Русский   English
 

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

З кожним днем на наших дорогах збільшується кількість автомобілів, з цим прогресом паралельно збільшується обсяги отруйних і забруднюючих речовин вироблених автомобілями. Нестабільна економіка регіонів, підвищення цін на паливо, безліч причин які змушують задуматися про альтернативи двигател внутрішнього згоряння. На допомогу ситуації, що склалася можуть прийти електромобілі. На даним момент існує раю причин, що не дозволяє вільно перейти на даний вид транспортних засобів. У своїй магістерській роботі, я хочу приділити увагу основним проблемам. В даному рефераті вам представлений короткий огляд по тематиці електромобілів.

1. Актуальність теми

На сьогоднішній день є ряд причин обумовлюють використання електроприводів як тягових в транспортних засобах загального користування. Під транспортними засобами громадського користування маються на увазі і персональні автомобілі, так як вони складають переважну частину від всіх засобів пересування[5]. У їх число також входять комерційні автомобілі, які вчиняють численні щоденні поїздки по мегаполісам і передмістях великих міст. Такі поїздки можуть не перевищувати 40-50км, але в умовах великого міста і величезної кількості автомобільних заторів короткі відстані, покриваються за тривалий час, в процесі невиправдано витрачається дороге паливо. Найчастіше на великих вантажних автомобілях вантажопідйомність не більше 2,5т цифри витрати палива можуть перевищувати 20-25 літрів на 100 кілометрів, в зв'язку з цим перевезення вантажу стає нерентабельним. В таких умовах ДВС малоефективен, в порівнянні з електричним аналогом двигуна, так як витрати на паливо непорівнянні з прибутком від перевезення, або ціна перевезення ставатиме не по кишені замовнику.

У зв'язку зі збільшенням автомобілів на наших дорогах ситуація розглянута як якийсь приклад буде загострюватися з кожним роком. На допомогу цьому прийшли гібридні установки, ДВС працює в парі з ТЕД, досить ефективне рішення проблеми, що дозволяє зменшити витрати не тільки на паливо, а й на обслуговування транспортних засобів, так як навантаження на багато вузлів зменшується.Однак виникає новий ряд негативних, побічних явищ. У число мінусів гібридної установки входить її дорожнеча. Купуючи гібридний автомобіль, споживач платить за додаткові вузли і агрегати дозволяють економити паливо. Незважаючи на економію, необхідно враховувати витрати на планове ТО, так як кількість агрегатів збільшилася, число часу витраченого на роботу пропорційно збільшилася. Прикладом можуть послужити імениті бренди, де різниця між звичайним базовим автомобілем з ДВС і автомобілем з гібридною установкою того ж виробника і тієї ж моделі становить 5-7т доларів. Економія зводиться нанівець, якщо транспортний засіб здійснює мінімальну кількість поїздок в рік, де витрачена сума на покупку і технічне обслуговування ледь виходить в середню.

Дану сукупність проблем може вирішити електромобіль, де джерелом є акумуляторна батарея. Даний вид транспорту зводить нанівець багато з перерахованих недоліків інших систем. Електромобіль набагато ефективніше в міських умовах, так як витрати на паливо зводяться до нуля, витрати на обслуговування і планові технічні заходи скорочуються[6]. Електромобіль, перебуваючи в умовах мегаполісу, експлуатується, так як і автомобіль з двигуном внутрішнього згоряння, однак основним і єдиним недоліком є обмеження у пробігу. У більшості випадків пробіг на одному заряді обмежений в межах 250-350км.

На сьогоднішній день лідером автомобільного сегмента є виробник Tesla motors. Tesla швидко завоювала ринок завдяки своїй моделі model S, автомобіль хвастає пробігом на одному заряді в районі 500 кілометрів, дальність пробігу на відміну від конкурентів збільшена біліше ніж в два рази. Компанія отримала таку величезну популярність, завдяки виробництву не тільки електромобілів, а й застосування інноваційних рішень при автомобілі будові. Відразу можна відзначити, що моделі model S відрізняються підвищеною безпекою, завдяки відсутності двигуна в передній частині автомобіля. Внаслідок даного відмови збільшилася зона деформації при зіткненні.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою магістерськоїой роботи є дослідження систем керування електроприводами в електромобілях, виявлення недоліків, систем в умовах нашого регіону, визначення найбільш ефективних методів управління для ефективного використання акумуляторної батареї.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:

  1. Вивчити літературу по електромобілям.
  2. Виявити найбільш ефективні системи управління, що використовуються на сьогоднішній день.
  3. Розробити математичну модель.
  4. На підставі проведеного аналізу визначити найбільш ефективні методики управління.
  5. Визначити доцільність використання електромобіля в умовах нашого регіону.

    6. Плановані результати:

    1. Виявлення найбільш ефективної системи управління, підвищення продуктивності електромобіля.
    2. Збільшення запасу ходу, виявлення найбільш оптимального режиму роботи, з меншими втратами для акумуляторної батареї.

3. Огляд літературних джерел

3.1 Електромобілі та їх історія

На початку століття новатори в Угорщині, Нідерландах і США, в тому числі коваль з Вермонта, почали займатися концепцією автомобіля з живленням від батарей і створили деякі з перших невеликих електричних автомобілів. І хоча Роберт Андерсон, британський винахідник, створив першу електричну візок, в цей же час, тільки в другій половині XIX століття французькі та англійські винахідники збудували одні з перших практичних електромобілів.

Протягом наступних кількох років електромобілі від різних автовиробників почали з'являтися по всьому Нью-Йорку і навіть мали авто-флот із понад 60 електричних таксі. До 1900 року електромобілі були в розквіті, на які припадало близько третини всіх автомобілів на дорозі. Протягом наступних 10 років вони продовжували демонструвати сильні продажу.

У електричних машин не було ніяких проблем, пов'язаних з бензином або парою. Вони були тихими, легкими в управлінні і не виділяли забруднень, як інші автомобілі того часу.

Електричні автомобілі швидко стали популярними серед міських жителів. Вони були ідеальні для коротких поїздок по місту. У міру того, як в 1910 році все більше людей отримали доступ до електрики, стало легше заряджати електромобілі. У той час багато новатори звернули увагу на високий попит на електромобіль, вивчаючи шляхи вдосконалення технології. Наприклад, Фердинанд Порше, засновник однойменної спортивної автомобільної компанії, розробивелектричний автомобіль під назвою P1в 1898 році. Проте, масова модель Генрі Форда, модель T, завдала удар по електромобілям. Представлена в 1908 році модель T зробила автомобілі з бензиновим двигуном більш доступними[2].

У той час як електромобілі в другій половині 20-го століття допомогли продемонструвати світу обіцяні технології, справжнє відродження електромобіля відбулося не раніше початку XXI століття. Воістину величезною подією, яке допомогло змінити електромобілі, стало оголошення в 2006 році про те, що невеликий сталеливарний завод, Tesla Motors, почне виробництво розкішного електричного спортивного автомобіля, який може проїхати більше 200 миль за один заряд[1].

Невеликий обсяг інформації, пов'язаний з сучасними електромобілі:

Система електричного приводу транспортного засобу включає в себе:

• Електродвигун / генератор з електронним управлінням (силової електроніки) і системи охолодження

• Коробка передач включаючи диференціал.

• Гальмівна система.

Конфігурації приводу:

Існує кілька варіантів приводу електромобіля. Транспортний засіб приводиться в рух, щонайменше, за допомогою одного електродвигуна. Він може бути виконаний у вигляді приводу безпосередньо на чотири колеса або на провідну вісь..

Колеса з'єднані безпосередньо з двигунами. Концепція колеса використовується для електричних скутерів, електричних велосипедів та інвалідних крісел

    Рисунок 1 – Колеса з'єднані безпосередньо з двигунами.

    Переваги: :

  1. Технічно можливий повний привід.
  2. Вихідні осі моторів підключені безпосередньо до коліс.
  3. Висока ефективність, мінімізовані втрати.
  4. Можливість рекуперативного гальмування.
  5. Не потрібні приводу.
  6. Не потрібно диференціал.

Недоліки:

  1. Безпружинна маса колеса вище, ніж у звичайного.
  2. Контроль тяги набагато складніше, тому що двигуни повинні управлятися -сінхронно.
  3. Обмежений простір кріплення колеса.
  4. Висока маса приводних компонентів (інерція і крутний момент всього транспортного засобу зменшується).

Колеса з'єднані з двигунами через механічну коробку передач і приводні вали. Момент від двигуна надходить на коробку передач, передається на редуктор або диференціал, після чого вже на колеса.

Рисунок 2 – Колеса з'єднані з двигунами через механічну коробку передач і приводні вали. Момент від двигуна надходить на коробку передач, передається на редуктор або диференціал, після чого вже на колеса.

Переваги:

  1. Можливість реалізації повного приводу.
  2. Можливі варіанти комбінації (HEV / PHEV / RXHEV)..
  3. Можлива інтеграція в існуючу концепцію транспортного засобу.

Недоліки:

  1. Вимагайте сполучні елементи.
  2. Втрати при передачі моменту.

    3. Рисунок 3 – Volkswagen Golf Blue-E-Motion

    Приклад електромобіля від Volkswagen Golf Blue-E-Motion. Є електрично транспортним засобом, без двигуна внутрішнього згоряння. Акумулятор може заряджати тільки за допомогою рекуперативного гальмування або зовнішнього джерела живлення. У доповненні до системи високої напруги, транспортний засіб має 12V бортову мережу і 12В батарею живлення. Електродвигун / генератор на 85kW передає енергію на провідні колеса, використовуючи коробку передач і диференціал.

    3.2Система приводу

    Рисунок 4 – Система приводу електричного транспортного засобу

    Система приводу електричного транспортного засобу виконує такі ж функції, що і в транспортному засобі, що наводиться в рух двигуном внутрішнього згоряння. Компоненти, що використовуються в EV дуже відрізняються від стандартного транспортного засобу. У EV, передача не є необхідною. Коробка передач в стандартному транспортному засобі використовується, щоб дати автомобілю певний крутний момент або потужність на певній швидкості, шляхом зміни передавального відносини протягом поїздки. Зміна передавального відношення визначається швидкістю. Оскільки існує механічний зрушення від одного набору передач до іншого, зокрема, коли швидкість збільшується або зменшується, відчуваються поштовхи.

    Електромобілі використовують електричний двигун в якості приводного елемента. Є кілька різних конструкцій системи приводів, які використовуються сьогодні. Вони включають в себе транспортні засоби з одним великим електричним двигуном, раніше згадувалося в пункті (3.1), сполученим з задніми колесами через диференціал. Інші конструкції використовують два менших двигуни для харчування кожного колеса окремо за допомогою незалежних приводних валів. Найбільш ефективна конструкція на сьогоднішній день використовує двигуни, які прикріплені безпосередньо до колеса. За рахунок усунення приводних валів і диференціалів, механічні втрати між двигуном і колесами мінімальні. Електричний транспортний засіб включає в себе як систему приводу, так і системи управління. Контролер подає харчування на двигун від батарей.

    В електричних транспортних засобах для забезпечення передачі потужності на колеса, найчастіше використовується два типи електродвигунів. Двигун постійного струму (DC) і двигун змінного струму (AC). Вони обидва мають свої переваги і недоліки, які перераховані нижче[7].

    Двигун змінного струму

    		Двигун постійного струму

    Передача одношвидкісна

    		передача багатошвидкісні

    Легка вага

    		Тяжче при еквівалентній потужності

    Дешевше

    		Дорожче

    95% ККД при повному навантаженні

    		85-95% ККД при повному навантаженніі

    Більш дорогий контролер

    		Простий контролер

    (Двигун / контролер / перетворювач) дорожче

    		(Двигун / контролер) дешевше

    Контролер електричного транспортного засобу являє собою пристрій, який діє між батареями і двигуном для контролю швидкості і прискорення.

    Одним з добре розрекламованих переваг електромобіля, є рекуперативне гальмування.

    У ранніх версіях електричних транспортних засобів з двигунами постійного струму, простий контролер змінного типу, регулював прискорення і швидкість транспортного засобу за допомогою резисторів. При більш низьких швидкостях, коли потрібно мало енергії, високий опір було використано для зменшення струму до двигуна. Це призводило до великого відсотка втрат енергії батареї, що виділяється у вигляді тепла, яке розсіюється на резисторі.

    3.3 Система контролю

    Найбільш складна і важлива система в EV, є система управління. Система управління несе відповідальність за управління роботою електричного транспортного засобу. Система управління приймає вхідні сигнали від оператора (водія), сигнали від контролера двигуна і також сигнали зворотного зв'язку від інших систем в EV. Швидкість, з якою система управління повинна приймати дані з інших систем, обробляти дані в алгоритмі і виводити відповідь на дані умови, повинна виконуватися за частки секунд. Це вимагає, наявність мікроконтролера, так само, як на комп'ютері, для виконання своїх завдань. Хоча системи управління не є ідентичними, більшість сигналів зворотного зв'язку аналогічні. У таблиці нижче перераховані загальні компоненти системи управління і сигнали зворотного зв'язку, які передаються в мікропроцесор.

    Система управління повинна безперервно контролювати сигнали зворотного зв'язку, перераховані вище. Наприклад, якщо температура обмоток в двигуні стає занадто високою, обмотки можуть розплавитися. У деяких сучасних системах управління, можна обмежити кількість струму, який тече до двигуна. Це дозволяє, пристосуватися до стилю водіння, який відповідає конкретній ситуації[2].

    Висновки

    Розвиток електромобілів досить перспективний напрямок. У перспективі, при розвитку даного виду транспорту, можливий повний перехід від автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння, до автомобілів з електроприводом в ролі тягового двигуна. Також, тим самим можливо вирішити проблеми в великих містах, пов'язані з надто високим забрудненням повітря.

    Перелік посилань

    1. Basics of Electric Vehicles Design and Function // Volkswagen Group [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.Volkswagen Group of America свободный.
    2. Electric Vehicles // utc.edu [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.utc.edu свободный.
    3. Электромобиль// wikipedia [Электронный ресурс]. – Режим доступа: ru.wikipedia.org свободный.
    4. Электромобиль Tesla // Tesla Motors [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.tesla.com свободный.
    5. Tesla Motors – электромобили, которые могут изменить мир // itc.ua [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.itc.ua свободный.
    6. Электромобиль – преимущества, недостатки, перспективы // innoeco.ru [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.innoeco.ru свободный.
    7. Устройство электромобиля // hybmotors.ru [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.hybmotors.ru свободный.
    8. Системы для электромобилей (EV) и гибридных электромобилей (EV) // toshiba.semicon-storage.com [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.toshiba.semicon-storage.com свободный.