьяконов В. Simulink 4. Специальный справочник. СПб. : Питер, 2002. - 528 с.

78. Федоренко В. Ф., Тихонравов В. С. Ресурсосбережение в агропромышленном комплексе: инновации и опыт. М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2006. - 328 с.

79. Frank Lev /Tavrida Canada. Volt Super-Capacitor Provides Cranking Amps to Integrated Starter Alternator. April 12, 2002.

80. Игнатов В. Д. Технологический транспорт на уборке. М. : Агропромиздат, 1987. - 151 с.

81. РОСЭЛЕКТРОТРАНС. Исследования и разработки основных узлов электромобилей в России. Доклад на конгрессе EVS-16.

82. Астахов Ю.Н., Веников В.А., Иванов A.M. и др. Функциональные возможности накопителей электрической энергии в энергосистемах // Изв. РАН. Электричество. 1983. - №4. С. 33 - 36.

83. Изобретение № 2068607. Источник электропитания импульсного потребителя вспомогательной нагрузки / Иванов А. М., Герасимов А. Ф., Поляшов Л. И., 1994.

84. Пархоменко П. П., Согомонян Е. С. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства). — М. : Энергия, 1981, —320 с.

85. Астахов Ю.Н., Веников В.А., Иванов A.M. и др. Функциональные возможности накопителей электрической энергии в энергосистемах // Изв. РАН. Электричество. 1983. - №4. С. 33 - 36.

86. Изобретение № 2074475. Емкостно-кинетический накопитель электроэнергии / Поляшов Л. И., Иванов А. М., Герасимов А. Ф., 1994.

87. Хусаинов Ю. М. Использование автомобильного транспорта // Техника в сельском хозяйстве. 1971. -№ 5. - С. 65-67 (191).

88. Хрусталев Д. А. Аккумуляторы. -М. : Изумруд, 2003. 224 с.

89. Иванов A.M., Герасимов А.Ф. Молекулярные накопители электрической

90. Изобретение № 2095615. Устройство электростартерного запуска двигателя внутреннего сгорания / Лобко В. П., Кузнецов С. В., Проживалов А. В., 1996.

91. Изобретение № 2119593. Устройство для внешнего запуска двигателей внутреннего сгорания / Величко Д. А., Ионов А. А., Речкалов В. П., 1997.

92. Чернявский М, Шелепенков М., Лапшин Ф. Слабость тока // Авторевю. 2009. - № 18.-С. 104-106.

93. Изобретение № 2119592. Автономный энергоагрегат для запуска двигателей внутреннего сгорания / Величко Д. А., Ионов А. А., Лобко В. П., 1997.

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

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

96. Система технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. Россельхозакадемия. — М. : ГОСНИТИ, 2001. — 168 с.

97. Zytek (http://mvw.zytek.com)

98. Дидманидзе О. Н., Иванов С. А., Асадов Д.Г., Смирнов Г.Н. Использование суперконденсаторов в комбинированных энергоустановках тягово-транспортных средств. Монография М. : УМЦ «Триада», 2004. -160 с.

99. Ипатов А. А., Дзоценидзе Т. Д. Создание новых средств развития транспортной инфраструктуры. Проблемы и решения. М. : Металлургиздат, 2008. - 272 с.

100. Кадаков М. «Зафиксить баги» // Авторевю. 2011. - № 22. - С. 54-57.

101. PNGV Battery Test Manual, DOE/ID-10597, Revision 3, published February 2001. (It is intended that the most recent version of this manual should be used for reference.)

102. Борисов K.H. и др. Проектирование и расчет авиационных электроприводов. М.: Машиностроение, 1971. 188 с.

103. Изобретение № 2119593. Устройство для внешнего запуска двигателей внутреннего сгорания / Величко Д. А., Ионов А. А., Речкалов В. П., 1997.

104. Иванов A.M., Иванов С.А. Транспортные средства и проблемы экологии. //Приводная техника. 2000. - №2. С. 18 - 22.

105. Лапшин Ф. Наностружка // Авторевю. 2011. № 22. С. 100-102.

106. Фаробин Н.Г. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. Киев, 1988.298 с.

107. Schneuwly A., Bartschi М. *, Hermann V., Sartorelli G., Gallay R., Koetz R. BOOSTCAPO Double-Layer Capacitors for Peak Power Automotive Applications.

108. Системы диагностирования автомобилей / Г. В. Легеза и др. // Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития агропромышленного комплекса России» : ФГОУ ВПО МГАУ. 2008. - Ч. 1. - С. 25-33.

109. Kotz R., Hahn М., Barbieri О., Sauter J.-C., Gallay R. The electronic side of the double-layer: Impact on diagnostics and improvement of carbon double layer electrodes.

110. Sanjay R. Bhatikar and Roop L. Mahajan Keith Wipke and Valerie Johnson Copyright. Artificial Neural Network Based Energy Storage System Modeling for Hybrid Electric Vehicles. © 2000 Society of Automotive Engineers, Inc.

111. Методика диагностирования автомобилей / Г. В. Легеза и др. // Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития агропромышленного комплекса России» : ФГОУ ВПО МГАУ. 2008. - Ч. 1. - С. 33-37.

112. Andrew Burke. Ultracapacitors: Why, How, and Where is the Technology. University of California, Davis.

113. Генман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем MATLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001. - 320 с.

114. Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Хрестоматия энергосбережения: Справочное издание. Кн.2. М. : Теплотехник, 2005. -768 с.

115. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс СПб: Питер, 2000. - 432 с.

116. Лобанов М. В. Исследование влияния управляемого электромеханического звена автомобиля с комбинированной энергоустановкой на технико-экономические показатели. Автореф. дис. .канд. техн. наук. -М. : МГАУ, 2007. 16 с.