Hybridní vozy a elektromobily 7. přednáška

Hybridní vozy a elektromobily 7. přednáška

Jan Koprnický TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Hybridní vozy a elektromobily Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obsah předchozí prednášky 1

Systémy hnacího ústrojí

2

Systémy bezpečnostní

3

Systémy komfortní

4

Systémy multimediální a telematické

2 / 30

Hybridní vozy a elektromobily Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obsah dnešní prednášky 1 Hybridní vozidla 2 Elektromobily

3 / 30

Hybridní vozy a elektromobily Hybridní vozidla Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Hybridní vozidla 1 Hybridní vozidla

Akumulátory elektrické energie Konstrukční uspořádání Mikrohybridní pohony Paralelní pohony Sériové pohony Smíšené pohony

Příklady vozů Shrnutí

4 / 30


Hybridní vozidla K pohonu využity dva zdroje energie (nejčastěji spalovací motor (SM) + elektrický motor (EM)) Princip hybridního vozidla Umožňují rekuperaci energie (šetření paliva až 20 %) Možnost krátkodobého zvýšení výkonu (SM + EM) Krátký provoz jen elektromotorem (systém STOP & GO, ISG (Inteligent Stop Go), KERS (Kinetic Energy Recovery System)) Možnost kontinuální změny převodového poměru (optimální režim pro SM) Skladování energie v akumulátorech jen na krátký provoz Elektrochemické akumulátory (baterie) Elektrostatické akumulátory (UCAP) Magnetodynamické akumulátory (setrvačník)

5 / 30


Akumulátory elektrické energie Tabulka vlastností akumulátorů

Akumulátor

Kapacita

Pb NiMH Li-Ion Ultrakapacitory

střední velká velká malá

Výkonová zatižitelnost malá střední střední vysoká

Životnost [cyklů] malá střední velká velmi vysoká

Životnost [roků] 3–4 4–8 10 stejná jako životnost vozu

6 / 30


Konstrukční uspořádání Z hlediska vzájemného upořádání pohonů 1

Mikrohybridní

2

Paralelní

3

Sériové

4

Smíšené

7 / 30


8 / 30

Mikrohybridní pohony Na výstupu klikové hřídele elektromotor/generátor Rekuperace energie Pomoc při roztáčení klikové hřídele

V praxi není rozšířen (malá účinnost)

SM – spalovací motor, MG – motorgenerátor, AP – automatická převodovka, SO – silové obvody, AKU – akumulátory


Paralelní pohony Přepínání mezi EM a SM Možnost pohonu jen EM Při akceleraci zvýšení výkonu EM + SM Př. Toyota, Lexus + Nedochází k zhoršení vlastností oproti provozu na SM − Max. otáčky EM = max. otáčky SM − Přítomnost převodovky Paralelní

Princip

VM – spalovací motor, BA – akumulátor, EL (M/G) – elektromotor/generátor, SG – převodovka

9 / 30


10 / 30

Sériové pohony SM běží neustále a nabíjí akumulátory Pohon kol elektromotory (elektrický přenos výkonu) Př. autobusy + Provoz SM v optimálním režimu + Není převodovka − Vícenásobná přeměna energie Volvo

VM – spalovací motor, BA – akumulátor, EL (M/G) – elektromotor/generátor


11 / 30

Smíšené pohony Kombinace paralelního a seriového uspořádání pohonů Optimalizace využití obou typů pohonů − Dvě převodovky − Konstrukční složitost

VM – spalovací motor, BA – akumulátor, EL (M/G) – elektromotor/generátor


Příklady hybridních vozidel I Osobní vozy

.. .

Toyota Prius I a II, Alessandro Volta Lexus GS 450h Audi Duo Mercedes-Benz S Classe Nissan PHPS (Parallel Hybrid Propulsion System) Honda Insight Mitsubishi GDI – HEV Kia Ceed

12 / 30


Příklady hybridních vozidel II Autobusy

.. .

Mercedes-Benz OE 305E Neoplan N 8008 DES Volvo

13 / 30


Příklady hybridních vozidel Lexus GS 450h

Spalovací motor

Baterie

14 / 30


Příklady hybridních vozidel Chrysler Aspen

15 / 30


Shrnutí Výhody

Nevýhody

Menší znečištění ovzduší Nižší spotřeba na delší vzdálenosti než u vozidel se spal. motorem

Využití neúčinného spalovacího motoru (spal. motor – 30 %) Vyšší cena Mnoho systémů Náročný servis Větší pravděpodobnost závady Výšší hmotnost

16 / 30

Hybridní vozy a elektromobily Elektromobily Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Elektromobily 2 Elektromobily

Historie Koncepce elektromobilů Elektromotory Akumulátory Příklady elektromobilů Shrnutí

17 / 30


Historie Zpočátku konkurence vozidlům se spalovacím motorem. 80. léta 19. stol. H. Krieger (FR) – el. drožky 1885 F. Křižík (AT) – 2místný vozík se ss motorem 3 kW 1896 J. Lohner (AT) Sériové elektromobily Spolupráce s F. Porschem (hybridní pohon MIXTE = benzín + dynamo)

1899 C. Jenatzy (BE) – elektrovůz překročil 100 km/h

18 / 30


Uspořádání hnacího ústrojí elektromobilů 1 2 3

Přední/zadní pohon Tandemový pohon Pohon v nábojích kol

Motory v nabojích

P

EE

E

B

B 1

E

E B

E 2

E 3

E – Elektromotor; B – Akumulátor (baterie); P – Převodovka (diferenciál)

19 / 30


Elektromotory Využití standardních principů elektropohonů Elektromotory Standardní s mechanickými převody Speciální konstrukce – motor a kolo = kompaktní celek

1 – ráfek, 2 – elektrický motor, 3 – elektrická brzda, 4 – tlumení, 5 – elektronické řízení

20 / 30


Akumulátory Parametry

Měrná energie [Whkg−1 ] Měrný výkon [Wkg−1 ] Nabíjecí doba h Životnost Cena Údržba Recyklace

21 / 30


Akumulátory Druhy

Olověný a. A. sodík-síra A. nikl-kadmium A. nikl-železo A. nikl-metalhydrid (Ni-MH) A. zinek-vzduch A. zinek-halogen A. lithium-ion (Li-Ion) A. lithium-metal-hydrid A. lithium-polymer A. LiFePO4

22 / 30


Příklady elektromobilů Peugeot 106 Electricque GM EV1

wiki

Toyota RAV4EV Lighting Tesla Car

www www

www

23 / 30


Současné elektromobily Tesla Car

GM EV1

Lighting Car Opel Ampera (Chevrolet Volt)

24 / 30


Shrnutí Výhody

Absence hluku a jiných emisí, vibrací Není třeba měnit olej, seřizovat motor Snížení servisní náročnosti Velká účinnost AEM – 95 % SEM – 85–89 % Spal. motor – 30 %

Možnost rekuperace Přesnost a jednoduchost ovládání Nevýhody

Menší jízdní výkon Omezený dojezd Vyšší cena

25 / 30


Kdo zabil elektromobil? Who Killed the Electric Car?

Dokumentární film, USA, 2006, 92 min, Režie: Chris Paine Dokument, který se snaží nalézt odpověď na otázku z názvu. Zabývá se úspěšným a nepochopitelně ukončeným projektem elektromobilu EV 1 firmy General Motors.

26 / 30

Hybridní vozy a elektromobily Závěr Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Technologie hnacího ústrojí

27 / 30

Hybridní vozy a elektromobily Závěr Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Závěr 1 Hybridní vozidla

Akumulátory elektrické energie Konstrukční uspořádání Mikrohybridní pohony Paralelní pohony Sériové pohony Smíšené pohony

Příklady vozů Shrnutí 2 Elektromobily Historie Koncepce elektromobilů Elektromotory Akumulátory Příklady elektromobilů Shrnutí

28 / 30

Hybridní vozy a elektromobily Konec Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Děkuji za pozornost.

29 / 30

Hybridní vozy a elektromobily Literatura Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Literatura Bauer, H.; Dietsche, K.-H.; Crepin, J.; aj. (editoři): Bosch Electronic Automotive Handbook. Stuttgart: Robert Bosch GmbH, první vydání, 2002. Larminie, J.; Lowry, J.: Electric Vehicle Technology Explained. Chichester: John Wiley & Sons, Ltd, 2003, ISBN 0-470-85163-5. Vegr, J.: Elektromobily – historie a současnost. Pro-Energy, ročník 2008, č. 3: s. 44–50, ISSN 1802-4599. Vlk, F.: Alternativní pohony motorových vozidel. Brno: Prof. Ing. František Vlk, DrSc., 2004, ISBN 80-239-1602-5. Štěrba, P.: Elektrotechnika motorových vozidel. Brno: Computer press, první vydání, 2008, ISBN 978-80-251-02114-6.

30 / 30

Hybridní vozy a elektromobily 7. přednáška

Recommend Documents