EKOLOGICZNE NAPĘDY POJAZDÓW Z UKŁADAMI ODZYSKU ENERGII

Podobne dokumenty
BADANIA ODZYSKU ENERGII HAMOWANIA POJAZDU O NAPĘDZIE HYBRYDOWYM

Układy napędowe i magazyny energii w pojazdach elektrycznych oraz systemy do ładowania baterii

ZAAWANSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE I BADANIA EKSPLOATACYJNE MIEJSKIEGO SAMOCHODU OSOBOWEGO Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM e-kit

ANALIZA ENERGOCHŁONNOŚCI RUCHU TROLEJBUSÓW

Napędy hybrydowe kontra elektryczne. Perspektywy rozwoju na najbliższe lata. Sebastian Kucia

MAN Truck & Bus Ekologicznie i ekonomicznie w przyszłość. MAN EURO VI: hybryda

PL B1. VERS PRODUKCJA SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ SPÓŁKA KOMANDYTOWA, Warszawa, PL BUP 07/

Dane techniczne Nowe BMW i3

DOŚWIADCZENIA Z EKSPLOATACJI SAMOCHODÓW ELEKTRYCZNYCH W DZIAŁALNOŚCI GOSPODARCZEJ

System napędu hybrydowego Toyota. Toyota Motor Poland 2008

PERSPEKTYWY ROZWOJU ELEKTRYCZNYCH AUTOBUSÓW MIEJSKICH MARKI URSUS. URSUS BUS S.A. Dariusz Kasperek

VOLVO S60 & V60 DRIV. Dodatek do instrukcji obsługi

PL B1. Zespół napędowy pojazdu mechanicznego, zwłaszcza dla pojazdu przeznaczonego do użytkowania w ruchu miejskim

Analiza parametrów pracy napędu hybrydowego Toyoty Prius III w procesie hamowania

Adrianna Jaskuła

AUTOBUS MIEJSKI Z NAPĘDEM SPALINOWO-ELEKTRYCZNYM - WYNIKI BADAŃ DROGOWYCH

AUTOBUSY ELEKTRYCZNO-WODOROWE URSUS BUS S.A.

MODELOWANIE HAMULCA TARCZOWEGO SAMOCHODU OSOBOWEGO Z WYKORZYSTANIEM ZINTEGROWANYCH SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH CAD/CAE

Samochody przyszłości. Czy elektryczne 1?

This copy is for personal use only - distribution prohibited.

Volvo FH I-Save OSZCZĘDNOŚĆ PALIWA NA NAJWYŻSZYM POZIOMIE

PL B1. Układ do zasilania silnika elektrycznego w pojazdach i urządzeniach z napędem hybrydowym spalinowo-elektrycznym

NOWOCZESNE ŹRÓDŁA ENERGII

Analiza kosztów eksploatacji pojazdów komunikacji miejskiej na przykładzie Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego w Lublinie

EUROPEAN UNION EUROPEAN REGIONAL DEVELOPMENT FOUND KLASTER GREEN CARS

SYMULACJA CYKLU PRACY HYBRYDOWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO GÓRNICZEJ LOKOMOTYWY SPĄGOWEJ

Silniki zasilane alternatywnymi źródłami energii

PL B1. Układ przeniesienia napędu do hybrydowych pojazdów roboczych dużej mocy zwłaszcza wózków widłowych o dużym udźwigu

WIRTUALNY UKŁAD STERUJĄCY POJAZDEM KOŁOWYM O NAPĘDZIE HYBRYDOWYM

Proekologiczne trendy w transporcie miejskim. Szczecin, 21 września 2011 rok

Rys. 1. Krzywe mocy i momentu: a) w obcowzbudnym silniku prądu stałego, b) w odwzbudzanym silniku synchronicznym z magnesem trwałym

Doświadczenia praktyczne z eksploatacji samochodów elektrycznych

Badanie efektywności energetycznej pojazdu hybrydowego bimodalnego

NOWE MINI COUNTRYMAN PLUG-IN HYBRID.

ŹRÓDŁA NAPĘDU W MIEJSKIEJ KOMUNIKACJI AUTOBUSOWEJ -KIERUNKI INNOWACYJNOŚCI

Informacja prasowa. Hydrauliczny układ Start-Stop (HSS) dla maszyn budowlanych PI

ELASTYCZNY SYSTEM PRZETWARZANIA I PRZEKSZTAŁCANIA ENERGII MAŁEJ MOCY DLA MASOWEGO WYKORZYSTANIA W GOSPODARCE ENERGETYCZNEJ KRAJU

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

Ekologistyka: samochód osobowy vs zrównoważony rozwój transportu indywidualnego

Elektrotechnika i elektronika pojazdów samochodowych : podręcznik dla technikum / Jerzy Ocioszyński. wyd. 11. Warszawa, 2010.

nowe trendy mobilności w regionach Europy

ANALIZA ZUŻYCIA ENERGII PODCZAS JAZDY POJAZDEM SAMOCHODOWYM

BADANIA PARAMETRÓW RUCHU WYBRANYCH WÓZKÓW WIDŁOWYCH

WPŁYW WYBORU PRZEŁOŻEŃ NA ZUŻYCIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ SAMOCHODU ELEKTRYCZNEGO

ŹRÓDŁA NAPĘDU W MIEJSKIEJ KOMUNIKACJI AUTOBUSOWEJ -KIERUNKI INNOWACYJNOŚCI BARTŁOMIEJ WALCZAK

Mercedesy Klasy E, GLC i GLC Coupé w nowych wersjach

ANALIZA UKŁADU NAPĘDOWEGO POJAZDU HYBRYDOWEGO Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM

Opis wyników projektu

3RS SZYNOWO-DROGOWY WÓZEK MANEWROWY

INNOWACYJNE I PRAKTYCZNE PROJEKTY Z ZAKRESU WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ Z OZE ORAZ SPOSOBY JEJ WYKORZYSTANIA - SAMOCHODY ELEKTRYCZNE

Publiczny transport miejski oszczędność energii a ekologia

DEGA. Diesel and Gas Mixture. LPG Powietrze. Spaliny ON + LPG. tylko ON!! ON+LPG. Termopara spalin ON + LPG. Wykres mocy [KW]

1.5 Diesel 88 kw (120 KM) Parametry silników Pojemność (cm³)

Rozwój elektromobilności w Lublinie. Warszawa, 2018 r.

3RS SZYNOWO-DROGOWY WÓZEK MANEWROWY

Instytut Elektrotechniki Oddział Technologii i Materiałoznawstwa Elektrotechnicznego we Wrocławiu

Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne - Jastrzębska GraŜyna. Spis treści. Przedmowa Wykaz oznaczeń Wykaz skrótów

EQ Power po raz pierwszy również w Klasach A i B

Pojęcie Ekojazdy Eco-Driving

Eko przeładunki w terminalach kontenerowych. Szczecin,

Badania sprawności prototypowej bezstopniowej przekładni łańcuchowej hybrydowego układu napędowego samochodu osobowego

PRACA RÓWNOLEGŁA PRĄDNIC SYNCHRONICZNYCH WZBUDZANYCH MAGNESAMI TRWAŁYMI

Konfiguracja układów napędowych. Opracował: Robert Urbanik Zespół Szkół Mechanicznych w Opolu

UNIWERSALNY MODEL SYMULACYJNY UKŁADU NAPĘDOWEGO PROTOTYPU SAMOCHODU ELEKTRYCZNEGO ELV001

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 18/11. JANUSZ URBAŃSKI, Lublin, PL WUP 10/14. rzecz. pat.

Podstawowe definicje

1.5 Diesel 88 kw (120 KM)

Politechnika Śląska. Katedra Wytrzymałości Materiałów i Metod Komputerowych Mechaniki. Praca dyplomowa inżynierska. Wydział Mechaniczny Technologiczny

STOCHOWSKA WYDZIAŁ IN

Planowanie Gospodarki Niskoemisyjnej proekologiczne rozwiązania w transporcie. Marcin Cholewa Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Elektromobilność od pojazdów hybrydowych do elektrycznych

Zasilacze laboratoryjne w dziedzinie technoligii hybrydowej

Wrocławski System Ładowania Pojazdów Elektrycznych. Barbara Duszeńko Specjalista ds. Gospodarki Odpadami Komunalnymi UM Wrocławia

Synchroniczny z magnesami trwałymi

Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr 80/

INFLUENCE OF POWERING 1104C PERKINS WITH MIXTURE OF DIESEL WITH THE ADDITION OF THE ETHANOL TO HIS SIGNS OF THE WORK

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

ELEKTROMOBILNOŚĆ WPROWADZENIE. Michał Kaczmarczyk, GLOBEnergia Zakopane,

KARTY POMIAROWE DO BADAŃ DROGOWYCH

Ciągniki serii Explorer: jakie nowości?

Działania na rzecz zrównoważonej mobilności w mieście stołecznym Warszawa. Miejskie Zakłady Autobusowe Sp. z o.o.

Oferta autobusu elektrycznego K-Bus E-Solar City Na bazie Nissan e-nv200

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Środowiskowe aspekty wykorzystania paliw metanowych w transporcie

SUPERKONDENSATOROWE MAGAZYNY ENERGII W TRAKCJI ELEKTRYCZNEJ

Samochody na wodór. Zastosowanie. Wodór w samochodach. Historia. Przechowywanie wodoru

Kierunek: Mechanika i budowa maszyn

Część II - ocena wybranych linii komunikacji miejskiej ( nr linii: 31 oraz 44 ) pod kątem obsługi przez autobusy elektryczne:

Maszyna indukcyjna jest prądnicą, jeżeli prędkość wirnika jest większa od prędkości synchronicznej, czyli n > n 1 (s < 0).

PAWELSKI Zbigniew 1 MACIEJCZYK Andrzej 2

Napędy hydrostatyczne z rekuperacją energii hamowania odzyskowego

Nowe BMW X4. Najważniejsze cechy.

Spełnienie wymagań EURO4 i EURO5 przez autobusy na ON i CNG analiza porównawcza, na przykładzie wybranej floty pojazdów

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

KONSTRUKCJA STANOWISKA BADAWCZEGO HYBRYDOWEGO NAPĘDU AUTOBUSU

Zarządzanie rozpływem energii w napędzie hybrydowym lokomotywy górniczej część 1. Algorytm sterowania

SPOSOBY REGULACJI PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ SILNIKA W POJEŹDZIE Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM

Koszt produkcji energii napędowej dla różnych sposobów jej wytwarzania. autor: Jacek Skalmierski

BADANIE ZUŻYCIA ENERGII PRZEZ SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY W CZASIE TESTÓW DROGOWYCH

UKŁAD HAMULCOWY GĄSIENICOWEGO POJAZDU AUTONOMICZNEGO

Transkrypt:

Dominik ŁYSKOJĆ, Stanisław DUER, Konrad ZAJKOWSKI, Stanisław SOKOŁOWSKI, Bogdan WILCZYŃSKI EKOLOGICZNE NAPĘDY POJAZDÓW Z UKŁADAMI ODZYSKU ENERGII Streszczenie W artykule przedstawiono zastosowania w pojazdach elektrycznych układów odzysku energii i wykorzystania do poruszania się pojazdem. Przedstawiono szczegółowo problematykę analizy odzysku energii z hamowania jako potencjał rozwojowy w układach napędowych. Słowa kluczowe: ekologiczne napędy, pojazd, układy odzysku energii. WSTĘP W związku z potrzebą ograniczenia zużycia nieodnawialnej energii i zagrożeń ekologicznych spowodowanych masowym transportem samochodowym spowodowały intensyfikację prac nad poszukiwaniem energooszczędnych źródeł napędu oraz prac w zakresie zastosowania odzysku energii w pojazdach samochodowych. Pomysł konstrukcji i eksploatacji pojazdu z napędem elektrycznym został zrealizowany już w połowie XIX wieku, ale został wyparty przez napęd spalinowy i dziś ten cichobieżny i bez emisyjny napęd powraca dzięki nowym technologiom oraz nowym źródłom energii. Głównym problemem stają się wydajne źródła zasilania, czyli pojemność akumulatorów potrzebnych do przejechania większych dystansów, dlatego pojazdy z napędem elektrycznym sprawdzają się w warunkach aglomeracji miejskiej, gdzie pojazd samochodowy wykonuje dużo manewrów przyspieszania i hamowania. Wyróżnić można dwie grupy elektrycznych układów napędowych: silniki prądu stałego i silniki prądu zmiennego, które są coraz powszechniej stosowane w pojazdach samochodowych. Proces wdrażania silników elektrycznych do pojazdów samochodowych się rozpoczął z kilku głównych czynników: ograniczenie emisji spalin w miastach, co ma wpływ na środowisko, efektywność napędu elektrycznego wynosi 79-95% co stanowi jego bezkonkurencyjność, prąd do napędu uzyskiwany może być ze źródeł odnawialnych, napęd elektryczny nie emituje hałasu, co wpływa na komfort jazdy, prostota rozwiązania napędu elektrycznego, obniżenie kosztów eksploatacji. Wykorzystanie efektywności silników elektrycznych w pojazdach samochodowych jest innowacyjnym rozwiązaniem na dzisiejsze czasy. Poniżej przedstawiono pojazd marki Renault o napędzie elektrycznym oferowany na krajowym rynku. AUTOBUSY 279

1. STRUKTURA POJAZDU Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM Rys. 1. Struktura produkowanego pojazdu Renault Kangoo Express Z.E [7] Silnik elektryczny: synchroniczny silnik z magnesami trwałymi, Moc maksymalna: 44 kw, Maks. prędkość obrotowa silnika: 10,500 obr/min, Stały moment obrotowy 226 Nm, Przyspieszenie: 0-60 km/h w 6,5 s, Prędkość maksymalna: 130 km/h, Akumulatory: litowo-jonowe o poj. 22kWh, Zasięg na jednym ładowaniu: 160 km. Do lepszego wykorzystania układu napędowego pojazdu elektrycznego jest niezbędna możliwość efektywnego ładowania akumulatorów. W tym celu rozwiązaniem zasilania układu napędowego będą akumulatory litowo-jonowe. Generatorowa praca układu napędowego umożliwia odzyskanie energii, która może być następnie wykorzystana przez odbiorniki elektryczne w pojeździe lub jako dodatkowe źródło energii do napędu pojazdu. Najbardziej obiecujące sposoby magazynowania energii dopiero są opracowywane i w niedalekiej przyszłości znajdą zastosowanie w pojazdach o napędzie elektrycznym, a na dzień dzisiejszy odzysk energii możemy uzyskać z: hamowania regeneracyjnego, kinetycznego zasobnika energii, superkondensatorów. Układ napędowy samochodu elektrycznego składa się ze źródła energii, maszyny elektrycznej oraz urządzeń mechanicznych przenoszących energię na koła jezdne pojazdu. Głównym zadaniem silnika w samochodzie elektrycznym jest wytworzenie momentu napędowego umożliwiającego jazdę do przodu i do tylu. Napęd elektryczny ma dwa stany pracy: mechaniczna i prądnicową: praca mechaniczna przetwarza energie elektryczna na mechaniczną, przenosi moment obrotowy na kola jezdne i napędza pojazd, praca prądnicowa przetwarza energie mechaniczną na energie elektryczną, czyli pełni role generatora prądu, który dostarcza energie elektryczną do akumulatorów. Układ napędowy samochodu elektrycznego poprzez układ sterowania współpracujący z układem hamulcowym tworzą system odzysku energii. 280 AUTOBUSY

2. SYSTEMY ODZYSKU ENERGII W POJEŹDZIE Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM 2.1. System odzysku energii podczas hamowania Podczas hamowania z odzyskiem energii następuje przekształcenie energii kinetycznej wynikającej z ruchu pojazdu w energie elektryczną za pośrednictwem silnika elektrycznego, który pełni wówczas role generatora prądu. W ten sposób część energii, która podczas hamowania jest tracona na ciepło to w postaci energii elektrycznej może być zmagazynowana w akumulatorach a następnie wykorzystana do napędu pojazdu. W celu zwiększenia wykorzystania energii kinetycznej uzyskiwania większych opóźnień w układzie hamulcowym cały moment tarcia lub jego część musi być zamienione na moment odzyskiwany, przy stałej sile nacisku na pedał hamulca, opóźnienie pojazdu nie może ulec zmianie. W tym układzie sterowanie jest zintegrowane z układem hamulcowym w taki sposób, że ciągle wykorzystywana tylko taka część momentu hamowania, która może być przetworzona przez generator. Proporcje podziału pomiędzy momentem hamującym umożliwiającym odzysk energii, a momentem tarcia w układzie hamulcowym są ustalane na podstawie wymiany danych między sterownikami układu napędowego i układu hamulcowego. Podczas hamowania pojazdu maksymalny moment hamowania silnika elektrycznego jako generatora zmienia się w sposób ciągły w szerokim przedziale prędkości obrotowej. Iloczyn momentu obrotowego i prędkości obrotowej, czyli moc silnika elektrycznego jest w tym zakresie stała. Przy małej prędkości obrotowej występuje przedział stałego maksymalnego momentu obrotowego silnika elektrycznego. Jeżeli prędkość obrotowa będzie się nadal zmniejszała, to wartość momentu hamującego umożliwiającego odzysk energii zmniejszy się do zera. Do uzyskania stałej wartości opóźnienia pojazdu jest wymagana stała wartość momentu hamowania na kołach. Jeżeli silnik elektryczny osiągnie graniczna wartość momentu to w miarę zmniejszania prędkości obrotowej musi następować ciągłe zmniejszanie momentu tarcia układu hamulcowego, ponieważ w tym okresie następuje wzrost momentu silnika elektrycznego jako generatora na rys. 2 przedstawiono przykładowy przebieg hamowania z odzyskiem energii. Rys. 2. Przebieg maksymalnego momentu obrotowego podczas pracy generatorowej AUTOBUSY 281

Rys. 3. Przebieg hamowania z odzyskiem energii Na początku następuje wzrost momentu generowanego aż do osiągnięcia maksymalnej wartości. Pod koniec hamowania moment generowany zanika i zostaje zastąpiony momentem tarcia ponieważ przy malej prędkości obrotowej silni elektryczny nie jest wstanie wytworzyć momentu generowanego. Podczas hamowania od dużej prędkości aż do zatrzymania, przy stałej sile nacisku na pedał hamulca w sposób ciągły jest dopasowywany rozdział miedzy momentem tarcia, a momentem hamującym umożliwiającym odzysk energii. System sterowania ciągle nadzoruje wszystkie najważniejsze parametry układu napędowego i określa, w której chwili układ może służyć do odzysku energii hamowania. Schemat układu umożliwiającego odzysk energii hamowania przedstawiono na rysunku 4. Rys. 4. Schemat układu umożliwiającego odzysk energii Proces hamowania odbywa się w krótkim czasie, w którym wydziela się duża ilość energii. Elektryczna moc akumulatorów również ma duży wpływ na przebieg odzysku energii, ponieważ stanowią one element ograniczający przyjmowanie energii elektrycznej w krótkim czasie. Ilość odzyskanej energii związana jest ze strategią hamowania pojazdu, podział sił hamowania oraz procentowy udział hamowania odzyskowego w całym procesie hamowania dodatkowo ograniczają ilość odzyskanej energii. Pomimo tego można zaoszczędzić około 15% zużywanej energii w ruchu miejskim. Wartość udziału momentu hamowania realizowany przez układ odzysku energii jest przekazywana do sterowników układu napędowego, czyli silnika elektrycznego. 282 AUTOBUSY

PODSUMOWANIE Przedstawione powyższe rozwiązanie daje możliwość wykorzystania energii podczas hamowania które jest gromadzone w akumulatorach celem jej wykorzystania. Hamowanie odzyskowe również obniża koszty eksploatacyjne pojazdu przez znaczne zmniejszenie zużycia energii ponadto pozytywnym skutkiem jest ograniczenie energii, z korzyścią dla środowiska naturalnego. W najbliższych latach wielu producentów zaoferuje nowe modele pojazdów o napędzie elektrycznym z efektywnymi układami odzysku energii. Wymienione w artykule systemy odzysku energii wymagają oddzielnych opracowań. BIBLIOGRAFIA 1. Łyskojć D., Duer S., Zajkowski K., Analiza możliwości wykorzystania elektrycznych w napędach pojazdów samochodowych. ZKwE, Poznań, 2010. 2. Merkisz J., Pielecha I., Alternatywne napędy pojazdów, Wydawnictwo Politechnika Poznańska, Poznań, 2006. 3. Zajkowski K., Duer S., Łyskojć D., Regulacja prędkości obrotowej silnika w samochodzie elektrycznym w aspekcie minimalizacji przepięć komutacyjnych. Transcomp - XIV International Conference Computer Systems Aided Science, Industry and Transport Radom, grudzień 2010. 4. Jastrzębska G., Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2009. 5. Robert Bosch GmbH, Napędy hybrydowe, ogniwa paliwowe i paliwa alternatywne, WKiŁ Sp. z o. o., Warszawa, 2010. 6. Grzenik R., Kałuża E., Możliwości wykorzystania hamowania rekuperacyjnego w celu zwiększenia efektywności użytkowania energii w infrastrukturze transportu miejskiego. SEMTRAK Zakopane, 2002. 7. www.samochodyelektryczne.org. ECO-DRIVE VEHICLES WITH ENERGY RECOVERY SYSTEMS Abstract The article presents an application in electric vehicles and energy recovery systems used to move the vehicle. Analysis are presented in detail the issues of energy recovery from braking as the potential for development in the propulsion system. Key words: eco-drive vehicles, vehicles, energy recovery systems. Autorzy: mgr inż. Dominik Łyskojć, Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny dr inż. Stanisław Duer, Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny dr inż. Konrad Zajkowski, Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny dr inż. Stanisław Sokołowski, Politechnika Koszalińska, Wydział Mechaniczny dr hab. inż. Bogdan Wilczyński, prof. nadzw. PK, Politechnika Koszalińska, Instytut Mechatroniki, Nanotechnologii i Techniki Próżniowej AUTOBUSY 283