Doświadczenia praktyczne z eksploatacji samochodów elektrycznych

Transkrypt

1 Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL Doświadczenia praktyczne z eksploatacji samochodów elektrycznych mgr inż. Bartłomiej Będkowski

2 Instytut Napędów i Maszyn Elektrycznych KOMEL PL Katowice Al. Roździeńskiego 188 info@komel.katowice.pl Tel.: Fax:

3 Działy Komelu Laboratorium Dział Projektowy Zakład Wdrożeniowy

4 PRZYKŁADY MASZYN ELEKTRYCZNYCH OPRACOWANYCH W KOMEL NA POTRZEBY ELEKTROMOBILNO CI

5 PRZYKŁADY MASZYN ELEKTRYCZNYCH OPRACOWANYCH W KOMEL NA POTRZEBY ELEKTROMOBILNO CI

6 Pierwsze prace Komel dla elektromobilno ci - SAM Re-VOLT Dane techniczne: Silnik: elektryczny, 3-fazowy silnik synchroniczny z magnesami trwałymiś moc max.: 25 kw przy 3500 obr/min; moment max.: 70 N.m w zakresie obr/min. masa całkowitaś 720 kg przyspieszenie: 0-50 km/h s, 0-80 km/h s; km/h s prędko ć maksymalna 95 km/h Zużycie energiiś rednioś 7.9 kwh / 100 km Pojemno ć bateriiś 7 kwh Zasięg teoretycznyś 100 km Czas ładowania bateriiś sieć 1-fazowa h

7 ELV 001 Dwa wysokosprawne silniki PMSM, moc 2 x 30 kw (napęd Komel) Bateria trakcyjna 21 kwh Li-Ion, 53 Ah Elektroniczny mechanizm różnicowy Prototyp lekkiego, w pełni elektrycznego pojazdu osobowego Aluminiowe chassis Nadwozie z włókien węglowych Zasięg jazdy max. 150 km

8 Nasza pierwsza konwersja auta spalinowego Peugeot Partner Napęd w pełni elektryczny Zasięg do 100 km Moc ciągła 20 kw Moc maksymalna 30 kw Moment maksymalny 90 N.m ( obr/min)

9 Zasięg jazdy max 150 km Prędko ć max > 150 km/h Moc max silnika 60 kw Moc ciągła silnika 41 kw Moment max silnika 180 N.m

10 Technologie zastosowane w zestawie do konwersji E-Kit: Wysokosprawny silnik synchroniczny z magnesami trwałymi, max. sprawno ć 96 % w szerokim zakresie pracy; Nowoczesny falownik energoelektroniczny dedykowany dla pojazdów elektrycznych (Sevcon, Gen4Size8); Bateria trakcyjna na bazie modułów bateryjnych Li-ion nanofosfatowych, pryzmatycznych (technologia amerykańskiej firmy A123). Moduły bateryjne są dedykowane dla zastosowań motoryzacyjnych, spełniają europejskie normy bezpieczeństwa EUCAR, charakteryzują się jedną z najwyższych żywotno ci gwarantowane ponad 3000 cykli ładowania (powinny wytrzymać znacznie więcej), zakres temperatury pracy baterii trakcyjnej C (nie są wymagane układy chłodzenia/podgrzewania baterii trakcyjnej).

11 Zastosowane rozwiązania skrzynia biegów z fabrycznego pojazdu z silnikiem spalinowym Obniżenie kosztu konwersji z napędu spalinowego na elektrycznyś Obniżenie stopnia skomplikowania i kosztu silnika elektrycznego (mniejszy moment na wale, mniejsza prędko ć obrotowa wirnika).

12 Zastosowane rozwiązania bateria trakcyjna Bateria trakcyjna 15 kwh, podzielona na 3 moduły po 5 kwh, łączone szeregowo, napięcie szyny DC 257V (znamionowe). Rozlokowanie modułów bateryjnychś 1 w komorze silnika, 1 zamiast zbiornika na paliwo płynne, 1 w bagażniku za tylna kanapą.

13 Zastosowane rozwiązania układ ładowania baterii trakcyjnej Ładowanie z sieci 3-fazowej 400 V, moc ładowania 6 kw, czas pełnego ładowania ok. 2.5 godz.ś Ładowanie z sieci 1-fazowej 230 V, moc ładowania 3 kw, czas pełnego ładowania ok. 5 godz. Rozlokowanie ładowarekś w przestrzeni na koło zapasowe.

14 Badania w terenie (1) Jazda w aglomeracji miejskiej Sosnowiec, K-ce, Bytom, Chorzów, Dąbrowa Górnicza

15 Badania w terenie (1) Jazda w aglomeracji miejskiej Sosnowiec, K-ce, Bytom, Chorzów, Dąbrowa Górnicza 0, ,0 250 Napię ie aterii [V] Energia pobierana [kwh] -4,0-6,0-8, , , , Moc pobierana z baterii [kw] 15 0 Prąd aterii [A] Czas jazdy [min] 180 Czas jazdy [min] Czas jazdy [min] Czas jazdy [min]

16 Badania w terenie (1) Jazda w aglomeracji miejskiej Sosnowiec, K-ce, Bytom, Chorzów, Dąbrowa Górnicza Pokonany dystans [km] Maksymalna prędko ć [km/h] Czas przejazdu [min] rednia prędko ć [km/h] rednia prędko ć w ruchu [km/h] 128,00 63,17 272,31 28,2 34,0 Energia zużyta w czasie całego cykluś kwh -13,132 kwh+ (odzysk) 4,279 kwh-17,411 Zużycie energii na 100 km [kwh] -10,26 Teoretyczny zasięg [km] 146

17 Badania w terenie (2) Jazda mieszana, trasa Tychy Gliwice, prędko ć do 70 km/h Pokonany dystans [km] Maksymalna prędko ć [km/h] Czas przejazdu [min] rednia prędko ć [km/h] 32 do 70 46,3 41,5 Energia zużyta w czasie całego cykluś kwh -3,405 kwh+ (odzysk) 0,333 kwh-3,738 Zużycie energii na 100 km [kwh] -10,64 Teoretyczny zasięg [km] 141

18 Badania w terenie (3) Jazda mieszana, trasa Gliwice Sosnowiec, prędko ć do 90 km/h Pokonany dystans [km] Maksymalna prędko ć [km/h] Czas przejazdu [min] rednia prędko ć [km/h] 39 do 90 33,2 70,5 Energia zużyta w czasie całego cykluś kwh -5,007 kwh+ (odzysk) 0,134 kwh-5,141 Zużycie energii na 100 km [kwh] -12,84 Teoretyczny zasięg [km] 116,8

19 Badania w terenie (4) Jazda pozamiejska, DT, prędko ć do 50 km/h (skrajny, mało realny przypadek)

20 Badania w terenie (4) Jazda pozamiejska, DT, prędko ć do 50 km/h (skrajny, mało realny przypadek) Pokonany dystans [km] Maksymalna prędko ć [km/h] Czas przejazdu [min] rednia prędko ć [km/h] rednia prędko ć w ruchu [km/h] 88,9 65,7 109,5 47,8 50,3 Energia zużyta w czasie całego cykluś kwh -7,655 kwh+ (odzysk) 0,726 kwh-8,381 Zużycie energii na 100 km [kwh] -8,61 Teoretyczny zasięg [km] 174

21 Wnioski z jazd osobowym pojazdem elektrycznym z napędem E-Kit Zastosowany napęd elektryczny (silnik PMSM + falownik) pozwala uzyskać moment na wale silnika 180 Nm, silnik benzynowy Pandy miał tylko 104 Nm. Pomimo pozostawienia fabrycznej, mechanicznej skrzyni biegów, samochodem osobowym E-Kit w mie cie jeździ się jak samochodem z automatyczną skrzynią biegów. Z uwagi na wysoki moment silnika PMSM i szeroki zakres jego prędko ci obrotowych, po mie cie można jeździć stale na biegu 2 lub 3. Zmiana biegów odbywa się w sposób tradycyjny, z wykorzystaniem sprzęgła. Zasięg jazdy pojazdem elektrycznym w dużym stopniu zależy od prędko ci jazdy. Pojemno ć baterii trakcyjnej 15 kwh pozwoliła, dzięki bardzo wysokiej sprawno ci napędu E-Kit, uzyskać zasięg jazdy miejskim samochodem osobowym znacznie ponad 100 km, zarówno w warunkach miejskich jak i na trasie. Przedstawione tu wyniki testów uzyskano na oponach zimowych!!! Także testy zasięgu zgodne z NDEC wykazały zasięg powyżej 100 km (pomimo iż jest to test dedykowany dla napędów spalinowych).

22 Zelektryfikowali my w oparciu o te same rozwiązania dostawczego Fiata Fiorino +E-Kit Zasięg jazdy 150 km Prędko ć max > 150 km/h Moc max silnika 90 kw Moment max silnika 180 N.m Bateria trakcyjna 20 kwh, Li-ion nanofosfatowa (moduły A123, przeszły testy europejskie EUCAR) Rozmieszczenie baterii trakcyjnej: 4 x 5 kwh, 2 pod podłogą przestrzeni bagażowej (m.in. zamiast zbiornika paliwa), 1 w przestrzeni bagażowej, nad silnikiem PMSM w komorze silnika Pokładowa ładowarka 3-fazowa 400 V, czas pełnego ładowania < 2.5 godz. (moc ładowania 9 kw)

23 Mgr inż. Bartłomiej Będkowski