Энероэффективная и экологичная гибридная силовая установка на новых технологических принципах для автономного транспортного средства

Цель работы: Создание высокоэффективной гибридной силовой энергоустановки с использованием широкого спектра первичных источников энергии, например на основе газомоторного топлива, биотоплива и топливных ячеек.

Актуальность: Современный транспорт развивается в направлении энергоэффективности, экологичностии широкого применения электроприводов, с активным использованием накопителей энергии. Экспоненциальный рост рынка электрификации транспорта предопределяет актуальность этого направления современной электротехники. Ежегодный рост производства электротранспортных средств на протяжении последних пяти лет составляет не менее 40% и, по прогнозам мировых консалтинговых агентств, тенденция будет сохраняться на протяжении ближайшего десятилетия. Однако основная сложность широкого распространения автономных электротранспортных средств обусловлена несовершенством и дороговизной аккумуляторов, причем особенно критично их внедрение в регионах с суровыми климатическими условиями. Это обусловлено резким снижением технических показателей аккумуляторов при низких температурах, а также существенным ростом энергопотребления на обогрев салона. Поэтому в ближайшем десятилетии наиболее рациональным для регионов низкими среднегодовыми температурами и районах крайнего севера будет развитие гибридных энергетических установок, позволяющих объединить в себе высокие динамические, экологические, а также показатели надежности, реализуемые за счет электрического привода и высокие удельные показатели плотности энергии, присущие классическим транспортным средствам.

В настоящее время предложен ряд конструкций легковых автомобилей с гибридным тяговым приводом. В то же время, именно на городском транспорте применение новых типов энергоустановок является наиболее целесообразным. Это объясняется ограниченной областью эксплуатации и концентрацией подвижного состава на специализированных предприятиях, имеющих опыт эксплуатации силового электрооборудования, сравнительно низкой удельной мощностью тягового привода, а главное – циклом движения с большим количеством торможений, что обеспечивает возможность повторного использования высокой доли затраченной на движение энергии.

Основные задачи работы:

- Разработка методики проектирования гибридной силовой энергетической установки;

Проектирование основных узлов и агрегатов:

-Малогабаритный тяговый электрический двигатель на основе синхронной электрической машины с постоянными магнитами;

- Импульсный преобразователь для управления режимами регулирования тяговогоэлектрического двигателя и электротранспортного средства;

- Блок буферного накопительного устройства на основе конденсаторов двойного электрического слоя;

- Система управления потоками мощности между элементами энергоустановки.

Преимущества разработки:

- В два и более раза снижение энергопотребления транспортного средства средней тоннажности, оснащенного гибридной энергетической установкой;

- Существенное уменьшение мощностных показателей первичного источника энергии - в 2,5 - 3 раза, при этом без снижения динамических показателей движения гибридного электротранспортного средства;

- Устойчивая работа энергетической установки в жестких климатических условиях, при глубоких отрицательных температурах;

- Длительный срок службы накопительного блока, сопоставимый со сроком службы гибридного электротранспортного средства;

- Гибридная установка включает два источника энергии, взаимно дополняющих друг друга: первичный источник энергии для реализации транспортной работы; второй накопительный блок для покрытия пиков потребления мощности и повышения динамический показателей транспортного средства, а также аккумулирования энергий рекуперативного торможения.

- Высокие динамические показатели двигателя с постоянными магнитами при малых габаритных показателях, высокий КПД преобразования даже при маневрировании в низком диапазоне скоростей. Более высокие показатели тяговых характеристик по сравнению с асинхронным электродвигателем. Лучшая реализация пиковых нагрузок.

- Малые массогабаритные показатели буферного накопительного устройства на базе суперконденсаторной сборки, не превышающим по расчетам 3-4% массы транспортного средства;

- Возможность проектирования гибридной энергетической установки, способной работать от различных первичных источников энергии. Особенно высокий экономический эффект достижим при использовании компримированного газа;

- Существенно снижение выбросов в связи с оптимизацией массогабаритных и мощностных параметров первичного источника, также оптимизации режимов работы.

Сформированный задел: Новосибирский государственный технический университет более тридцати лет исследованием и разработкой различного типа энергетических установок для электротранспортных средств.

Реализованные проекты с созданными опытными и промышленными образцами:

- широкий спектр синхронных электродвигателей с постоянными магнитами

для различных отраслей промышленности, например серия электромеханического усилителя руля производимого для ПАО "АвтоВаз" произведено более 1 млн. ед;

- опытный образец преобразователя двухсистемного электровоза;

- тяговый преобразователь для троллейбуса;

- тяговый преобразователь с асинхронным ЭД мощностью в 300 кВт для дизель-электрического трактора ДЭТ-300.

Квалификация коллектива: на кафедра работают два доктора технических наук, 14 к.т.н., за последние десять лет защищены 3 кандидатских диссертации, непосредственно связанных с темой гибридных энергетических установок. Опубликовано более 70 научных статей и докладов по теме.

Результатом работ будет являться: разработанная методика проектирования гибридной силовой энергетической установки и макетный образец установленной мощностью 10-15 кВт.

Рейтинг проекта +2

Команда

+ Вступить в команду
Показать еще

Обсуждения

В чем нуждается проект

Финансовая поддержка проекта. Успешная реализация методики проектирования и экспериментальное подтверждение её положений позволят выйти на этап изготовления опытного образца полноразмерного транспортного средства.

Комментарии

Комментариев пока нет.

Добавление комментария