Wpływ naładowania akumulatorów na parametry pracy napędu hybrydowego plug-in w rzeczywistych warunkach ruchu

Transkrypt

1 CIEŚLIK Wojciech 1 PIELECHA Ireneusz 2 SZAŁEK Andrzej 3 VANHAELST Robin 4 Wpływ naładowania akumulatorów na parametry pracy napędu hybrydowego plug-in w rzeczywistych warunkach ruchu WSTĘP Napęd elektryczny pojawił się już we wczesnej fazie rozwoju samochodu, jednak wobec szybkiego rozwoju silników spalinowych, w połączeniu z powszechnie dostępnymi paliwami węglowodorowymi o niskiej cenie został skutecznie ograniczony w tworzeniu masowej motoryzacji, która całkowicie została oparta na napędzie spalinowym. Główną przyczyną ograniczającą rozwój pojazdów elektrycznych jest mała wydajność energetyczna akumulatorów [4] o znacznej masie własnej. Wymagają one częstego, wielogodzinnego doładowania, co ogranicza znacząco dzienne przebiegi samochodów. Zalety jakie wykazują elektryczne układy napędowe (bardzo niski poziom hałasu, brak wydzielania spalin, osiąganie dużych przyspieszeń) powodują, że nadają się one szczególnie do pojazdów używanych w ruchu miejskim [12]. Wdrożenie na szeroką skalę pojazdu z napędem elektrycznym napotyka na następujące przeszkody: samochód elektryczny zasilany prądem z siłowni spalających węgiel, gaz czy ropę naftową umożliwia poprawę warunków ekologicznych na obszarze jego eksploatacji, nie polepszając jednak w odczuwalnym stopniu globalnego zanieczyszczenia atmosfery, dla całego obszaru Ziemi; rzeczywista poprawa może być osiągnięta jedynie przy wykorzystaniu do ładowania pojazdu elektrycznego energii ze źródeł odnawialnych (słońce, wiatr, woda), duże koszty zakupu auta z napędem elektrycznym w porównaniu do klasycznego układu napędowego (dla pojazdów tej samej klasy). Analizując zalety i wady użytkowania napędów elektrycznych należy poszukiwać ciągłego ulepszania tych konstrukcji. W obecnej sytuacji można też zaproponować użytkowanie napędów hybrydowych, które w połączeniu z wysokowydajnymi akumulatorami w codziennych warunkach użytkowania pojazdu na terenie aglomeracji miejskich będą funkcjonowały jak pojazdy elektryczne. Nie będą przy tym ograniczały swobody użytkownika do pokonywania długich dystansów w ruchu pozamiejskim. Świadomość zalet jakie niesie połączenie napędu elektrycznego wspomaganego silnikiem spalinowym spowodowało powstanie konstrukcji typu PHEV (plug-in HEV czyli układów hybrydowych doładowanych z sieci elektrycznej). 1 SYSTEMATYKA POJAZDÓW ELEKTRYCZNYCH I HYBRYDOWYCH Obecny wzrost udziału pojazdów hybrydowych oraz elektrycznych na światowym rynku motoryzacji [1] stwarza konieczność ciągłej aktualizacji ich systematyki. Z tego powodu wprowadzane napędy hybrydowe i elektryczne można podzielić na różne grupy ze względu na kryteria tego podziału. Przyjmując jako kryterium udział napędów elektrycznych (kryterium funkcjonalne) w pojeździe jest możliwe zaproponowanie podziału przedstawionego w tabeli 1. 1 Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Poznań, ul. Piotrowo 3, tel , fax , Wojciech.M.Cieslik@doctorate.put.poznan.pl 2 Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Poznań, ul. Piotrowo 3, tel , fax , Ireneusz.Pielecha@put.poznan.pl 3 Akademia Toyoty i Lexusa, Toyota Motor Poland Company Limited sp. z o.o., ul. Konstruktorska 5, Warszawa, tel , fax , Andrzej.Szalek@toyota.pl 4 Ostfalia University of Applied Sciences, Robert-Koch-Platz 8A, 3844 Wolfsburg, tel. +49() , fax. +49() , r.vanhaelst@ostfalia.de 2796

2 Tab. 1. Podział pojazdów hybrydowych i elektrycznych [2, 6, 8, 13] Napęd: Hybrydowy plug-in full Micro hybrid Mild hybrid Full hybrid hybrid oznaczenie przypisane do napędów, w których zastosowano jedynie układy start-stop Toyota Stop&Start, Volvo DRIVe, Fiat, inne Start&Stop, Smart, SmartStart IIe zawiera silnik elektryczny, którego zadaniem jest wspomaganie pracy silnika spalinowego oraz odzyskiwanie energii podczas hamowania pojazdu (zawiera również system start-stop) Charakterystyka napędu: układ hybrydowy, w którym współdziałają ze sobą silnik spalinowy i elektryczny i jednocześnie możliwy jest napęd na dowolnym z tych silników (dodatkowo zawiera systemy dwóch poprzednich rozwiązań napędów) rozwiązanie pozwalające na doładowanie pojazdu hybrydowego z sieci elektrycznej; dzięki większej pojemności akumulatorów możliwe jest pokonanie większego zasięgu w trybie EV plug-in EV pojazd elektryczny wykorzystujący energię zgromadzoną w akumulatorze, pochodzącą z ładowania z sieci Przykładowe modele systemów i samochodów reprezentujących grupę: Toyota Auris, Toyota Prius Toyota iq EV, Honda Accord plug-in, Tesla Model S, Hybrid, Mitsubishi Tesla Model X, Peugeot 38 Outlander PHEV, BMW i3, Hybrid4, Volkswagen Smart ED, Ford C-Max Passat B8 plug-in Nissan Leaf, Hybrid Honda CRZ, Audi Q5 Hybrid, Infiniti Q5 Hybrid, BMW Active Hybrid 3 Elektryczny REX pojazd elektryczny wyposażony dodatkowo w niewielki silnik spalinowy będący generatorem prądu Fisker Karma, BMW i3 Pojazd typu Range Extender (REX) ze względu na budowę układu napędowego jest obecnie trudny do sklasyfikowania w topografii napędów hybrydowych i elektrycznych. Z jednej strony uważa się, że jest to pojazd hybrydowy i klasyfikuje się go do pojazdów hybrydowych o napędzie szeregowym [5]. Nie jest to jednak całkowicie słuszne, gdyż wtedy silnik spalinowy powinien pracować w pełnym zakresie jazdy pojazdu (lub w jego znacznej części) generując energię elektryczną. Pojazdy typu REX zostały stworzone jako układy elektrycznego napędu, a tylko w uzasadnionych przypadkach wykorzystują silnik spalinowy do doładowania akumulatorów. Z tego względu powinny być zaliczane do grupy pojazdów elektrycznych z dodatkowy silnikiem spalinowym zwiększającym zasięg tych pojazdów (Range Extender). Tak więc należy stwierdzić, że głównym wyznacznikiem klasyfikacji jest wielkość zastosowanych akumulatorów i sposób sterowania układem napędowym oraz przepływem energii (nie tylko elektrycznej). 2 OBIEKT BADAWCZY I METODYKA BADAŃ Obecna gama pojazdów hybrydowych firmy Toyota składa się z modeli: Yaris, Auris, Auris Touring Sport, oraz rodziny pojazdów Prius przedstawionych na rysunku 1. Podstawowy model Toyoty Prius wyposażony jest w układ napędowy Toyota Hybrid Synergy Drive, który we współpracy z akumulatorem niklowo-wodorkowym pozwala na przejazd pojazdu w trybie EV (ang. Electric Vehicle tryb jazdy z wykorzystaniem wyłącznie energii elektrycznej z akumulatora) dystansu około 4 km. Ze względu na budowę i rozwiązanie układu akumulacji energii rozróżniamy jeszcze model Prius plus, w którym zastosowano akumulator litowo-jonowy niewielkich gabarytów umieszczony między fotelami kierowcy i pasażera, a także model Prius plug-in z akumulatorem litowo-jonowym o pojemności 4,4 kw h. Zastosowanie takiego akumulatora pozwoliło na zapewnienie zasięgu do 25 km w trybie EV [13]. 2797

3 Rys. 1. Dostępne modele Toyoty Prius: od lewej plug in, w środku standardowa, od prawej plus [14] Jako obiekt badawczy wykorzystano pojazd o napędzie hybrydowym firmy Toyota Prius plug-in z 214 roku. Pojazd wyposażony jest w hybrydowy szeregowo-równoległy system napędowy, którego schemat przedstawiony jest na rysunku 2. Układ ten, tak jak we wcześniejszych systemach [9], współpracuje z silnikiem spalinowym (oznaczanym jako ICE), generatorem/silnikiem (MG1) oraz silnikiem elektrycznym/generatorem (MG2). Elementy napędowe połączone są za pomocą przekładni planetarnej gwarantującej zmienny przepływ mocy dla różnych sposobów sterowania. Główny silnik elektryczny (MG2) wspomaga silnik spalinowy (ICE) dostarczając moc napędową, a także działa jako generator podczas hamowania rekuperacyjnego. Drugi silnik elektryczny (MG1) pełni głównie funkcję generatora, który doładowuje akumulatory, a także zasila MG2 wykorzystując nadwyżkę mocy ICE. a) pompa oleju MG2 ring satelita MG1 tłumik przekładnia silnik spalinowy b) (+) (+) (+) ( ) obr/min ( ) ( ) ( ) (+) S (MG1) C (silnik) R (do kół) C (nieruchome) S (MG2) Przekładnia rozdzielająca moc Przekładnia redukująca Rys. 2. Zespół przekładni planetarnych i walcowych Toyoty Prius III HSD: a) schemat, b) nomogram prędkości dla trybu EV [3, 1] 2798

4 Badania wpływu początkowego stopnia naładowania akumulatorów na parametry pracy napędu hybrydowego w rzeczywistych warunkach ruchu zostały wykonane na terenie Warszawy. Do badań wybrano dwie reprezentatywne trasy przejazdu o odmiennym nasileniu ruchu przedstawione na rysunku 3. Trasa A reprezentowała umiarkowane natężenie ruchu, o długości przejazdu 15,3 km i czasie 3 min. Trasa B przedstawiała natomiast warunki dużego natężenia ruchu, jej dystans wynosił 18,5 km, a czas przejazdu to 44 min. Sterownik układu napędowego Toyoty Prius pozwalał na odczyt danych z sieci pokładowej w następujących grupach (monitorach): pracy silnika, układu hybrydowego oraz akumulatorów. W badaniach wykorzystano jedynie dane odnoszące się do hybrydowego układu napędowego. Badania przeprowadzono w ruchu rzeczywistym dla zróżnicowanych stopni początkowego naładowania akumulatorów (state of charge SOC): 82%, oraz 2%. Proponowane wielkości badawcze SOC powinny być wystarczające do oceny warunków pracy napędu hybrydowego. Trasa A (tryb elektryczny) Trasa B (tryb hybrydowy) Rys. 3. Mapa trasy przejazdu badawczego hybrydowym pojazdem na terenie miasta Warszawy 3 STEROWANIE HYBRYDOWYM ZESPOŁEM NAPĘDOWYM TYPU PLUG-IN Rozwiązanie pozwalające na doładowanie pojazdu hybrydowego z sieci elektrycznej (plug-in) rozszerza możliwości pojazdów hybrydowych. Tradycyjne sterowanie systemem ładowania akumulatorów pozwalało na utrzymywanie dość wąskiego przedziału zmian stopnia ich naładowania. Zastosowanie ładowania z sieci (układu plug-in) pozwala na zwiększenie zakresu rozładowania akumulatorów, lecz jednocześnie wymusza stosowanie większych ich pojemności, co przedstawiono na rysunku

5 SOC SOC SOC tryb HV tryb HV plug-in tryb rozładowania (CD) ładowanie podtrzymujące (CS) tryb HV limit SOC rozszerzony zasięg trybu EV (większe SOC do użycia) średnie SOC wielkość SOC w trybie CS takie samo sterowanie SOC jak dla trybu HV t t Rys. 4. Sterowanie systemem rozładowania akumulatorów w przypadku zastosowania systemu plug-in [11] (opis skrótów w tekście) Pierwszy tryb pracy akumulatorów, gdzie nie wykorzystuje się silnika spalinowego (tryb elektryczny) nazywany jest rozładowaniem (CD charge depleting). Drugi tryb po rozładowaniu do maksymalnej wartości ograniczonej przez sterownik utrzymuje niewielki stopień naładowania akumulatorów. Pozwala to na ograniczenie zużycia paliwa przez silnik spalinowy zapewniając wartości SOC na poziomie pozwalającym na współpracę silnika spalinowego i elektrycznego. Tryb ten nosi nazwę ładowania podtrzymującego (CS charge sustaining). Sterowanie prądem ładowania/rozładowania akumulatorów w tych trybach wprowadzono po zastosowaniu systemu plug-in i zwiększeniu pojemności akumulatorów litowo-jonowych. Dzięki dwóm trybom pracy możliwe jest większe wykorzystanie dostępnej pojemności akumulatorów, a poziom ich stałego rozładowania (DOD depth of discharge stopień rozładowania), znacznie większy niż w tradycyjnych układach hybrydowych, można utrzymywać na dużym poziomie. Systemy ładowania typu plug-in rezerwują pewną część pojemności elektrycznej akumulatora, która może być doładowana tylko z sieci elektrycznej. Oznacza to, że typowa jazda z odzyskiem energii hamowania nie powoduje w takim przypadku pełnego naładowania akumulatora. Sytuację taką przedstawiono na rysunku 5. paliwo ICE HEV ham. regeneracyjne gen. silnik elektr. akumulator HV PHEV sieć elektryczna PHEV wymagane oba tryby CD oraz CS EV wymagana duża pojemność akumulatora HEV wymagane mikrocykle doładowania napęd tryb CD tryb CS szeregowy równoległy dystans Rys. 5. Sposób zasilania pojazdu hybrydowego plug-in (a) oraz rozładowanie jego akumulatorów (PHEV) na tle układu elektrycznego (EV) i typowego napędu hybrydowego (HEV) [7] Przedstawione sposoby rozładowania akumulatorów pojazdów plug-in pozwalają na wykorzystanie znacznej energii tam zgromadzonej. Jednocześnie zasięg takich pojazdów w trybie elektrycznym jest dość znaczny. Określany jest jako zasięg AER all electric range. Dla pojazdów hybrydowych plug-in wynosi on około 3 km (PHEV3). Jednak coraz częściej zasięg ten wynosi około 4 8 km (AER4 lub PHEV4). W przypadku Toyoty zastosowanie systemu plug-in 28

6 powoduje, że zwiększona pojemność akumulatorów dość znacznie zwiększa również ich masę, jednak pozwala na uzyskanie poprawy parametrów pracy w trybie elektrycznym, obniżając zużycie paliwa w testach jezdnych. Parametry pojazdów hybrydowych typu HEV oraz PHEV plug-in przedstawiono w tablicy 2. Tab. 2. Zmiany parametrów elektrycznych napędu hybrydowego po zastosowaniu systemu plug-in w pojazdach firmy Toyota Prius [11] Wielkość HEV PHEV (plug-in) Napięcie akumulatora 21,6 V 345,6 V Pojemność akumulatora 1,3 kw h 5,2 kw h Masa 42 kg 16 kg Emisja CO2 (cykl NEDC) 89 k/km 59 g/km (tryb mieszany: EV + HV) Zasięg EV (NEDC) 21,9 km Norma emisji spalin Euro 5, AT-PZEV Euro 5, AT-PZEV AT-PZEV Advanced Technology Partial Zero Emissions Vehicle (zaawansowane technologicznie pojazdy o częściowo zerowej emisji spalin) System zarządzania energią ECU hybrydowego zespołu napędowego odpowiedzialny jest za sterowanie układu przez optymalny dobór współdziałania (prędkości obrotowej i obciążenia) silnika spalinowego oraz MG1 i MG2. Na rysunku 6 zostały przedstawione przykłady typowych warunków jazdy z podziałem na część pracy w trybie EV i HV. Należy zauważyć, że tryb pracy z wykorzystaniem silnika spalinowego (tryb F) może wystąpić zarówno w warunkach pracy elektrycznej napędu, jak również w warunkach pracy hybrydowej. W tym drugim przypadku jest to normalny tryb pracy, natomiast w pierwszym występuje podczas gwałtownego zapotrzebowania na moc układu napędowego. Jazda do przodu V pojazdu Czas Wsteczny Odzysk energii Odzysk energii Tryb jazdy EV Tryb jazdy HV Rys. 6. Warunki jazdy dla Toyoty Prius plug-in: A gotowy do jazdy (naładowany), B rozpoczęcie jazdy, C stała prędkość jazdy w trybie EV, D normalne przyspieszanie w trybie EV, E stała prędkość pojazdu w trybie HV, F przyspieszanie podczas maksymalnej pozycji pedału przyspieszenia, duże prędkości pojazdu (asysta silnika spalinowego), G w trakcie zwalniania, H bieg wsteczny [3] 4 WPŁYW STOPNIA NAŁADOWANIA AKUMULATORÓW NA PARAMETRY PRACY HYBRYDOWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO W RZECZYWISTYCH WARUNKACH RUCHU W badaniach jak wcześniej wspomniano wykorzystano dwie trasy przejazdowe na terenie aglomeracji Warszawy. Średnia wartość prędkości pojazdu wynosiła odpowiednio: 24 dla trybu elektrycznego (EV) i 26,3 dla trybu hybrydowego (HV). Ze względu na charakterystykę badań w rzeczywistych warunkach ruchu porównywanie bezpośrednie obu przejazdów jest niemożliwe, na co wskazują różnice prędkości pojazdu przedstawione na rysunku 7 i 9. W opisie wyników badań zastosowano zasadę przyporządkowania wyników kolorem niebieskim do trybu EV i kolorem czerwonym do trybu HV. Rysunek 8 przedstawia zużycie energii podczas cyklu badawczego. 281

7 SOC [%] Prędkość pojazdu [] Prędkość pojazdu [] Początkowe wartości SOC wskazują na stan naładowania akumulatorów podczas rozpoczęcia testu badawczego. W pełni naładowany pojazd w czasie testu został rozładowany do poziomu 38% SOC wykorzystując spadek o 44% stopnia naładowania akumulatora 12 do pokonania 15,3 km. W trybie hybrydowym pojazd rozpoczął test z poziomem naładowania 1 równym 2% SOC. Oba przypadki pokazują naprzemienne rozładowanie i ładowanie akumulatorów. W trybie EV jest to uwarunkowane 8 jedynie odzyskiem energii z podczas hamowania, tryb HV umożliwia ładowanie akumulatorów przez 6 nadwyżkę energii wykorzystanej z silnika spalinowego przez generator. 1 Min 9 Mean Max tryb EV tryb HV Min Mean Max 4 2 tryb EV Rys. 7. Zakres średnich wartości prędkości pojazdu w rzeczywistych warunkach ruchu 7 Czas s, 16, 16, Tryb EV % 82,7 38, -44,7 tryb HV Tryb HV % 2, 24,3 4, Czas [s] Rys. 8. Porównanie stopnia rozładowania akumulatorów w testach drogowych Przebieg badań w trybie EV oprócz części zaznaczonej czerwonym punktem na rysunku 8 odbywał się w trybie czysto elektrycznym. Rysunek 9 przedstawia przebieg prędkości obrotowej silnika spalinowego i prędkości pojazdu podczas jazd drogowych. Tryb hybrydowy jednoznacznie wskazuje na znaczący udział czasu pracy silnika spalinowego podczas badań. Zakres wyróżniony odnosi się do czasu poruszania się pojazdu z wykorzystaniem silnika spalinowego (dla trybu EV) wymuszonym zapotrzebowaniem na wyższą prędkość pojazdu, widoczną na rysunku 1. Ze względu na zastosowaną przekładnię planetarną oraz ograniczenia prędkości obrotowych silników elektrycznych MG1 i MG2, sterownik hybrydowego układu napędowego, mimo wystarczającej energii zgromadzonej w akumulatorze wysokonapięciowym przeszedł w tryb pracy napędu hybrydowego. Ponieważ warunki jazdy w ruchu rzeczywistym spowodowały konieczność przyspieszenia powyżej prędkości 85 sterownik wymusił uruchomienie silnika spalinowego, które wynikało jedynie z prędkości poszczególnych przekładni przedstawionych wcześniej na rysunku 2b. W trybie elektrycznym sterownik napędu od czasu odłączenia pojazdu od zewnętrznego źródła zasilania w możliwych do realizacji warunkach jazdy, wykorzystuje tryb jazdy EV. Potwierdzona jest teoretyczna praca polegająca na rozładowaniu akumulatorów do poziomu maksymalnego 282

8 nmg1 [1/min] nmg2 [1/min] Vpojazdu [] n_ssp [1/min] Vpojazdu [] n_ssp [rpm] Vpojazdu [] n_ssp [rpm] rozładowania (oscylująca w granicy 2% SOC) przedstawiona na rysunku 5, bez wykorzystania silnika spalinowego. 6 3 Czas s n_ssp rpm n_ssp rpm Vpojazdu Vpojazdu Czas [s] Rys. 9. Przebieg prędkości silnika spalinowego i pojazdu w testach drogowych dla dwóch trybów pracy napędu N Czas s n_ssp 1/min 154 Vpojazdu nmg2 1/min nmg1 1/min Czas [s] Rys. 1. Analiza przejścia z trybu elektrycznego w tryb hybrydowy dla wybranego odcinka trasy przejazdowej (tryb elektryczny)

9 Po uruchomieniu silnika spalinowego (w 969 s przejazdu) nastąpiło zrealizowanie zapotrzebowania na zadaną prędkość pojazdu, a po kolejnych 2 s nastąpiło jej zmniejszenie, jednak ze względu na warunki termiczne pracy silnika, moduł ECU utrzymywał jego pracę jeszcze przez 49 s (żądanie trybu rozgrzewania silnika), a następnie realizowano ponownie w tryb EV zapewniając napęd elektryczny. Analizując drugą część rysunku 8 i 9 odnoszącą się do badań drogowych w trybie hybrydowym zauważyć można oscylację poziomu SOC w granicach 18% 26,5%. Przebieg trasy miał charakter nasilonego ruchu miejskiego. Widoczne zmiany prędkości obrotowej silnika spalinowego odnoszące się do prędkości pojazdu wskazują na zapewnienie zapotrzebowania zarówno na moc napędu, jak i na ładowanie akumulatorów. Przykładem efektywnego działania układu jest niewielki zakres pracy silnika spalinowego w okresie od 169 do 264 sekundy (95 s wspomagania napędu wraz z ładowaniem akumulatora). Wystarczył on na poruszanie się pojazdu z niewielką prędkością przez kolejne 487 s w trybie EV, w którym pojazd nie wykorzystywał silnika spalinowego. WNIOSKI Analiza pracy napędu hybrydowego podczas badań w rzeczywistych warunkach ruchu wskazuje na jego dużą zależność nie tylko od stopnia naładowania akumulatora, ale również od aktualnych nieprzewidywalnych (inaczej niż w teście NEDC) prędkości i przyspieszenia pojazdu. W celu realizacji zapotrzebowania na moc i moment obrotowy napędu, sterownik ciągle monitoruje parametry i dostosowuje prędkości zarówno silników elektrycznych, jak i silnika spalinowego do aktualnych warunków jazdy. Biorąc pod uwagę powyższe wyniki badań należy stwierdzić, że porównywanie wpływu SOC na różnice pracy silnika spalinowego jest niekompletne i wymaga dalszej analizy. Rzeczywiste warunki ruchu są niepowtarzalne. Aktualne natężenie ruchu ma bezpośredni wpływ na otrzymane wyniki, które za każdym razem są inne. Dlatego słuszniejszym jest porównywanie pracy napędu w znormalizowanym teście jezdnym (NEDC). Porównanie umożliwi bezpośrednie wyizolowanie wpływu SOC na parametry pracy całego napędu. Konieczne jest również zaproponowanie odmiennych testów na hamowni podwoziowej umożliwiające odwzorowanie rzeczywistego ruchu pojazdu wraz z zachowaniem możliwości powtarzalności przeprowadzanych badań. Analiza przeprowadzonych pomiarów wykazuje również, że warunki rzeczywiste całkowicie odpowiadają zadanym algorytmom sterowania przewidzianym przez producenta pojazdu [3]. Sterownik napędu ciągle nadzoruje pracę napędu dostosowując pracę silnika spalinowego w trybie hybrydowym na poziomie najwyższej sprawności oraz pracę całego napędu z możliwie największym udziałem trybu elektrycznego. Dzięki temu możliwe jest ograniczenie zużycia paliwa szczególnie na terenie miejskiej aglomeracji. Publikacja powstała w ramach realizacji projektu "Inżynier Przyszłości. Wzmocnienie potencjału dydaktycznego Politechniki Poznańskiej", nr POKL /12, współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego. Streszczenie W artykule przedstawiono analizę pracy napędu hybrydowego wykorzystującego układ plug-in w warunkach ruchu miejskiego. Ukazano systematykę obecnych napędów alternatywnych z uwzględnieniem podziału na napędy hybrydowe i elektryczne, zestawiając je z przykładowymi modelami pojazdów dostępnych na rynku. Omówiono rozwiązanie pozwalające na doładowanie pojazdu hybrydowego z sieci elektrycznej oraz tryby sterowania hybrydowym napędem na przykładzie Toyoty Prius plug-in. Przedstawiono pracę napędu hybrydowego Toyoty Prius plug-in w rzeczywistych warunkach ruchu na terenie Warszawy. Analizę wyników badań poparto wartościami stopnia naładowania akumulatorów, pracy silników elektrycznych i spalinowego oraz prędkości pojazdu. Zaproponowano kierunki dalszych prac, mających na celu określenie wpływu zastosowania napędów hybrydowych typu plug-in na bilans energetyczny takiego napędu. 284

10 Effect of the initial state of charge of battery on the drive operation parameters plug-in hybrid in real traffic conditions Abstract The paper presents an analysis of operation of hybrid drive using plug-in system in city traffic conditions. Paper presents current systematics of alternative drive systems including a division on hybrid and electric drives, putting them with exemplary models of vehicles available on the market. The solution for the hybrid vehicle recharging from the electricity network and control modes hybrid drive on the example of the Prius plug-in were discussed. The paper presents the work of the hybrid Toyota Prius Plug-in real traffic conditions in the Warsaw area. The analysis of the results of research is supported by the values of the degree of charging batteries, work of electric motors and combustion engine and the vehicle speed. The directions for further work aimed at determining the impact of the use of hybrid drives plug-in on the energy balance of such a drive are proposed. BIBLIOGRAFIA 1. Borowski P., Pielecha I., Cieślik W., Bueschke W., Czajka J., Hybrydyzacja układów napędowych pojazdów samochodowych. Logistyka 3/214, , ISSN ElectricCarsReport. (dostęp z dnia ). 3. Hybrid control system details. mytechdoc.toyota-europe.com (dostęp z dnia ) 4. Merkisz J., Pielecha I., Alternatywne paliwa i układy napędowe pojazdów. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań Merkisz J., Pielecha I., Borowski P.: Parametry eksploatacyjne silników spalinowych w pojazdach typu Range Extender. Autobusy 4/213, pp Motor Trader Magazine. (dostęp z dnia ). 7. Nemry F., Leduc G., Muñoz A. Plug-in hybrid and battery-electric vehicles: State of the research and development and comparative analysis of energy and cost efficiency. Joint Research Centre. Institute for Prospective Technological Studies. Luxembourg New Mitsubishi Outlander PHEV. (dostęp z dnia ). 9. Pielecha I., Czajka J., Wisłocki K., Borowski P., Cieślik W., Wpływ stopnia naładowania akumulatorów na warunki pracy napędu hybrydowego w teście NEDC. Technika Transportu Szynowego, nr 1, Sullican K. Automotive Training and Resource Site For Automotive Electronics. (dostęp z dnia ). 11. Takaoka T., Ichinose H. The Newly Developed Toyota Plug-in Hybrid System. 31. Internationales Wiener Motorensymposium 21, Wien Tarkowski P., Siemionek E. Układy napędowe pojazdów elektrycznych. Postępy Nauki i Techniki nr 5, Lublin Toyota Polska SA. (dostęp z dnia ). 14. Toyota-Hybridtechnik, Neue Hybrid-Modelle in allen Klassen. (dostęp z dnia ). 285