CC BY
17
Plahina Ekaterina Alexandrovna, student, sc-afadr@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 629.113
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЯГОВО-СКОРОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСКУРСИОННЫХ МИКРОАВТОБУСОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
Э.А. Оганян
Работа посвящена анализу тягово-скоростных показателей экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом. Разработано программное обеспечение для исследования данных показателей. Установлены закономерности изменения требуемых тягово-скоростных показателей для различных конструкций миркоавтобусов с электрическим приводом.
Ключевые слова: электромобиль, миркоавтобус, тягово-скоростные показатели, методика расчета.
В настоящее время стремительными темпами развиваются конструкции силовых установок автомобилей с электрическим приводом, которые можно рассматривать как альтернативу транспортным средствам (ТС) c двигателем внутреннего сгорания (ДВС) [1-3]. Данная тенденция связна с развитием новых технологий, которые делают производство и эксплуатацию электромобилей дешевле, а также с постоянным ростом цен на топливо для традиционных автомобилей и ухудшением экологической обстановки, вызванной массовыми выбросами вредных веществ ДВС автомобилей [14].
Несмотря на большое количество работ, посвященных совершенствованию конструкции и эксплуатации электромобилей, исследованиям выбора тяговой системы электромобиля уделяется недостаточно внимания [5, 6]. Особенно это касается экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом, которые сейчас очень востребованы в рекреационных районах (парки, заповедники, музейные комплексы, санатории и дома отдыха) из-за их бесшумности и экологичности. За рассматриваемыми транспортными средствами также закрепился термин «shuttle bus» (шаттл-бас) - электрический автобус, который применяется во время экскурсий и перевозок до 25 человек.
Исследование и выбор конструктивных параметров тяговой системы электромобиля объясняется их значимостью как при создании, так и при эксплуатации электромобиля [7].
Целью данной статьи является анализ тягово-скоростных показателей экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом и разработка программного обеспечения для исследования данных показателей.
В настоящее время рынок экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом представлен следующими основными моделями:
Эльтавр-дилижанс;
Eway BH12;
Конкордия ГК6+2;
Marshell DN-11;
Italicar shuttle 14T 72V.
Сравнительные характеристики рассматриваемых моделей экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом приведены в таблице.
230
Сравнительная характеристика наиболее распространенных моделей _экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом_
№ п/п
Марка (модель) транспортного средства
Основные характеристики
Производитель
Внешний вид
ЭЛЬТАВР-ДИЛИЖАНС
Мощность - 15 кВт Максимальная скорость - 49 км/ч Пробег без подзарядки - 80 км Тип батареи - литиевая 86 В, 190 Ач Пассажировместимость - 10+1 Снаряженная масса - 955 кг Передаточное отношение редуктора - 14_
ООО НПП
«ЭЛЬТАВР», Республика Крым, г. Симферополь
EWAY BH12
Мощность - 5 кВт Максимальная скорость - 30 км/ч Пробег без подзарядки - 80 км Тип батареи - свинцовая 72 В Пассажировместимость - 8 Снаряженная масса - 1120 кг Передаточное отношение редуктора - 12_
Дистрибьютор ООО «Национальная корпорация развития гольфа»
КОНКОРДИЯ ГК6+2
Мощность - 4 кВт Максимальная скорость - 20 км/ч Пробег без подзарядки - 90 км Тип батареи - гелевая 48 В, 200 Ач Пассажировместимость - 8 Снаряженная масса - 787 кг Передаточное отношение редуктора - 15_
ООО «Конкор-дия», Московская область, г. Дмитров
Marshell DN-11
Мощность - 5 кВт Максимальная скорость - 28 км/ч Пробег без подзарядки - 80 км Тип батареи - Гелевые 72 В 225 Ач Пассажировместимость - 10+1 Снаряженная масса - 1250 кг Передаточное отношение редуктора - 13_
MARSHELL GREEN POWER, Китай, дистребьютор ООО «Электромобили», г.Москва
ITALICAR SHUTTLE14T 72V - 14P
Мощность - 7,5 кВт Максимальная скорость - 30 км/ч Пробег без подзарядки - 80 км Тип батареи - Свинцовые 72 В Пассажировместимость - 11 Снаряженная масса - 1240 кг Передаточное отношение редуктора - 16_
Italcar Industrial, Италия
1
2
3
4
5
В рассматриваемых конструкциях в качестве тягового электродвигателя как правило используют трехфазные синхронные (асинхронные) электрические машины переменного/постоянного тока с напряжением пинания от 48 В до 86 В и тяговыми аккумуляторными батареями с емкостью 190-250 Ач. Трансмиссия рассматриваемых электромобилей достаточно проста и на большинстве моделей представлена одноступенчатым зубчатым редуктором [8] без коробки переключения передач (КПП).
В данной работе проанализируем автомобили без КПП и при проведении расчетов будем использовать только передаточное число редуктора.
Для расчета и исследования тягово-скоростных показателей экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом предлагается использовать методику, приведенную в работах [9-11] и включающую следующие расчетные зависимости для максимального крутящего момента и частоты вращения вала двигателя:
.. ( - , . , Сх • 5 • p-v2 , ш{т^т)<1.05+0.05-<1) Л
Me = \f- m• д • cosa + m- g • sina + — H--^^-I,
\ 2 ^Тр • иКП • итп J
60 •(v икп • иш)
n =-
2 • n • r • 3.6
где пТр - коэффициент полезного действия трансмиссии электромобиля; Ме - эффективный крутящий момент двигателя, икп - передаточное число коробки передач; итп -передаточное число главной передачи; г - радиус ведущего колеса, м; f - коэффициент трения качения, m - масса электромобиля, кг; д - ускорение свободного падения, м/с2; а - угол уклона дороги, Сх - коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), Н*с2/(м*кг); S - лобовая площадь электромобиля (автомобиля), м2. S является площадью проекции кузова на плоскость, перпендикулярную продольной оси; р - плотность воздуха; v - расчетная скорость электромобиля (автомобиля), км/ч; t -требуемое время на разгон до скорости v.
На основании рассмотренных зависимостей была разработана программа Excel для исследования тягово-скоростных показателей электромобилей.
Основные результаты расчетов, иллюстрирующие закономерности изменения тягово-скоростных показателей для различных конструкций микроавтобусов с электрическим приводом приведены на рис. 1-4.
зо
25 и 20
<3
5 10 5 0
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Скорость, км/ч
• Эльтавр Eway — Конкордия « Marshell Halicar
Рис. 1. Зависимость мощности электродвигателя от скорости движения
Полная масса ТС, кг
Рис. 2. Зависимость крутящего момента электродвигателя от полной массы ТС при постоянной скорости (25 км/ч)
232
2
О
О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Угол подъема, град
—Эльтавр — Конкордпя —МагЕ11е11 ПаНсаг
Рис. 3. Зависимость мощности от угла подъема при постоянной скорости
(25 км/ч)
300
о
5 б 7 8 9 10 11 II 13 14 15 16 17 18 19 20 Передаточное число
—•—Эльтавр - Еетау —•—Конкордпя —"—МагэЬе!] КаПсаг
Рис. 4. Зависимость крутящего момента электродвигателя от передаточного числа главной передачи при постоянной скорости (25 км/ч)
Предложенная методика анализа тягово-скоростных показателей микроавтобусов на электрической тяге и соответствующее программное обеспечение позволяют наглядно проиллюстрировать изменение мощностных характеристик транспортных средств в зависимости от различных переменных (скорости движения, полной массы ТС, угла подъёма, передаточного числа). Полученные результаты могут использоваться для определения оптимальных конструкций экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом.
Список литературы
1. Свиридов В.В., Соколов И.Н., Шойынбекова А.К., Сейсенова А.С. Перспективы массовой электрификации автомобильного транспорта // Актуальные научные исследования в современном мире. 2019. № 10-1 (54). С. 144-146.
2. Горбунов Д.В. Электромобили и автомобили с комбинированной энергоустановкой. История и этапы развития // Техника и технологии строительства. 2020. № 1 (21). С. 4-7.
3. Толстов С.А., Панченко С.Л., Изотов В.Н., Ясаков Б.А. Перспективы использования электропривода как альтернативы двигателям внутреннего сгорания // Сборник научных статей 10-й Международной научно-практической конференции «Современные материалы, техника и технология». Курск, 2020. С. 393-398.
4. Ганова А.С., Хмелев Р.Н. Сравнительный анализ характеристик тяговых аккумуляторов для современных электромобилей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 10. С. 318-322.
5. Строганов В.И., Козловский В.Н., Сорокин А.Г., Мифтахова Л.Н. Аналитическое моделирование тяговой системы электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 7. С. 107-112.
6. Строганов В.И., Козловский В.Н., Сорокин А.Г., Мифтахова Л.Х. Математическое моделирование основных процессов электромобилей и автомобилей с комбинированной силовой установкой // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 7. С. 129-132.
7. Поливанов А.А., Галущак В.С., Зенина О.А., Тихонин С.Н Современный электромобиль: основные проблемы и перспективы развития // Международный студенческий научный вестник. 2018. № 3-2. С. 214-216.
8. Козлова Т.А. Методика поиска рациональных конструктивных параметров тягового привода электромобиля // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 8, №5 (2016) http://naukovedenie.ru/PDF/86TVN516.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.
9. Слипченко Н.И., Письменецкий В.А., Гуртовой М.Ю., Махлова В.О. Определение оптимальной дальности пробега электромобиля с учетом его основных параметров // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2013. Т. 4. № 4 (64). С. 50-55.
10. Электромобиль (автомобиль) - расчет параметров двигателя [Электронный ресурс] URL: https://sdisle.com/ev/calc/engine.html (дата обращения: 05.05.2021).
11. Электромобиль своими руками [Электронный ресурс] URL: https:// golden motor.ru /statiya/elektromobil_svoimi_rukami (дата обращения: 06.05.2021).
Оганян Эдуард Артурович, студент, edikoganian@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RESEARCH OF TRACTION AND SPEED INDICATORS OF EXCURSION MINIBUSES
WITH ELECTRIC DRIVE
E.A. Oganyan
The article is devoted to the analysis of traction and speed indicators of excursion minibuses with electric drive. Software for the study of these indicators has been developed. The regularities of changes in the required traction and speed indicators for various designs of electric-powered mirkobuses are established.
Key words: electric car, mirkoavtobus, traction and speed indicators, calculation
method.
Oganyan Eduard Arturovich, student, edikoganian@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University
