научная статья по теме ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ В ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЯХ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ Комплексное изучение отдельных стран и регионов

Текст научной статьи на тему «ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ В ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЯХ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ»

ENERGY AND ECOLOGY

Статья поступила в редакцию 29.01.13. Ред. рег. № 1537 The article has entered in publishing office 29.01.13. Ed. reg. No. 1537

УДК 629.013

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ В ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЯХ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Р.Ю. Илимбетов, Е.В. Соломин, А.М. Астапенко, А.В. Баканов

ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ) 454080 Челябинская обл., г. Челябинск, проспект Ленина, 76 Тел./факс: +7 (351) 267-99-00, центр информации и связей с общественностью E-mail: press@susu.ac.ru

Заключение совета рецензентов 04.02.13 Заключение совета экспертов 07.02.13 Принято к публикации 11.02.13

В статье рассматривается принцип действия и конструкция электромеханической трансмиссии, обеспечивающей улучшение экологических и экономических показателей грузовых автомобилей.

Ключевые слова: загрязнение окружающей среды, электромеханическая трансмиссия, мотор-колесо, суперконденсаторы, грузовой автомобильный транспорт.

APPLICATION OF ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION IN COMMERCIAL VEHICLES FOR IMPROVEMENT OF ENVIRONMENTAL PERFORMANCE

R.Y. Ilimbetov, E.V. Solomin, A.M. Astapenko, A.V. Bakanov

FGBOU VPO "South Ural State University" (NIU) 454080 Chelyabinsk region, Chelyabinsk, Lenin Ave., 76 Tel/fax: +7 (351) 267-99-00, Center of information and public relations, E-mail: press@susu.ac.ru

Referred 04.02.13 Expertise 07.02.13 Accepted 11.02.13

The paper describes the principle of operation and design of electromechanical transmission, which provides the improvement of environmental and economic performance of commercial vehicles.

Keywords: environmental contamination, electromechanical transmission, motor-wheel, super capacitors, commercial vehicles.

Сведения об авторе: к.т.н., заведующий кафедрой "Электрооборудование и электронные системы автомобилей и тракторов" Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, Российская Федерация)

Образование: Челябинский государственный агроинженерный университет (Челябинск, Российская Федерация). Профессия: инженер-механик. Специальность: применение электрической энергии в сельском хозяйстве.

Область научных интересов: информационно-измерительные системы автомобилей и тракторов, электронные системы управления автомобилями, современные и перспективные электронные системы автомобилей и тракторов, электрооборудование транспортной техники, основы и принципы технических решений гибридных автомобилей и электромобилей. Публикации: 15

Сведения об авторе: к.т.н., доцент кафедры "Электротехника и возобновляемые источники энергии" Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, Российская Федерация), Образование: Будапештский технический университет (Будапешт, Венгрия). Профессия: инженер-механик. Специальность «Робототехника, маркетинг». Московский станкоинструментальный институт (Москва, РФ). Профессия: инженер-электромеханик. Специальность «Электроника в робототехнике» Область научных интересов: возобновляемые источники энергии (ветроэнергетические установки, фотоэлектрические преобразователи, солнечные коллекторы, малая гидроэнергетика, биогазовые электростанции); энергосберегающая техника (светодиодное освещение, тепловые аккумуляторы, лучистые электронагреватели, тепловые насосы на низкопотенциальной теплоте); электрические машины (двигатели, генераторы); робототехнические системы и комплексы; бизнес-планирование выпуска продукции в перечисленных областях; бизнес-модели; маркетинг, менеджмент, организация производства и коммерциализация. Публикации: 72

Рафаэль Юрикович Илимбетов

Евгений Викторович Соломин

88

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 05 (125) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

1SJA1

Алексей Михайлович Астапенко

Сведения об авторе: аспирант кафедры "Электрооборудование и электронные системы автомобилей и тракторов" Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, Российская Федерация), Образование: Южно-Уральский государственный университет (Челябинск, Российская Федерация). Профессия: инженер. Специальность «Электрооборудование автомобилей и тракторов». Область научных интересов: электрические машины (двигатели, генераторы); робототехнические системы и комплексы; гибридные технологии и разработки в автомобилестроении; автомобильная электроника; программирование микропроцессорных систем. Публикации: 11

Сведения об авторе: студент кафедры "Электрооборудование и электронные системы автомобилей и тракторов" Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, Российская Федерация),

Область научных интересов:

автомобильная электроника.

Публикации: 2

Александр Владимирович Баканов

гибридные технологии и разработки в автомобилестроении;

Введение

Эксплуатация грузового автомобильного транспорта в крупных городах сопряжена со множеством проблем. На долю грузового автомобильного транспорта приходится

значительная часть общего количества загрязняющих атмосферу города выбросов. Серьезными проблемами также являются производимый транспортом шум и заторы на улицах города.

Из графика, представленного на рис. 1, видно, что на транспорт приходится большая часть загрязнений атмосферы окислами углерода [1].

экологическими показателями: более 75% грузовой техники не удовлетворяют нормам ЕВРО-2 (рис. 2) [1].

— ___

Транспорт

Промышленные

процессы Л

Сжигание мусора,сжигание топлиеэ и прочие процессы

Рис. 1. Изменение годового выброса СО2 в атмосферу за период с 2000 по 2011 г.

Fig. 1. CO2 annual atmospheric emission fluctuation in 2000-2011

Двигатель внутреннего сгорания, приводящий автомобили в движение уже второе столетие, плохо пригоден для городского цикла. С увеличением загрузки городских улиц средняя скорость движения становится все меньше, а расход топлива и количество токсичных выбросов, наоборот, растут.

Надо заметить, что в России большая часть автопарка грузовых автомобилей на сегодняшний день состоит из транспорта с низкими

Рис. 2. Структура российского парка грузовых автомобилей по нормам токсичности за 2010 год Fig. 2. The structure of Russian commercial vehicle fleet per toxicity rates in 2010

Создать оптимальный с точки зрения расхода топлива и токсичности отработавших газов режим работы ДВС, а также уменьшить потери энергии при торможении грузовых автомобилей могут гибридные силовые установки, разработки которых ведутся во всем мире на протяжении уже многих десятилетий.

Основным вектором развития

автомобилестроения в последнее время являются электромеханические гибриды, представляющие собой комбинацию двигателя внутреннего сгорания, одной или нескольких электромашин и электрических накопителей - аккумуляторных батарей или суперконденсаторов. Применение аккумуляторных батарей гораздо меньшей емкости, чем в электромобилях, снизила остроту проблемы утилизации использованных аккумуляторов, что также является актуальным выбором в решении экологических проблем [2].

Трансмиссия автомобиля состоит из механизмов и узлов, предназначенных для передачи крутящего

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 05 (125) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013

BS

момента от коленчатого вала двигателя к ведущим (в большинстве случаев задним) колесам автомобиля.

Благодаря замене механической трансмиссии на электромеханическую возможно понизить стоимость компонентов для сборки, расход топлива, уровень шума. Так же повышается комфортность вождения за счет исключения из конструкции трансмиссии коробки переключения передач.

Многие мировые лидеры грузового автомобилестроения переходят или уже перешли от механических трансмиссий к электромеханическим (MAN, VOLVO, DAF, IVECO и др.) [3]. Российские автопроизводители также заинтересованы в исследованиях, аналитических обзорах и разработках на тему адаптации электромеханической трансмиссии для отечественных грузовых автомобилей.

Электромеханическая трансмиссия состоит из следующих основных компонентов: электрического генератора, тягового электродвигателя (или нескольких), электрической системы управления, соединительных кабелей (рис. 3) [4].

сочетаются, так как низкий крутящий момент двигателя внутреннего сгорания (в нижнем диапазоне частоты вращения) идеально дополняется более высоким крутящим моментом электродвигателя (рис. 4). Другие преимущества заключаются в отсутствии стартера и генератора (в зависимости от выбранной гибридизации), так как их функции в этом случае выполняют электродвигатели. Кроме того, регенерация энергии торможения может минимизировать износ тормозных механизмов [4].

Рис. 3. Основные компоненты электромеханической трансмиссии

Fig. 3. Main components of electromechanical transmission

До недавнего времени, проблемой для внедрения электромеханической трансмиссии в конструкции автомобилей являлась высокая стоимость подобных схем, вызванная, в частности, ценой на силовую электронику, электрические машины и накопители электроэнергии. Однако в настоящее время разработаны как экономически оправданные преобразовательные силовые устройства и электрические машины для автотранспорта, так и эффективные накопители электрической энергии. Все это позволяет создать экономически оправданную систему электромеханической трансмиссии.

Преимущества электромеханической трансмиссии

Преимущества гибридного привода (рис. 3) заключаются, прежде всего, в низком расходе топлива, а также в том, что электродвигатель смягчает все неблагоприятные рабочие диапазоны ДВС. Кроме того, мощностные характеристики используемого электродвигателя и ДВС прекрасно

Рис. 4. Графики характеристик крутящего момента электродвигателя и ДВС

Fig. 4. Parameter curves of rotation torque of electric motor and ICE

Достоинством электромеханических трансмиссий является обеспечение наиболее широкого диапазона автоматического изменения крутящего момента и силы тяги, отсутствие жёсткой кинематической связи между агрегатами электромеханической

трансмиссии, что позволяет создать различные компоновочные схемы.

Варианты компоновки электромеханической трансмиссии

При модернизации трансмиссии трехосного грузов

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком