Багач Р. В. Підвищення ефективності експлуатації автомобільного електротранспорту з використанням зарядних станцій постійного струму

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U002550

Облікова картка дисертації

0824U002550.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 274 - Автомобільний транспорт

23-07-2024

Спеціалізована вчена рада

ID 6079

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Анотація

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 $.

Читати повністю

Публікації

Panchenko, A., Smyrnov, O., Nechaus, A., Trunova, I., Borysenko, A., Sokhin, P., & Bagach, R. (2021). Establishing patterns in the compatible electromagnetic and electromechanical transition processes when the starter is powered by a supercapacitor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(5), 19–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.232423

Гнатов, А. В., Аргун, Щ. В., Багач, Р. В., Гнатова, Г. А., Тарасова, В. В., & Ручка, О. О. (2021). Аналіз найбільш поширених методів визначення стійкості енергетичних систем. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології: електронне наукове спеціалізоване видання, (20), 17–26. https://doi.org/10.30977/VEIT.2021.20.0.02

Нерубацький, В. П., Плахтій, О. А., Гордієнко, Д. А., Філіп’єва, М. В., & Багач, Р. В. (2023). Підвищення точності моделювання перехідних процесів і розрахунку втрат потужності напівпровідникових перетворювачів у програмному середовищі NI Multisim. Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті, (2), 22–35. https://doi.org/10.18664/ikszt.v28i2.283312

Багач, Р. (2023). Дослідження акумуляторних блоків електромобілів та зарядних станцій на основі активного трифазного випрямляча струму. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології, (24), 62–71. https://doi.org/10.30977/VEIT.2023.24.0.2

Багач, Р. (2024). Підвищення електромагнітної сумісності і енергоефективності зарядної станції електромобілів. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології, (25), 53–62. https://doi.org/10.30977/VEIT.2024.25.0.6

Багач Р. (2024). Синтез математичної моделі зарядної станції для електромобілів. Стале виробництво та споживання у ланцюгах створення вартості : монографія. За заг. ред. А. В. Павличенка та Л. Л. Палєхової. Дрезден, 2024.(с. 205-238)

Hnatov, A., Arhun, S., Hnatova, H., Bagach, R., Patlins, A., & Zabasta, A. (2021). Implementation of the double degree master's program on the example of the Erasmus project CybPhys. Proceedings of the 2021 IEEE 62nd International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (pp. 277-282). Riga, Latvia: Riga Technical University; Piscataway: IEEE. ISBN 978-1- 6654-3805-6, e-ISBN 978-1-6654-3804-9. doi:10.1109/RTUCON53541.2021.9711716

Plakhtii, O., Prokhorova, V., Bagach, R., Zhuchenko, O., Yermilova, N., & Perets, K. (2023). Research of Accumulator Blocks of Electric Vehicles and Charging Station Based on Current Source Rectifier. 2023 IEEE 4th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek) (pp. 1-6). IEEE. doi:10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312968

Багач, Р.В. (2020). Загальні питання стосовно опалення електромобіля. Автомобіль і електроніка. Сучасні технології [Збірка матеріалів VII Міжнародної науково-технічної Інтернет-конференції] (23-24 листопада 2020 р., м. Харків) ХНАДУ, 2020. 36–38

Hnatova, A., Bagach, R., & Sokhin, P. (2021). Economic and environmental impact of electric vehicles. Proceedings of the Fourth International Scientific and Practical Conference "Automotive Transport and Infrastructure" (pp. 215-217). Kyiv

Bagach, R. V. (2021). Community safety issues of modern Electric Vehicles in Ukraine. KhNAHU. Студентство. Наука. Іноземна мова: Збірник наукових праць студентів, аспірантів та молодих науковців (Vol. 13, No. 2, pp. 125-128). Харків: ХНАДУ

Багач, Р.В. (2021). Перспективи подальшого вдосконалення акумуляторних батарей для електромобілів. Міжнародна науково-практична конференція присвячена 90-річчю Харківського автомобільно-дорожнього університету та 90- річчю автомобільного факультету "Новітні технології в автомобілебудуванні, транспорті та при підготовці фахівців" (pp. 346-349). Харків: ХНАДУ

Багач, Р.В., & Гнатов, А.В. (2022). Енергозбереження у секторі міського електротранспорту. Тринадцята Міжнародна науково-практична конференція "Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування СЕУТТОО-2022" (с. 105–108). Херсон: ХДМА

Багач, Р.В., Ульянець, О.А., Stella Hadjistassou, Irina Ciornei, & Lenos Hadjidemetriou. (2022). Сучасні технології мобільних зарядних станцій для електромобілів. Збірка матеріалів VIII Міжнародної науково-технічної Інтернетконференції (с. 56–59). ХНАДУ. https://dl2022.khadikh.com/pluginfile.php/416773/mod_resource/content/1/%D0%97%D0%B1

Багач, Р.В. (2023). Використання зарядних станцій для електромобілів у Харківській області. Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування: 14-а Міжнародна науково-практична конференція (с. 323–327). Херсон: Херсонська державна морська академія

Багач, Р.В. (2023). Загальні проблеми енергетичного забезпечення робототехнічних пристроїв. XIХ міжнародна наукова конференція Харківського національного університету Повітряних Сил імені Івана Кожедуба “Новітні технології – для захисту повітряного простору”: тези доповідей, 12–13 квітня 2023 року (с. 527–528). Харків: ХНУПС ім. І. Кожедуба

Багач, Р.В., & Кальченко, О.О. (2023). Перспективи та розвиток літієвих акумуляторів в Україні. Світові тенденції ресурсозбереження на електричному транспорті: матеріали Всеукр. наук.-практ. конф., Харків, 25–27 жовт. 2023 р. (с. 31–34). Харків: ХНУМГ ім. О. М. Бекетова

Багач, Р.В., Гнатов, А.В., & Аргун, Щ.В. (2024). Використання трифазних активних випрямлячів напруги з функцією рекуперації енергії. Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування: 15-а Міжнародна науково-практична конференція, 13–15 березня 2024 р. (с. 128–132). Херсон: Херсонська державна морська академія

Bahach, R. (2024). Study of the efficiency of a charging station for electric vehicles using an active rectifier in a micro-grid system. A. Pavlychenko & L. 11 Paliekhova (Eds.), Sustainable production and consumption in industry: Challenges and opportunities. Collection of scientific articles (с. 126–133). Dresden

Hnatov, A., Arhun, Shch., Bagach, R., Nechaus, A., Tarasova, V., Ruchka, O., Don, A., & Patlins, A. (2021). Electrical power unit of the transformer oil centrifugal cleaning unit. Автомобільний транспорт, 48, 101-112. https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2021.48.0.101

Mygal, V., Arhun, S., Hnatov, A., Bagach, R., & Kunicina, N. (2022, October). Methods for Diagnosing Vehicles by an Operator-Diagnostician. 2022 IEEE 63th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON) (pp. 1-6). IEEE DOI:10.1109/RTUCON56726.2022.9978906

Латвинський, В.Д., & Багач, Р.В. (2024). Аналіз технологій безпілотного електромобільного транспорту. Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх обслуговування: 15-а Міжнародна науковопрактична конференція, 13–15 березня 2024 р. (с. 256–260). Херсон: Херсонська державна морська академія

Читати повністю

Файли

+1 A_Дисертація-_Багач_Р-В_ 28-05-2024.pdf

autoreferat-анотація-_Багач_Р-В.pdf

Схожі дисертації

0824U002867

Гладченко Володимир Сергійович

Вибір та обґрунтування параметрів силової установки переобладнаних електричних колісних транспортних засобів категорії М1

0824U002881

Садовник Іван Дмитрович

Поліпшення екологічних показників автомобіля удосконаленням процесу прогріву каталітичного нейтралізатора відпрацьованих газів

0824U002540

Омельченко Василь Іванович

Поліпшення енергоефективності транспортних засобів шляхом підвищення коефіцієнта корисної дії колісного рушія

0824U002547

Сохін Павло Андрійович

Підвищення ефективності роботи зарядної інфраструктури електричних автотранспортних засобів

0823U101323

Гармаш Вячеслав Петрович

Поліпшення маневреності колісних машин шляхом використання роздільного приводу коліс поворотного мосту