Содержание к диссертации
Введение
2 Глава 1 10
2.1 Экология транспорта в России и в мире 10
2.2 Развитие автомобилей с комбинированной энергоустановкой 13
2.3 Использование альтернативных топлив в тепловых двигателях . 14
2.4 Аккумуляторные накопители энергии 18
2.5 Цель и задачи исследований по расходу топлива городским транспортом 20
2.6 Выводы к главе 1 25
3 Глава 2. Сравнительный анализ современных комбинированных энергоустановок 26
3.1 Анализ и классификация современных комбинированных энергоустановок 26
3.2 Комбинированная энергоустановка THS 28
3.3 Комбинированная энергоустановка HSD 32
3.4 Развитие комбинированных энергоустановок Toyota 35
3.5 Электромеханический агрегат 42
3.6 Выводы к главе 2 45
4 Глава 3. Тягово-энергетический расчет городского микроавтобуса с синергетическим тяговым агрегатом 46
4.1 Статические режимы 47
4.2 Расчет энергетических параметров микроавтобуса при движении по ездовым циклам 56
4.2.1 Движение по городскому европейскому циклу 56
4.3 Выводы к главе 3 66
5 Глава 4. Состав и характеристики основных узлов синергетического тягового агрегата городского микроавтобуса 67
5.1 Основные технические характеристики базового городского микроавтобуса 68
5.2 Тяговый синергетический агрегат 70
5.3 Буферный источник мощности (БИМ) 74
5.4 Тяговая аккумуляторная батарея (ТАБ) 80
5.5 Бортовое зарядное устройство 84
5.6 Бортовая электрическая сеть 85
5.7 Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 87
5.8 Алгоритм работы тягового синергетического агрегата 89
5.8.1 Фаза разгона 90
5.8.2 Фаза равномерного движения 93
5.8.3 Фаза выбега - езда накатом 96
5.8.4 Фаза торможения 97
5.8.5 Фаза стоянки 99
5.9 Вывод к главе 4 100
6 Результаты испытаний городского микроавтобуса с синергетическим агрегатом и БИМ 101
6.1 Мобильный измерительно-вычислительный комплекс 101
6.2 Результаты испытаний синергетической установки 106
6.3 Выводы к главе 5 114
7 Основные результаты и выводы по работе 115
Принятые сокращения 116
Литература 117
- Использование альтернативных топлив в тепловых двигателях
- Развитие комбинированных энергоустановок Toyota
- Движение по городскому европейскому циклу
- Тяговая аккумуляторная батарея (ТАБ)
Введение к работе
Актуальность работы.
Проблема ухудшения экологической ситуации наиболее остро проявляется в крупных мегаполисах. К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса. Многие страны мира, прежде всего развитые, ведут борьбу за экологию. В России последние несколько лет отмечался значительный рост рынка автотранспорта. Ежегодный прирост автопарка столицы составляет от 110 до 120 тысяч транспортных средств. Учитывая эти темпы роста, а также реализуемые Правительством Российской Федерации мероприятия по модернизации автопроизводящей отрасли страны, к 1 января 2010 г. величина городского автопарка может достигнуть уровня 3,8 млн.единиц автотранспортных средств, а к 1 января 2015 г. - от 4,9 до 5,0 млн.единиц. По данным доклада правительства Москвы о состоянии здоровья населения основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт. Вклад передвижных источников в загрязнение атмосферы неуклонно возрастает, превышая в последние годы 80%.
Большинство ведущих мировых производителей автотранспорта ведут работы по уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду и повышения их энергетической эффективности. Основные успехи в этой области связаны с созданием автотранспорта с комбинированной энергоустановкой (КЭУ). Примером этому является модель Prius фирмы Toyota, количество выпущенных экземпляров которой к 2009 году превысило 2 миллиона.
КЭУ применяются не только на легковом транспорте. Есть примеры применения КЭУ и на автобусах. На городском транспорте задачи
4 экономичности и экологии ставятся наиболее актуально. В маршруте
движения городского транспорта присутствует большое количество остановок, режимов разгона и торможения, что является неблагоприятными интервалами работы двигателя внутреннего сгорания.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего диссертационного исследования является разработка методов и средств повышения энергетической эффективности городского транспорта, использующего комбинированную энергетическую установку на основе синергетического агрегата с буферным источником мощности (БИМ).
Сформулированная в работе цель достигается решением следующих задач:
системный анализ эколого-экономического состояния автомобильного транспорта в условиях массовой автомобилизации;
снижение энергетической и экологической проблемы автотранспортных средств;
разработка концепции построения комбинированной энергетической установки в составе синергетического агрегата, двигателя внутреннего сгорания, буферного источника мощности и аккумуляторных батарей на базе городского микроавтобуса;
разработка математической модели, позволяющей производить тягово-энергетические расчеты транспортного средства с комбинированной энергетической установкой на основе синергетического агрегата;
разработка методов выбора основных параметров синергетиче-ской установки на основе математического моделирования по циклам движения;
проведение исследования КЭУ на основе синергетического агрегата и определение адекватности математической модели;
5 Методы исследования.
Теоретические и расчетно-аналитические исследования базировались на фундаментальных положениях проектирования технических систем, теории автоматического управления, теории систем и других областей науки. В качестве теоретической базы для проведения исследований использовались фундаментальные и прикладные труды ведущих отечественных и зарубежных ученых. Экспериментальные исследования проводились с использованием макетирования.
Научная новизна.
Впервые произведено исследование синергетической установки в составе транспортного средства.
Составлена математическая модель, позволяющая производить тягово-энергетические расчеты транспортного средства с комбинированной энергетической установкой на основе синергетического агрегата.
Предложен метод выбора компонентов транспортного средства с синергетическим агрегатом.
Произведены испытания макетного образца городского микроавтобуса с синергетическим агрегатом.
Практическая ценность.
Предложена математическая модель, позволяющая производить тягово-энергетические расчеты транспортного средства с КЭУ на основе синергетической установки. С использованием данной математической модели произведен тягово-энергетический расчет городского микроавтобуса с синергетической установкой и буферным источником мощности. Определены технические параметры указанной энергетической системы и выбраны компоненты для построения всей энергетической системы микроавтобуса. Разработан пример построения городского микроавтобуса малой вместимости на базе микроавтобуса ПАЗ -3030 с синер-
гетической установкой и БИМ. На практике доказана возможность существенного снижения расхода топлива и уменьшения объема вредных выбросов в атмосферу в процессе эксплуатации городского автобуса с синергетической установкой.
Достоверность результатов обеспечена обоснованностью исходных предположений, строгостью выполнения расчетов и преобразований, адекватностью теоретических предположений экспериментальным данным.
Реализация результатов работы.
Результаты работы использовались ФГУП «НАМИ» при проведении исследований комбинированных энергоустановок автомобилей. Результаты работы используются в учебном процессе МАДИ (ГТУ).
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались: - на научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ) в 2006-2009г.г.;
- на заседании кафедры «Электротехника и электрооборудование» МАДИ (ГТУ) 2009г.
Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах, в том числе одна, входящая в перечень ВАК.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Содержит 120 страниц текста, 45 рисунков и графиков, 10 таблиц, список литературы из 120 наименований.
Использование альтернативных топлив в тепловых двигателях
Одной из важнейших проблем современных крупных мегаполисов, требующей неотложного решения является оздоровление воздушной среды. К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса. По данным доклада правительства Москвы о состоянии здоровья населения Москвы основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт. Вклад передвижных источников в загрязнение атмосферы неуклонно возрастает, превышая в последние годы 80%. [22]
В среднем один автомобиль ежегодно поглощает более 4 т кислорода из атмосферы, выбрасывая при этом с отработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеродов. В результате по России от автотранспорта за год в атмосферу поступает огромное количество только канцерогенных веществ: 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида, 1,5 т бенз(а)пирена и 5 тыс. т свинца. В целом, общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобилями, превышает цифру в 20 млн. т. [9]
Необходимо отметить, что с точки зрения наносимого экологического ущерба, автотранспорт лидирует во всех видах негативного воздействия: загрязнение воздуха - 95%, шум - 49,5%, воздействие на климат - 68%. [8]
В России последние несколько лет отмечался значительный рост рынка автотранспорта. Ежегодный прирост автопарка столицы составляет от ПО до 120 тысяч ТС. Учитывая эти темпы роста, а также реализуемые Правительством Российской Федерации мероприятия по модернизации автопроизводящей отрасли страны, к 1 января 2010 г. величина городского автопарка может достигнуть уровня 3,8 млн.единиц автотранспортных средств, а к 1 января 2015 г. - от 4,9 до 5,0 млн.единиц. [22]
Одновременно в движении на городской улично-дорожной сети находятся до 300 тысяч единиц ТС. Из года в год экологическая обстановка только ухудшается. Одним из важных аспектов является проблема ограниченности мировых запасов нефти и природного газа, которые быстро истощаются. В настоящее время автомобильный транспорт является главным потребителем основных нефтепродуктов. Потребление бензина составляет 90% , дизельного топлива 50% от мирового производства.
Многие страны мира, прежде всего развитые, ведут борьбу за экологию. В автомобильной отросли это выражается, прежде всего, на законодательном уровне введением жестких норм выбросов вредных веществ и ограничением удельного потребления топлива на транспорте. Планомерная политика, нацеленная на сокращение автомобильных выбросов в атмосферу, вынуждает автопроизводителей не только массированно инвестировать в разработку альтернативных видов топлива, но также постоянно стремиться к сокращению выбросов вредных веществ находящихся в производстве типах двигателей и автомобилей. Поэтапное введение норм экологического стандарта, рассчитанное на 18 лет, входит в завершающую стадию: в 2005 г. введен экостандарт "Евро-4" в 2009 ввод стандарта "Евро-5".
Автовладельцы втянутые в процесс "экологизации" и подталкиваемые экопрограммами, вынуждены самостоятельно отказываться от эксплуатации автомобилей с высоким уровнем выбросов, не желая испытывать неудобства при их эксплуатации. Не соответствующие экостандартам автотранспортные средства подвергаются целому ряду ограничений. Существует практика взимания ежегодных налоговых пошлин, составляющих надбавку порядка 15-100% по отношению к "Евро-4". Во многих странах действует запрет на въезд в смог-зоны автомобилей с нерегулируемым катализатором. [29] В 1997 г. принят Киотский протокол, согласно которому, индустриальные страны обязуются сокращать выбросы горючего газа (СОг, СЦ, N2O, и прочих) ежегодно на 5,2 % по сравнению с 1990 г. Евросоюз стремится сократить данные выбросы до 8 % до 2010 г. Австрия планирует произвести сокращение до 13 %. При страховании автомобиля законодательством введен специальный экологический тариф, составляющий 15 % от обычных ставок. [8]
Для городского движения по-прежнему наиболее перспективными считаются автомобили с КЭУ: бензин + электромотор (гибридные). Современные реалии на нефтяном рынке и экологические проблемы диктуют новые законы и уже сегодня автопроизводители серьезно готовятся к изменениям в этой сфере. [6]
Роль государства в вопросах экологизации автотранспорта особенно красноречива видна на примере США. За последнее десятилетие в США принято ряд законодательных актов, в которых самое пристальное внимание уделяется проблеме улучшения экологической обстановки в городах и населенных пунктах. В их числе: Закон «Об альтернативном моторном топливе», Закон «О чистом воздухе», Закон «Об энергетической политике». На основе этих законов Министерство энергетики США значительно расширило научно-исследовательские работы в секторе потребления энергоресурсов в автотранспорте и разрабатывает новые программы по ускоренному широкомасштабному использованию альтернативных видов топлив. Американские власти обеспечивают покупателям автомобилей с КЭУ всевозможные льготы, лишь бы те внесли свой вклад в улучшение экологии. Чем экологичнее будет автомобиль, тем больше его владелец получит льгот. Как минимум 20 штатов США уже одобрили ряд других поощряющих мер для гибридных автомобилей. В Калифорнии, например, гибридные автомобили имеют право на бесплатную парковку.[13]
Развитие комбинированных энергоустановок Toyota
Популярность автомобилей с комбинированными энергоустановками (КЭУ) растет с каждым годом. Самой популярной моделью является Toyota Prius. Так, по данным Toyota Mototr Corp., к концу 2008 года в мире продано более 1 миллиона автомобилей Prius первого и второго поколения с КЭУ Toyota Hybrid System (THS) и THS II. Toyota планирует значительно снизить себестоимость производства комбинированных силовых установок, что позволит оснастить ими весь модельный ряд марки. Согласно прогнозам компании, станет возможным ежегодный выпуск 1 миллиона автомобилей с КЭУ, начиная с 2010 года. Так компания Toyota, увеличивая свое присутствие на рынке транспортных средств с КЭУ выпустила модель Camry Hybrid.
Toyota Camry Hybrid 2007 года оснащается КЭУ Hybrid Synergy Drive (HSD), которая включает двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электромотор и генератор. Это оборудование интегрировано с трансмиссией на основе планетарного редуктора, что обеспечивает возможность конфигурирования потоков мощности для различных режимов движения. Электрический мотор помогает ДВС во время движения, обеспечивая необходимую мощность во время движения транспортного средства, и также участвует в качестве генератора для подзарядки батарей во время регенеративного торможения. Согласно опубликованной спецификации в пиковых нагрузках электродвигатель обеспечивает мощность 105 кВт (143 л.с.) при 4500 об./мин. КЭУ Camry включает 4 цилиндровый 16 клапанный ДВС объемом 2,4 литра, развивающий 110кВт (147 л.с.) при 6000 об./мин.
Энергоустановка Camry имеет много общего с установкой Prius 2004 года, так как они обе используют THS II. В обеих установках используется электромотор, используемый во всех режимах движения транспортного средства от ускорения до остановки. Оба автомобиля используют генератор для передачи мощности от ДВС к электродвигателю. Оба имеют электронно-управляемую вариаторную трансмиссию (ECVT), которая использует планетарную передачу для управления потоками мощности от ДВС и электромотора. Вариаторная трансмиссия дает возможность управлять ДВС в наиболее эффективном диапазоне моментно-скоростной характеристики, в зависимости от момента и скорости электродвигателя и генератора.
Hybrid Camry используются значительные достижения технологии КЭУ, такие как использование повышенных пиковых мощностей, также уменьшение веса и размеров системы, сравнивая с Prius II. Это в основном относится к системе управления электрической мощностью, инвертору и высокоскоростному синхронному мотору на постоянных магнитах с повышенным напряжением питания.
Блок управления мощностью выполнен в едином конструктиве и состоит из преобразователя напряжения, системы охлаждения, инвертора мотора и инвертора генератора. Система охлаждения находится внутри блока управления мощностью и спроектирована таким образом что, охлаждает как преобразователь напряжения, так и инверторы. По объему 65% занимает инвертор мотора, инвертор генератора и половина системы охлаждения.
Общая схема блока управления мощностью показана на рисунке 1. Блок батарей напряжением 250В является источником мощности системы и подключен к низковольтной части преобразователя напряжения. Конденсатор емкостью 378мкФ и напряжением 500В подключен к индуктивности 212 мкГн между блоком батарей и электронным блоком преобразователя напряжения. Сглаживающий конденсатор емкостью 2098мкФ и напряжением 750В подключен к высоковольтной части преобразователя напряжения. Эта высоковольтная часть служит общая как для электродвигателя, так и для генератора. Напряжение на выходе электронного блока преобразователя напряжения составляет от 250 до 650 В и зависит от условий движения, таких как ускорение, рекуперативное торможение. Этот блок управляется процессором электронного блока управления (ЭБУ) электромотора и генератора и ЭБУ системы THS.
Блок управления инвертором включает в себя два одинаковых микропроцессора, контроллеров преобразования напряжения, две микросхемы Tamagawa AU2802 для определения положения и скорости электромотора и генератора, периферию для CAN интерфейса, инструментарий измерения тока, предохранители и датчики температуры. Блок драйверов инвертора состоит из электроники управления питанием, изолированных ключей и элементов предотвращающих ошибки и превышения по напряжению, току и температуре; датчики на каждом IGBT транзисторе.
В модели Prius инвертор обеспечивает питание кондиционеру, в то время как в модели Camry инвертор кондиционера не расположен рядом с блоком управления мощностью. Понижающий преобразователь напряжения, который преобразует напряжение батареи порядка 200В в 14В - напряжение питания бортовой сети транспортного средства, так же находится в нижней части блока управления мощностью в модели Prius, в Camry же этот преобразователь расположен в модуле батарей. Как видно из таблицы 2, удельная мощность инвертора в Camry увеличилась на 40% (70кВт в сравнении с 50кВт), а мощность преобразователя напряжения 50% при этом вес и объем блока инвертора уменьшился. Это связано в первую очередь с развитием THS, а так же с тем что Camry Hybrid была сделана на основе обычной Camry и возникла необходимость поставить оборудования КЭУ в этот же объем.
Интересно, что масса преобразователя выросла на 38%, а объем, напротив, уменьшился на 31% сравнивая модели Prius и Camry. Это достигается за счет более удачной компановки элементов, что показано на рисунке 2 модель Camry и рисунке 3 модель Prius. Масса блока увеличилась в следствии увеличения пиковой мощности преобразователя с 20кВт до 30кВт.
Движение по городскому европейскому циклу
В основе тягового синергетического агрегата лежит концепция объединения механической и электрической энергии.
Электросинергетический агрегат объединяет отдельные источники энергии имеющие свои преимущества и позволят использовать их в комплексе. Использование электроэнергии для обеспечения вращательного позволяет увеличить КПД системы по преобразованию энергии, а механическую энергию ДВС в качестве источника повышенной мощности и энергоемкости системы. Тяговый синергетический агрегат обеспечивает, как тяговый, так и тормозной момент с рекуперацией энергии в накопитель. [65]
Агрегат содержит первичный ротор 1 с магнитными полюсами 2, статор 3 с обмоткой переменного тока, промежуточный ротор 4, с соединёнными последовательно короткозамкнутыми обмотками, расположенными на внутренней и наружной сторонах промежуточного ротора, подшипниковый щит 5. Первичный ротор совмещён с маховиком теплового двигателя, а вал промежуточного ротора является выходным валом электромеханического силового агрегата.
Тяговый синергетический агрегат состоит из первичного ротора 1, который непосредственно жестко связан с выходным валом ДВС, промежуточного ротора 4 и статора 3.
Тяговый синергетический агрегат в режиме использования механической энергии ДВС работает следующим образом. Первичный ротор 1, непосредственно связанный с выходным валом теплового двигателя, вращается внутри промежуточного ротора 4. Первичный ротор генерирует своей обмоткой с помощью дополнительной обмотки возбуждения статора вращающееся магнитное поле в зазоре между первичным и промежуточным роторами. Это магнитное поле наводит ЭДС в полувитках короткозамкнутой обмотки промежуточного ротора, находящихся на его внутренней стороне, и вызывает протекание тока в полувитках, находящихся на наружной стороне промежуточного ротора. Полувитки внутренней и наружной сторон промежуточного ротора соединены друг с другом последовательно. Поэтому эти токи создают вторичное вращающееся поле и в зазоре между промежуточным ротором и статором, наводящее ЭДС в обмотках статора. Таким образом, промежуточный ротор оказывается связанным магнитным потоком, как с первичным ротором, так и со статором. Вследствие этого возникает возможность трёхстороннего преобразования энергии и создание электромеханического момента, действующего на промежуточный ротор, как со стороны первичного ротора, так и со стороны статора. [65]
Тяговый синергетический агрегат в режиме использования электрической энергии работает следующим образом. Первичный ротор 1, связанный с выходным валом теплового двигателя, в процессе работы не участвует, т.е на обмотки не подается ток возбуждения. При подаче переменного электрического поля на обмотки статора в зазоре между статором и промежуточным ротором возникает вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле наводит ЭДС в полувитках короткозамкнутой обмотки промежуточного ротора, в которой начинают протекать токи. Эти токи создают вторичное вращающееся поле, которое взаимодействует с первичным полем статора. Вследствие чего возникает механический момент. Т.к. статор жестко закреплен, а промежуточный ротор зафиксирован на подшипниках. Возникающий магнитный момент начинает вращать промежуточный ротор. В данном случае работа ТСА упрощается до принципов работы асинхронной машины с коротко замкнутым ротором. [66]
Принципы работы ТСА позволяют осуществлять деятельность не только в качестве движителя, но и в качестве генератора электрической энергии от различных источников механической энергии и как полностью, так и частично. Направление преобразования энергии, а также регулирование величины электромагнитных моментов обеспечивается полупроводниковым преобразователем, соединяющим статорную обмотку с накопителем электроэнергии через АПТ. АПТ - агрегат преобразовательный тяговый включает в себя: инвертор (И), преобразователь напряжения (ПН), преобразователь частоты (ПЧ). Напряжение с ТАБ повышается до необходимой величины, инвертор преобразует постоянное напряжение батареи в переменное, а преобразователь частоты задает необходимую частоту тока. Тяговый синергетический агрегат позволяет бесконтактным способом управлять всеми режимами движения транспортного средства, включая пуск, выбег, рекуперативное торможение и заряд тягового накопителя электроэнергии. В таблице 5.2 представлены основные характеристики ТСА. Буферный источник мощности служит для динамичного демпфирования пиковых нагрузок в фазах разгона и рекуперативного торможения. [52] Буферный источник мощности представлен в виде электрохимического конденсатора фирмы «ЭСМА».[78] Электрохимические конденсаторы относятся к устройствам, заряд которых происходит благодаря накоплению электрической энергии в двойном электрическом слое на границе электронного проводника и электролита. Двойной электрический слой создается поверхностью заряженного проводника и слоем прилежащих к нему ионов электролита. Двойной электрический слой можно рассматривать как конденсатор с двумя обкладками, емкость которого пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Принимая во внимание, что расстояние между обкладками очень мало и измеряется ангстремами, а величина поверхности проводника, например, активированного угля, достигает 1500-2000 кв.м/г, емкость образованного таким образом двойного слоя очень велика и энергия, запасаемая такими конденсаторами, может достигать 50-60 Дж/г. [2]
Тяговая аккумуляторная батарея (ТАБ)
Модуль регистрации испытаний Report, выполненный в виде текстового редактора с формой в виде фиксированного шаблона. Выходные файлы могут сразу выводиться на печать в виде страниц протокола или отчёта по испытаниям, а также заносится в базу данных. Модуль графического редактора испытательных схем Schematic, обеспечивающий документирование принципиальной или функциональной схемы объекта испытаний совместно с измерительными датчиками. Модуль Circuit панели измерительных цепей объекта испытаний. Модуль многоканальной непрерывной и покадровой регистрации и отображения измеряемых величин (многоканальный осциллограф) MultiGraph, производящий запись данных в файлы с расширением .dat; отображение графиков измеряемых величин, а также позволяющий редактировать получаемые данные с помощью широкого спектра функций обработки данных. [73] Модуль Record высокоскоростной записи большого объёма данных непосредственно на жёсткий диск при минимальной загрузке ресурсов компьютера. [74] Набор датчиков тока, напряжения и температуры, имеющих гальваническую развязку от измеряемых цепей. Блок многоканальных цифровых измерений на основе цифрового сигнального процессора со встроенным блоком питания датчиков и компьютера от бортовой сети 24 или 12 В постоянного тока (мощность 120 Вт), обеспечивающий управление вводом-выводом, первичную обработку сигналов, высокоскоростное буферирование данных и передачу их в портативный компьютер для регистрации и обработки. В модуле программно осуществляется выбор диапазонов измерения, частоты дискретизации, конфигурирование входов АЦП и выбор синхронизации АЦП по внешнему синхросигналу или по уровню входного сигнала. Портативный компьютер типа notebook с соответствующими параметрами, обеспечивающими регистрацию, обработку и визуализацию результатов измерений в реальном масштабе времени, а также формирование базы данных результатов испытаний. Набор соединительных кабелей и шлейфов. Стендовые и дорожные испытания автомобиля ПАЗ-3030 с КЭУ и БИМ проходили на базе ООО «ТрансАвтоСервис-М» г. Королев. Алгоритм работы городского микроавтобуса с синергетической энергетической установкой и буферным источником мощности можно описать следующим образом. Автопарк оборудован автоматической зарядной станцией, позволяющей производить заряд ТАБ и БИМ в ночное время и по ночному тарифу. При возвращении в парк автомобиль соединяется с силовой и информационной шиной зарядного устройства. Заряд производится в соответствии с алгоритмом, рекомендованным заводом изготовителем АКБ и БИМ. При этом, т.к. нет ограничения по времени — заряд производится относительно малыми токами и рассчитан на максимальное число циклов работы АКБ. Аналогичная автоматическая зарядная станция может быть установлена и на конечной остановке маршрута.
Автомобиль начинает движение из парка имея максимальный заряд АКБ и БИМ. Фактически осуществляется движение на электротяге от ТАБ. Если требуется значительное ускорение, то ток от АКБ превышает установленный изготовителем максимально рекомендованный ток разряда. В этом случае в работу вступает БИМ. ТАБ выдает максимально допустимый разрядный ток, а остальное берет на себя БИМ. Переключение происходит автоматически под управлением бортовой микрокомпьютерной системы управления (МКСУ). МКСУ контролирует реальный разряд БИМ по напряжению. В случае падения напряжения на БИМ более чем на 50 % происходит автоматическое включение ДВС. Движение микроавтобуса продолжается за счет ДВС. Также ДВС включается при разряде ТАБ до 25 % остаточной емкости. Более низкий разряд не допускается исходя из требования обеспечения необходимых разгонных характеристик.
ДВС отключается при достижении 75 % емкости БИМ. БИМ не заряжается полностью из-за необходимости обеспечения приема рекуперативной энергии в случае торможения.
Рассмотрим движение маршрутного такси по городу г. Королев на примере конкретного маршрута №11. Маршрут согласован с Министерством транспорта Московской области и утвержден заместителем Главы администрации г. Королева. Маршрут городской муниципальный. Протяженность маршрута 4,5 км. Маршрут кольцевой. Начальная и конечная точка маршрута совпадают. Таким образом, общая протяженность маршрута туда и обратно составляет 9 км. Транспортное средство следовало от ст. Болшево. Далее: ул. Гражданская, ул. Станционная, ул. Кирова, д/о «Болшево» и обратно. Максимальная скорость в соответствии с Правилами дорожного движения в городе не превышала 60 км/час. В то же время на пути следования имелись дорожные знаки ограничения скорости в районе пешеходных переходов. Время работы маршрутного такси с 7-00 до 22-00.
На данном графике, полученным с помощью измерительно-вычислительного комплекса «i-LAB» [71], синим цветом отмечен график пробега S в метрах. Горизонтальные участки графика соответствуют промежуточным и конечным остановкам. Более длительная стоянка на конечной остановке д/о «Болшево». На весь путь от ст. Болшево до д/о «Болшево» и обратно в среднем за рабочую смену занимает 0,5 часа. В утренние и вечерние часы время стоянки на конечных остановках меньше. В середине дня - больше. На графике показаны данные близкие к средним.
Черным цветом отображены моменты включения, работы и выключения ДВС. Алгоритм включения описан в 6.2.1. Разгонная динамика автомобиля требует больших токов от БИМ. Графики токов ТАБ и БИМ описаны в 6.2.4.
