Реєстраційний номер
0824U002550, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
23-07-2024
Статус
Захищена
Назва роботи
Підвищення ефективності експлуатації автомобільного електротранспорту з використанням зарядних станцій постійного струму
Здобувач
Багач Руслан Володимирович,
Керівник Гнатов Андрій Вікторович
Опонент Далека Василь Хомич
Опонент Дембіцький Валерій Миколайович
Рецензент Сараєв Олексій Вікторович
Рецензент Холодов Михайло Павлович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Харківський національний автомобільно-дорожній університет
Опис
Дисертація присвячена підвищенню енергетичних показників зарядний станцій електромобілів з батареями літій-іонного типу. Розглянуто вимоги міжнародних стандартів щодо класифікації зарядних станцій за потужністю. Виділено і класифіковано чотири типи зарядних станцій, з яких перший тип – описує процес заряду електромобіля безпосередньо від однофазної мережі живлення; другий тип відрізняється від першого наявністю електричного захисту; третій тип – заряд електромобіля трифазною напругою змінного струму; четвертий тип – заряд постійним струмом та великою потужністю, що дозволяє швидше проводити процес заряду. Проаналізовано вимоги вітчизняних та міжнародних стандартів щодо електромагнітної сумісності, а саме норми емісії вищих гармонік струмів, спожитих зарядними станціями. Проведено огляд технічних характеристик акумуляторних батарей, особливості алгоритму їх заряджання, що висувають вимогу автоматичного регулювання вихідної напруги та вихідного струму зарядної станції. Представлено класифікацію електромобілів і проведено огляд технічних характеристик акумуляторних батарей та їх систем заряду. Найбільш перспективними є літій-іонні акумулятори. Вони мають такі переваги: високий ККД в процесі заряду-розряду та високу щільність електричної енергії (кВт·год/кг). Проведено аналіз схем напівпровідникових перетворювачів зарядних станцій, який показав, що питання покращення енергоефективності зарядних станцій електромобілів є актуальним.
Як перетворювач зарядної станції запропонована схема трифазного активного чотириквадрантного випрямляча. Перевагами даного перетворювача є можливість заряду батареї в режимі CC-CV (постійний струм-постійна напруга), можливість роботи з коефіцієнтом потужності близьким до одиниці (PF≥0.99), низький рівень емісії вищих гармонік (THDI ≤5%), можливість двонаправленої передачі електроенергії та можливість компенсації реактивної потужності та вищих гармонік в електричній мережі. В дисертації проведено дослідження електромагнітних процесів в зарядному перетворювачі та літій-іонній батареї електромобіля, питання побудови системи автоматичного регулювання процесів заряду та розряду батареї, аналіз запасу стійкості синтезованої системи автоматичного регулювання, питання аналізу втрат потужності в перетворювачі та шляхів зниження власних втрат потужності. Розглянута дворівнева та трирівнева топологія зарядного перетворювача.
Актуальність дисертаційної роботи визначається необхідністю вирішення науково-практичного завдання з удосконалення методів підвищення екологічності, енергоефективності, безпеки та зручності експлуатації зарядних станцій електромобілів з батареями літій-іонного типу.
Електрифікація автомобільного транспорту в даний час є одним з основних трендів розвитку світової автомобільної галузі. Розробці електромобілів та зарядних станцій приділяється значна увага дослідниками та виробниками. Майже всі міжнародні автомобільні корпорації (BMW, Opel, Mercedes, Tesla, Nissan) інвестують суттєві кошти в розвиток електромобілебудування. У 2015 р. частка електромобілів в світовому автопарку складала лише 0,1 %, але за прогнозами до 2030 р. становитиме близько 10 %, а до 2040 р. – близько 50 % . Це пов’язано з тим, що практично у всьому світі електроенергія на сьогодні є найдешевшим енергоресурсом. Так, наприклад, електромобілі Tesla на 100 км в середньому споживають 17 кВт·год, в той час, як «бензинові» автомобілі в середньому споживають 7 літрів палива на 100 км. В Україні на 2024 р. електроенергія коштує 2,64 грн за 1 кВт·год, а паливо в середньому – 54,4 грн. за літр. Крім того, значною перевагою електромобілів є вища екологічність та економічність експлуатації.
Одним з ключових елементів, що визначає перспективи розвитку електромобілів, є тенденція зниження вартості акумуляторних батарей. Саме від техніко-економічних параметрів акумуляторної батареї в найбільшій мірі залежить, з одного боку, потенційна дальність пересування електромобілів на одній зарядці, з іншого боку – різниця в ціні з традиційними автомобілями з ДВЗ. До недавнього часу значним недоліком електромобілів була висока вартість літій-іонних батарей. Проте існує тенденція зменшення вартості літій-іонних батарей [46]. Так за прогнозами на 2030 р. вартість 1 кВт·год в літій-іонному накопичувачі знизиться на 35% і буде коштувати 62 $.
Дата реєстрації
2024-07-12
Додано/оновлено в НРАТ
2024-07-12 / 2026-07-01
