МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Казанский государственный энергетический университет»

МАТЕРИАЛЫ ДОКЛАДОВ

XII международной молодежной

НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

«ТИНЧУРИНСКИЕ ЧТЕНИЯ»

26–28 апреля 2017 г.

Казань

В трех томах

Под общей редакцией ректора КГЭУ

Э.Ю. Абдуллазянова

Том 1

Казань 2017

УДК 371.334

ББК 31.2 + 31.3 + 81.2

М34

Рецензенты:

доктор технических наук, профессор Казанского национального исследовательского технологического университета А.Н. Николаев;

кандидат технических наук, проректор по научной работе Казанского государственного энергетического университета Э.В. Шамсутдинов

М34

Материалы докладов XII Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» / под общ. ред. ректора КГЭУ Э.Ю. Абдуллазянова. – В 3 т.; Т. 1. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2017. – 440 с.: ил. ISBN 978-5-89873-480-0 (т. 1) ISBN 978-5-89873-483-1

В сборнике представлены тезисы докладов, в которых изложены результаты научно-исследовательской работы молодых ученых, аспирантов и студентов по проблемам в области тепло- и электроэнергетики, ресурсосберегающих технологий в энергетике, энергомашиностроения, инженерной экологии, электромеханики и электропривода, фундаментальной физики, современной электроники и компьютерных информационных технологий, экономики, социологии, истории и философии.

УДК 371.334

ББК 31.2 + 31.3 + 81.2

Редакционная коллегия:

канд. техн. наук Э.Ю. АБДУЛЛАЗЯНОВ (гл. редактор); канд. техн. наук Э.В. ШАМСУТДИНОВ (зам. гл. редактора); д-р пед. наук, проф. А.В. ЛЕОНТЬЕВ; д-р техн. наук, проф. В.К. ИЛЬИН; д-р хим. наук, проф. Н.Д. ЧИЧИРОВА; д-р техн. наук, проф. И.В. ИВШИН; канд. физ.-мат. наук, доцент Ю.Н. СМИРНОВ; канд. полит. наук, доцент А.Г. АРЗАМАСОВА

Материалы докладов публикуются в авторской редакции.

Ответственность за содержание тезисов возлагается на авторов

ISBN 978-5-89873-480-0 (т.1) ISBN 978-5-89873-483-1

© Казанский государственный энергетический университет, 2017

Пленарные доклады

УДК 537.531

Проблемы электромагнитной безопасности электромобилей

НИКОЛАЕВ П.А., д-р техн. наук, доцент, гл. специалист службы технического развития ПАО «АвтоВАЗ», г. Тольятти

В настоящее время все ведущие автопроизводители активно занимаются разработками транспортных средств с альтернативными источниками энергии. Наиболее перспективным направлением здесь являются электромобили. Несмотря на ряд существующих трудностей в их создании, данный вид транспорта в будущем займет основную долю выпуска в производстве. Его преимуществами в сравнении с традиционными автомобилями, работающими на углеводородных топливах, являются более высокие показатели экологичности, меньший акустический шум, дешевая себестоимость энергоносителей и высокий КПД двигателя. Уже сейчас существуют серийные модели электромобилей, например Nissan Leaf, Ford Focus Electric, Volkswagen e-Golf и Tesla Model S. Отечественный автопром также имеет опыт разработок и производства электромобилей. В 2013 г. партия электро­мобилей LADA Ellada была поставлена таксопарку в г. Кисловодске.

Ожидаемое доминирование электромобилей поднимает вопросы их безопасности. С учетом высокой интеграции бортового электрообору-дования одним из важных направлений является электромагнитная безопасность данного вида транспорта.

На современном этапе автомобили, как сложные подвижные объекты, рассматриваются как источники и как рецепторы электро-магнитных помех. Исследования ведутся по направлениям: электромагнитное взаимодействие автомобильного транспорта с внешней средой и внутрисистемное электромагнитное взаимодействие бортового электрооборудования.

Очевидно, что вопросы обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) электромобилей сложнее, чем автомобилей с бензиновыми двигателями, так как появляются дополнительные бортовые устройства, функционально отвечающие за заряд тяговой батареи и преобразование уровней напряжения. Поэтому и подход к обеспечению электромагнитной безопасности электромобилей должен быть более комплексным. В ее основе должна лежать нормативная база, определяющая требования и порядок проверки по параметрам ЭМС. Сейчас на законодательном уровне, выраженном в виде государственных стандартов, такая нормативная база для электромобилей отсутствует. В Европе разработан документ Regulation № 10, но его содержание не достаточно полно учитывает существующую реальную электромаг-нитную обстановку. Пробелы здесь связаны прежде всего с областью обеспечения помехоустойчивости к внешним электромагнитным полям естественного и техногенного происхождения.

С одной стороны, современное бортовое электрооборудование реализуется на базе микропроцессорной техники, использует сложное программное обеспечение, объединено в единую сеть и работает в тесной взаимосвязи между собой. Сбой одной системы может повлечь нарушение работоспособности другой. С другой стороны, кроме естественных источников электромагнитных помех, среди которых самым мощным является разряд молнии, усложняется техногенная электромагнитная обстановка. Непрерывно расширяется спектр используемых радиочастот. Растет количество различных мобильных и стационарных радио-передающих устройств. В совокупности все это увеличивает варианты поражаемости электромобиля электромагнитными помехами. Опыт показывает, что диапазон отклонений от нормальной работо-способности бортового электрооборудования лежит в области от незначительного изменения какого-либо параметра до потери управляемости и изменения траектории движения в целом. К наиболее существенным последствиям могут привести нарушения работоспо-собности электрооборудования, связанного с безопасностью электромобиля.

Нарушение работоспособности электромобиля может поставить под угрозу безопасность водителя, пассажиров, а также общество и привести к значительному социально-экономическому ущербу. Поэтому проблема ЭМС, в частности обеспечения помехоустойчивости к внешним электромагнитным воздействиям, является очень важным направлением развития перспективных направлений автомобильной промышленности в области электротранспорта.

Непрерывное усложнение внешней электромагнитной обстановки накладывает особые требования по параметрам ЭМС для транспорта. Любой электромобиль может эксплуатироваться достаточно длительное время. Этот период может достигать более десяти лет. За это время происходит старение его узлов и агрегатов, т.е. снижается его надежность. Кроме этого, за счет появления новых стационарных и мобильных радиопередающих систем непрерывно усложняется и внешняя электромагнитная обстановка. Взяв за основу статистику по автомобилям, работающим на углеводородных топливах, можно сделать вывод, что большое количество эксплуатируемых автотранспортных средств, большой процент из которых составляют зарубежные автомобили, не соответствует параметрам ЭМС. Поэтому концепция обеспечения помехоустойчивости электромобилей должна учитывать запас, обеспечи-вающий нормальную работоспособность транспорта в процессе длительной эксплуатации и усложнения внешней электромагнитной обстановки.

Важным этапом проверки параметров ЭМС являются многоуровневые испытания. Проверка компонентов позволяет выявить потенциальные проблемы совместимости. Тестирование отдельных изделий дает возможность доработать их до момента интеграции в электромобиль. Полномасштабные испытания позволяют провести интегральную оценку ЭМС электрооборудования, работающего в составе единого комплекса.

Для более полной оценки электромобилей по параметрам ЭМС в настоящее время необходимо разрабатывать и внедрять дополнительные виды испытаний, такие как испытания на устойчивость: к удаленному грозовому разряду, к электрическому и магнитному полю промышленной частоты, к электромагнитным переходным процессам линий электро-передач, а также к сверхширокополосному электромагнитному воздействию.

Все рассмотренные вопросы необходимо прорабатывать совместно предприятиям автомобильной отрасли и организациям, занимающимся научными исследованиями в областях электроэнергетики, и наработанные предложения выносить на законодательное утверждение.

В настоящее время в России только на Волжском автомобильном заводе имеется специализированный ЭМС-центр. Его база позволяет проводить широкий, но не достаточный комплекс работ по обеспечению электромагнитной безопасности электромобилей. В центре проводятся испытания изделий и автомобилей на соответствие национальным и международным стандартам. Разрабатываются специализированные методики испытаний, по которым всесторонне проверяется работоспособность изделий электрооборудования, как в отдельности, так и в составе автотранспортного средства. Несмотря на имеющийся потенциал, создание полностью укомплектованного ЭМС-центра – экономически сложная задача для одного предприятия. Наиболее реализуемый подход видится в создании при государственном участии на каждом предприятии автомобильной отрасли лаборатории со специализированной направленностью. Это позволит в полном объеме проводить испытания всех автотранспортных средств в рамках взаимного сотрудничества, тем самым решая проблемы и обеспечивая электромагнитную безопасность автотранспортных средств, работающих на электрической тяге.

УДК 004.3