Zastosowanie elektrycznego układu napędowego do elektryfikacji samochodów dostawczych

Pojazdy elektryczne vs. spalinowe: Paliwo Moc użyteczna silnika Powietrze Suma strat ok. 65% max. sprawność ~35% Straty przez układ chłodzenia 8% Straty wylotu Spalin 29% Straty przez wymianę z otoczeniem 15% Straty tarcia w silniku 4% Straty przekładni 4% Straty skrzyni biegów 2% Straty na osiach 3% DIESEL Baterie Moc użyteczna silnika Suma strat ok. 20% max. sprawność ~80% Straty na grzanie baterii 8% Straty na układach energoelektronicznych 3% Straty silników 3% Straty na połączeniach i instalacji 4% Straty Układów napędowych (4 x 4) 2% ELECTRIC

Pojazdy elektryczne vs spalinowe porównanie ekwiwalentów masowych: Diesel Paliwo ciekłe 100 kwh Z uwzględnieniem sprawności napędu spalinowego ok. 30% Electric baterie litowo jonowe 100 kwh Z uwzględnieniem sprawności napędu elektrycznego ok. 80% 43 kg 830 kg 46 l 670 l

QUARK vs typowy samochód dostawczy 3.5t Długość: 4900 5900 mm Szerokość: 2050 mm Wysokość: 2250 2760 mm Liczba miejsc: 2+1 lub 8+1 Moc silników: 4 x 40 kw (80kW max) (silniki w piastach) Magazyn energii 80 kwh (zasięg do 400 km) 2 osie skrętne; dopuszczalna masa całkowita : 3,5 t (DMC); Prędkość max: 140km/h Czas rozpędzenia do 100km/h 20 s

Platforma QUARK:

DWH-200 Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi

Parametry techniczne Zakres napięcia DC 300 750 VDC Nominalna wartość skuteczna prądu 150 A Nominalna moc wyjściowa 40 kw Szczytowa moc wyjściowa 80 kw Moment napędowy 700 Nm Max. moment napędowy 1000 Nm Nominalna prędkość obrotowa 1200 Obr/min Sprawność 96 % Dane środowiskowe i chłodzenia Stopień zanieczyszczenia 2 Szybkość przepływu cieczy chłodzącej 20 l/min Ciecz chłodząca woda + max. 50% glikol Maksymalna temperatura cieczy na wlocie 65 C Maksymalne ciśnienie cieczy chłodzącej 2 Bar Temperatura pracy -40 50 C Zalecana temperatura składowania -40 85 C

Bezpieczeństwo i normy ISO 16750-3 Wibracje (5,9G, Test VII), Udary (50G, Akapit 4.2.2) PN-EN 60664-1 Kategoria przepięciowa III, Klasa izolacji uzwojeń F Dane mechaniczne Średnica zewnętrzna x długość Ø388 x 208 mm Możliwość zabudowy w kole o rozmiarze felgi 17 cali Rozstaw śrub montażowych Materiał obudowy 5x130 aluminium Masa 75 kg Stopień ochrony IP IP65 Inne Puszka przyłączeniowa 3x zaciski silnoprądowe max 35 mm 2 Cu Złącze sygnałowe 4x Termistor PTC, Resolver, 3x Hall Czujnik położenia wału Resolver

STS-202 Sterownik silnika elektrycznego 150 kw (300 kw)

Parametry obwodu DC Napięcie zasilania nominalne 750 VDC Zakres napięcia zasilania DC 0 850 VDC Pojemność obwodu pośredniczącego (DC Link) 1 1200 µf Częstotliwość przełączeń IGBT / SiC 2 5 8 / 5 20 khz Sprawność do 98 % Napięcie zasilania pomocnicze 7 35 VDC Parametry obwodu AC Nominalna moc wyjściowa 3 150 kw Maksymalna moc wyjściowa 300 kw Nominalna wartość skuteczna prądu 190 A Szczytowa wartość skuteczna prądu 4 400 A Czujnik położenia wału Resolver / czujniki Halla (opcja) Komunikacja Protokoły komunikacyjne 2xCAN, RS422 (serwis) Wejścia / Wyjścia 5 + 2 (dowolnie konfigurowalne DIO lub AIO 0..32V, dwa wejścia bezpieczeństwa) Zabezpieczenia Nadprądowe sprzętowe / programowe 600 / 600 A Nadnapięciowe sprzętowe / programowe 1050 / 1050 V Temperaturowe konfigurowalne programowo

Dane środowiskowe i chłodzenia Stopień zanieczyszczenia otoczenia 2 Ciecz chłodząca woda + max. 50% glikol Temperatura otoczenia -40 105 o C Szybkość przepływu cieczy chłodzącej 5 10 l/min Maksymalna temperatura cieczy na wlocie 65 o C Nominalne ciśnienie cieczy chłodzącej 2 bar Bezpieczeństwo i normy ISO 16750-3 Wibracje (10G, Test VII), Udary (50G, Akapit 4.2.2) PN-EN 60664-1 Kategoria przepięciowa III Dane mechaniczne Wymiary: szerokość x głębokość x wysokość 497 x 255 x 114 mm Stopień ochrony IP IP67 Masa 18,5 kg Materiał obudowy malowane, anodyzowane aluminium

MODUŁ BATERYJNY do ok 15kWh/moduł (zależnie od chemii baterii) 8 modułów na platformie 1344 ogniwa Li-Ion w obudowie 18650 (średnica/wysokość) Napięcie na wyjściu około 600V Miejsce na wbudowanie przetwornicy DC-DC (praca dwukierunkowa) Możliwość pracy równoległej Napięcie wyjściowe (regulowane) Od 400V do 750V Obudowa adresuje chłodzenie cieczą

PARAMETRY MODUŁU BATERYJNEGO Obudowa zaprojektowana pod kątem wytrzymałości na udary i drgania, górna i dolna powierzchnia obudowy to system chłodzenia cieczowego dla baterii. Wbudowana programowo konfigurowana przetwornica DC-DC Złącza elektryczne i hydrauliczne mogą być dostępne zarówno na krótszej jak i na dłuższej krawędzi Moduł bateryjny BMU-200 Napięcie wyjściowe 300 750 V DC Pojemność 10 kwh Moc wyjściowa nominalna 20 kw Moc wyjściowa szczytowa 30 kw Wartość prądu nominalna (dla 625 V) 32 A Wartość prądu szczytowa (dla 300 V) 100 A Dopuszczalny zakres temperatur pracy -30 50 C Wymagana wydajność chłodnicza/grzewcza (temperatury cieczy - od 10 C do 30 C ) 0,4 1,2 kw Liczba cykli pracy 3000 - Złącza Zabezpieczenia elektryczne hydrauliczne napięciowe prądowe temperaturowe mocowe stanu naładowania Wymiary 1091x822x120 mm Masa 125 kg - -

ŁADOWARKA ZEWNĘTRZNA 45 kw (szybka). Opis Napięcie sieciowe nominalne AC (ciągłe) Symb ol Min. Nom. Max. Jedn. U AC -15% 3x +10% [V RMS 230/400 ] Częstotliwość sieci f wej 50Hz [Hz] ±4% Znamionowa moc wyjściowa prostownika P N 45 [kw] Prąd fazowy znamionowy I N -90 90 [A RMS ] Współczynnik mocy PF 0,95 0,98 0,99 [-] Napięcie wyjściowe DC U DC 700 750 850 [V DC ] Maksymalny prąd wyjściowy I wyj 51,7 58,6 62,8 [A] Maksymalna moc czynna P wyj 44000 [W] wyjściowa Szczytowa sprawność h >90 [%] Uwaga: powyższe parametry odniesione do temperatury otoczenia T a = 25 C. Inne parametry: odporność na asymetrię napięcia sieci ±10%, odporność na harmoniczne napięcia do 8%.

Platforma QUARK napęd 4 x 4 obie osie skrętne

Możliwe zastosowanie jako jednostka autonomiczna do przewozu ładunków w obszarach przeładunkowych

Dziękujemy za uwagę dr inż. Gerard Wiśniewski mgr inż. Tomasz Buda