2. Автобус с кэу большого класса
Предприятия Российского электротехнического концерна «РУСЭЛПРОМ» - ООО «Русэлпром - Электропривод» и ОАО «НИПТИЭМ» по заказу ООО «ЛиАЗ» (дивизион «Автобусы» группы «ГАЗ») выполнили разработку комплекта тягового электрооборудования для городского маршрутного автобуса на основе новой модели низкопольного городского автобуса ЛиАЗ-5292. В ходе разработки пройдены необходимые этапы математического моделирования, разработки схемотехники и конструкции комплекта тягового электрооборудования (КТЭО), выполненного последовательной схеме: генератора, тягового двигателя, силовой и управляющей электроники, вспомогательных систем питания и охлаждения. Создан испытательный стенд для наладки и испытаний силовой электроники, электрических машин, отработки алгоритмов управления, программного обеспечения контроллеров электропривода и контроллера верхнего уровня для оптимального управления потоками мощности дизеля и накопителя в режимах тяги и торможения. Изготовлены и испытаны на стенде все составные части КТЭО и весь комплект в целом, включая накопитель энергии, выполненный на основе суперконденсаторов фирмы Maxwell.
ородской автобус с КТЭО РУСЭЛПРОМ удовлетворяет как современным, так и перспективным требованиям: по экологичности работы транспортных средств не ниже Евро-4 по Правилам ЕЭК ООН № 49 (04); по экономичности – будет иметь транспортную норму расхода топлива не более 30 л/ 100 км при движении в городском цикле ( экономия не менее 25% по сравнению с базовым автобусом); по управляемости и комфортности – превышать базовый автобус по плавности разгона и торможения, характеристикам управляемости, шумности работы; по показателям надежности – иметь среднюю наработку на отказ не менее 100000 часов, вероятность безотказной работы КТЭО за время наработки 1000 часов не менее 0,995 при экспоненциальном законе распределения отказов по времени. Разработанный для автобуса ЛиАЗ-5292 КТЭО включает: - тяговый асинхронный генератор (мотор – генератор) переменного тока (М-Г); - тяговый асинхронный двигатель (ТАД); - силовые преобразователи с микропроцессорной системой управления (СП) для АМ-Г и ТАД; - буферный накопитель на основе электрохимических конденсаторов (ЭК) -суперконденсаторов; - контроллер верхнего уровня для управления потоками мощности и тягой с органами управления и отображения информации в кабине водителя; - тормозной резистор с чоппером; - систему питания собственных нужд оборудования КТЭО. *) Примечание: Силовые преобразователи, тормозной чоппер с микропроцессорными системами управления и системой питания собственных нужд размещены в едином блоке силовой электроники (БСЭ). Компоненты гибридного привода РУСЭЛПРОМ Функциональная схема взаимодействия составных частей комплекта тягового электрооборудования, выполненного по последовательной схеме, имеет следующий вид:
Желтыми стрелками показано направление потоков мощности при разгоне и движении автобуса, коричневым цветом – направление потоков мощности при торможении и остановке, а также при запуске ДВС от накопителя энергии при помощи М-Г. Рассмотрим аргументы в выборе устройств для реализации отдельных элементов КТЭО. В качестве АМ-Г и ТАД разработаны, изготовлены и испытаны асинхронные машины. Предпочтение отдано асинхронным низковольтным трехфазным двигателям, так как они простоты по конструкции и обладают уникальными эксплуатационными качествами: имеют большой срок службы, просты в обслуживании и ремонте, отсутствие подвижных электрических контактов обуславливает их высокую надёжность. В качестве силовых преобразователей - СП М-Г и СП ТАД использованы интеллектуальные интегральные модули трехфазного мостового преобразователя SKAI фирмы Semikron. В состав силового интеллектуального модуля входят силовые ключи на IGBT-транзисторах с антипараллельными FRD-диодами, схемы защиты силовых ключей и формирователи импульсов управления (интеллектуальные драйверы), конденсатор шины постоянного тока, датчики тока, напряжения и температуры. Силовые ключи и технология прижимного контакта фирмы Semikron имеют лучшие характеристики в своем классе и лучшие показатели надежности, устойчивости к энерготермоциклам, что особенно важно для транспортных применений. Модуль имеет чрезвычайно малую внутреннюю паразитную индуктивность, что позволяет строить на нем преобразователь с повышенным напряжением звена постоянного тока (до 900В при IGBT на 1200В). Уникальная конструкция модуля SKAI, специально разработанного для применения в системе тягового привода на автотранспорте, имеет лучшее соотношение цена / качество и позволяет строить преобразователь с возможностью изменения направления передачи мощности – возбуждение асинхронного генератора, управление генератором в режиме двигателя при пуске дизеля и при торможении автобуса, управление тягой асинхронного двигателя и его генераторным режимом при торможении автобуса.
Билет 5.
Развитие технологий систем активной безопасности (АБС, ПБС, курсовая устойчивость, автоматизация управления осветительными приборами и др.)
Основным предназначением систем активной безопасности автомобиля является предотвращение аварийной ситуации. Применение систем активной безопасности позволяет в различных критических ситуациях сохранять контроль над автомобилем или, другими словами, сохранить курсовую устойчивость и управляемость автомобиля.
Под курсовой устойчивостью понимается способность автомобиля сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим занос и опрокидывание.
Управляемость заключается в способности автомобиля двигаться в заданном водителем направлении.
Тормозная система является важнейшим средством обеспечения активной безопасности автомобиля. На легковых и ряде грузовых автомобилей применяются различные устройства и системы, повышающие эффективность тормозной системы и устойчивость при торможении: усилитель тормозов, антиблокировочная система, усилитель экстренного торможения и др.
Наиболее известными и востребованными системами активной безопасности являются:
антиблокировочная система тормозов;
антипробуксовочная система;
система курсовой устойчивости;
система распределения тормозных усилий; (программное расширение АБС)
система экстренного торможения;
электронная блокировка дифференциала.
Перечисленные системы активной безопасности конструктивно связаны и тесно взаимодействуют с тормозной системой автомобиляи значительно повышают ее эффективность.
Имеются также вспомогательные системы активной безопасности (ассистенты), предназначенные для помощи водителю в трудных с точки зрения вождения ситуациях.
Особое место среди систем безопасности занимают превентивные системы безопасности.
При экстренном торможении автомобиля возможна блокировка одного или нескольких колёс. В этом случае весь запас по сцеплению колеса с дорогой используется в продольном направлении. Заблокированное колесо перестает воспринимать боковые силы, удерживающие автомобиль на заданной троектории, и скользит по дорожному покрытию. Автомобиль теряет управляемость и малейшее боковое усилие приводит его к заносу.
Антиблокировочная система тормозов (АБС, ABS, Antilock Brake System) предназначена предотвратить блокировку колес при торможении и сохранить управляемость автомобиля. Антиблокировочная система не уменьшает длину тормозного пути, а повышает эффективность торможения на различном дорожном покрытии. Система АБС устанавливается в штатную тормозную системуавтомобиля без изменения ее конструкции.
Наиболее перспективной является антиблокировочная система тормозов с индивидуальным регулированием скольжения колеса. Индивидуальное регулирование позволяет получить оптимальный тормозной момент на каждом колесе в соответствии с дорожными условиями и, как следствие, минимальный тормозной путь.
Антиблокировочная система имеет следующее устройство: датчики угловой скорости колёс; датчик давления в тормозной системе; блок управления; гидравлический блок; контрольная лампа на панели приборов.