Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка научно-технических решений компонентов мобильных зарядных устройств для аккумуляторных батарей гибридного и электрического приводов городского грузового и пассажирского автомобильного транспорта

Номер контракта: 14.577.21.0154

Руководитель: Келлер Андрей Владимирович

Должность: Начальник управления научной и иновационной деятельности

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет"(национальный исследовательский университет)

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
аккумулятор, аккумуляторная батарея, быстрая зарядка, зарядный преобразователь, источники тока, инвертор, электромобиль, гибридная силовая установка.

Цель проекта:
Использование электрической тяги в транспортных средствах требует наличия аккумуляторных батарей, устройств их заряда и заправочных станций. В связи с существенной разницей в характеристиках аккумуляторов и параметрах локальных энергосетей заправок электротранспортное средство должно иметь стационарное или мобильное устройство заряда с автоматическим определением состояния заряда батарей и мощности питающей сети. При этом время заряда батарей должно быть максимально сокращено. Цель проекта - разработка установки скоростной зарядки аккумуляторов (УСЗА) грузового автотранспорта c улучшенными эксплуатационными показателями Основные задачи: - разработка схемотехники и конструкции зарядного преобразователя и системы управления зарядом; - разработка алгоритмов быстрого заряда аккумуляторных батарей с автоматической адаптацией выходной мощности к мощности сети; - изготовление и экспериментальные исследования стационарного и мобильного макетов установок скоростной зарядки.

Основные планируемые результаты проекта:
Основные ожидаемые результаты проекта: обзор и анализ литературы, мат.модель аккумуляторных батарей и УСЗА, 3D модели узлов и систем, КД на стационарный и мобильный макеты УСЗА, программная документация, алгоритмы заряда и диагностики аккумуляторных батарей и мощности сети, программы и методики испытаний, макет УСЗА и стенд для его испытаний, результаты исследовательских испытаний макета УСЗА проект ТЗ на ОКР, плановые отчеты (в т.ч. о патентных исследованиях).
Основные характеристики УСЗА:
Стационарное и мобильное исполнение
Авто-определение состояния заряда батарей и мощности сети
Выходное напряжение, В 600 - 800
Выходной ток, А 0 – 100
Скорость изменения выходного тока не более, А/с 10
Максимальная мощность заряда, кВт 60
Входное напряжение линейное, В 342 – 399
Входной ток линейный, А не более 170
Частота питающей сети, Гц 48 – 60
Входное напряжение при зарядке от однофазной сети 220 В 176 – 244
Коэффициент мощности, не менее 0,98
КПД, не менее 0,95

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечный продукт по ПНИЭР - макет установки скоростной зарядки аккумуляторов (стационарная и мобильная версии).
Научная новизна выполняемой исследовательской работы обеспечивается за счет применения комплексных методов исследований:
- разработанные математические модели учитывают процессы, происходящие во всех элементах, участвующих в процессах заряда и разряда;
- создаваемый макет УСЗА является устройством ускоренного заряда с предварительным авто-определением состояния заряда аккумуляторных батарей и мощности сети благодаря конструктивным и программным особенностям;
- особый алгоритм ускоренного поэтапного заряда позволяет путем капельного импульсного заряда-разряда реанимировать переразряженные элементы батарей, в процессе основного заряда стабилизировать напряжения заряда на элементах, посредством финального капельного заряда заряжать элементы до уровня состояния 100%.
Сопоставление результатов с разработками мирового уровня: Ближайший аналог DC Quick Charger TD0EV00004E (Eaton, USA) - мощность 50 кВт, масса 350 кг). Новизна отечественной разработки: более высокая мощность 60 кВт, малая масса (50 кг), варианты мобильного и стационарного исполнения, авто-определение состояния заряда батарей, авто-определение мощности сети.
Путь достижения заявленных результатов - выполнение запланированных работ согласно плану-графику ПНИЭР. Ограничений и актуальных рисков в проекте не выявлено.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области применения результатов в виде компонентов оборудования: производство автотранспорта (АвтоВАЗ, КамАЗ, ГАЗ и др.), производство городского и общественного транспорта (троллейбусов, трамваев), производство энергетического оборудования и электростанций и др.
Технические решения могут быть внедрены в стабилизаторы тока и напряжения, импульсные источники питания, электромобили и электротранспорт, источники резервного и бесперебойного питания, автономные электростанции, сварочные инверторы и установки по нанесению гальванопокрытий, набортную аппаратуру транспортных средств спец.назначения.
Результаты проекта помогут ускорить внедрение экологически чистого электротранспорта, повысить срок службы аккумуляторных батарей и сократить время заряда.
Результаты проекта позволят оптимизировать электротранспортную логистику, повысить эффективность использования коммерческого и личного электротранспорта.

Текущие результаты проекта:
Полученные результаты ПНИЭР в 2014-2015:
- Мат.модель заряда-разряда АБ;
- Алгоритм ускоренного заряда и диагностики АБ и мощности сети;
- Эскизная КД макета УСЗА;
- Обоснование влияния времени заряда на ресурсные характеристики АБ;
- Опубликовано 2 статьи в изданиях Scopus;
- Подана 1 патентная заявка.