snížit spotřebu paliva

Prezentace na téma: "snížit spotřebu paliva"— Transkript prezentace:

1 snížit spotřebu paliva
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA HYBRIDNÍ ELEKTROMOBILY ELEKTROMOBILY Cíle použití snížit spotřebu paliva snížit škodlivé exhalace optimalizovat pracovní režim spalovacího motoru Zvětšit akční rádius

2

3

4 TYPY HYBRIDNÍCH ELEKTROMOBILŮ
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA TYPY HYBRIDNÍCH ELEKTROMOBILŮ Sériový hybridní pohon Paralelní hybridní pohon Kombinovaný sériově-paralelní hybridní pohon Hybridní pohony s mechanickým děliče výkonu Hybridní pohony s elektrickým děličem výkonu

5 Sériový hybridní pohon
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Sériový hybridní pohon spalovací motor může pracovat v optimálním pracovním bodě možnost brzdění rekuperací nižší účinnost přenosu výkonu

6 Hybridní vozidlo: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo: Hyundai Hybridní mikrobus vznikl ve spolu- práci s firmou ENOVAsystem Seriový hybridní pohon El. motor : 50KW Spal. Motor: euro 3 Ucelená řada el. agregátů: 30, 60, 90, 120 a 240kW

7 Hybridní vozidlo: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo: Hyundai Spalovací motor Řídící a výkonová elektronika Baterie NI-MH

8 Hybridní vozidlo: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo: Hyundai Spalovací motor

9 Paralelní hybridní přenos
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Paralelní hybridní přenos vysoká účinnost mechanické části možnost rekuperace zlepšené pracovní podmínky spalovacího motoru nízká účinnost elektrické části

10 CLICK HEV Hybridní vozidlo paralelní: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo paralelní: Hyundai CLICK HEV Motor: 1.6DOHC & BLDC 98kW Baterie: 6,4Ah/144V Ni-MH Převodovka: CVT Váha: 1076kg Rychlost max:188km/h Akcelerace 0-100km/h:10,9s

11 SANTA-FE EV Elektromobil: Hyundai Motor: AM 60kW
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Elektromobil: Hyundai SANTA-FE EV Motor: AM 60kW Baterie: 12Vx25 Ni-MH cca kWh Převodovka: - Váha: 1860kg Rychlost max:128km/h Akcelerace 0-100km/h:19s Dojezd: 160km Palubní nabíječ: 6,6kW/8h

12 Kombinovaný hybridní pohon přepínatelný
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Kombinovaný hybridní pohon přepínatelný Požadavek výkonu nízký vysoký sériový pohon paralelní pohon spojka rozpojena spojka sepnuta

13 Hybridní pohony s dělením výkonu
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Hybridní pohony s dělením výkonu - při daném výkonu může spalovací motor trvale pracovat s nejnižší spotřebou paliva - účinnost přenosu výkonu je vyšší než v případě sériového hybridního pohonu, protože část výkonu se na kola přenáší přímo mechanicky - oproti elektrickému přenosu lze docílit úspor i prostým dělením výkonu - elektromechanický přenos Možná řešení - s elektrickým děličem výkonu - s mechanickým děličem výkonu

14 Mechanický dělič výkonu
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Mechanický dělič výkonu - dělič výkonu tvoří diferenciální planetová převodovka (t.j. se dvěma stupni volnosti - oba elektrické stroje jsou běžné konstrukce se stojícími statory - jeden ze strojů má dutý rotor pro průchod hřídele

15 Katedra elektrických pohonů a trakce K 314 - ČVUT Praha
Čeřovsk, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie

16

17 Prius – hybrid Hybridní vozidla: Toyota 1997 Motor: 1,5l
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidla: Toyota Prius – hybrid 1997 Motor: 1,5l Baterie: Ni-MH Prodáno: 70 tis. kusů

18 Slovenská strela - 2 rychlé motorové vozy (Tatra, 1936)
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Nejedná se o hybridní pohon-pouze elektrický dělič výkonu Slovenská strela - 2 rychlé motorové vozy (Tatra, 1936) - použit elektrický dělič výkonu vyvinutý Ing. Josefem Sousedíkem - další generace elektromechanického přenosu vyvinuta po 2. světové válce

19 Katedra elektrických pohonů a trakce K 314 - ČVUT Praha
Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie

20 VÝKON KOMPONENT A JEHO DĚLENÍ
SPALOVACÍ MOTOR elektrický přenos mech. přenos 100 % výkonu rychlost vozidla

21 AM NP AM NP MM ELM SP SG PM TM Základová deska ELEKTRICKÝ DĚLIČ VÝKONU
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA SUPERKONDENZÁTOR ELEKTRICKÝ DĚLIČ VÝKONU AM NP AM NP MM ELM SP SG PM TM Základová deska

22 ELEKTRICKÉ VLASTNOSTI
VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Superkondenzátor ELEKTRICKÉ VLASTNOSTI - Nízké jmenovité napětí + Velká proudová zatížitelnost + Velký měrný výkon + Vysoký počet nabíjecích cyklů + Odolnost proti hlubokému vybití + Malé samovybíjení + Bezproblémová funkce při nízkých teplotách FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI + Uchování energie bez nutnosti její přeměny + Nízká hmotnost + Neobsahuje těžké kovy (Cd, Ni, Pb) + Odolnost proti otřesům a vibracím APLIKACE Doprava, automobilová technika Záložní zdroje el. energie

23 TOKY ELEKTRICKÉHO A MECHANICKÉHO VÝKONU
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA TOKY ELEKTRICKÉHO A MECHANICKÉHO VÝKONU

24 Electrical Power Split Device
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Electrical Power Split Device Electric transmission Mechanical transmission TRANSCOM 2001

25 Electrical Power Split Device
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Electrical Power Split Device Electric transmission Mechanical transmission TRANSCOM 2001

26 Electrical Power Split Device
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Electrical Power Split Device Electric transmission Mechanical transmission TRANSCOM 2001

27 Electrical Power Split Device
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Electrical Power Split Device Electric transmission Mechanical transmission TRANSCOM 2001

28 Electrical Power Split Device
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Electrical Power Split Device Electric transmission Mechanical transmission TRANSCOM 2001

29 Electrical Power Split Device
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha Čeřovský, Z., Flígl, S., Hanuš, P., Mindl, P. : Hybridní pohony a hybridní přenosy energie Electrical Power Split Device Electric transmission Mechanical transmission TRANSCOM 2001

30 MĚŘENÍ ÚČINNOSTI VÝMĚN ENERGIE ZE SUPERKAPACITORU
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA MĚŘENÍ ÚČINNOSTI VÝMĚN ENERGIE ZE SUPERKAPACITORU

31 Block diagram of stand for supercapacitor charging and discharging
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Block diagram of stand for supercapacitor charging and discharging efficiency measurement

32 Katedra elektrických pohonů a trakce K 314 - ČVUT Praha
VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA

33 Katedra elektrických pohonů a trakce K 314 - ČVUT Praha
VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Průběh energie ve stejnosměrném meziobvodu při pracovním cyklu superkapacitoru (Upoč=Ukonc)

34 he=energie získaná při vybíjení energie potřebná pro nabití
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Průběh energetických ztrát v závislosti na výkonu měřený v jednom cyklu vybití a nabití superkapacitoru pro Napětí meziobvodu 500V he=energie získaná při vybíjení energie potřebná pro nabití

35 he=energie získaná při vybíjení energie potřebná pro nabití
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Průběh energetických ztrát v závislosti na výkonu měřený v jednom cyklu vybití a nabití superkapacitoru pro Napětí meziobvodu 200 V Průběh účinnosti he=energie získaná při vybíjení energie potřebná pro nabití

36 Účinnost měniče DC/DC v závislosti na výkonu
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Účinnost měniče DC/DC v závislosti na výkonu a napětí meziobvodu

37 Katedra elektrických pohonů a trakce K 314 - ČVUT Praha
VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA

38 MĚŘENÍ ÚČINNOSTI REKUPERACE DO SUPKAP A ZE SUPKAP PŘI BRZDĚNÍ
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA MĚŘENÍ ÚČINNOSTI REKUPERACE DO SUPKAP A ZE SUPKAP PŘI BRZDĚNÍ

39 SAMPLES OF SOME RESULTS
VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha SAMPLES OF SOME RESULTS Efficiency of particular component Regenerative braking efficiency

40 Použitá literatura: J.Bašta: Teorie elektrických strojů. NČSAV 1957.
Pavelka, Čeřovský, Javůrek: Elektrické pohony, ČVUT 1999 Čeřovský: A complete mathematical model of a self-controlled synchronous machine with amature induced voltage commutation. Acta Technica ČSAV 1977 No 4 str L. Kopecký: Reluktanční motor a elektromobil SRM a elektromobil. J.Gieras, M.Wing: Permanent magnet motor technology, Marcel Dekker, 2002. Čeřovský: Ventilový synchronní motor Studie ČSAV 1981

41 DĚKUJI ZA POZORNOST

42 “ The Answer for Clean Mobility”
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA EVS 19 “ The Answer for Clean Mobility” October , 2002, BEXCO, Busan, Korea Ing. Zdeněk Halámka

43 LG, ENOVAsystems a další…….
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Vystavovatelé: Hyundai Mazda Yamaha Toyota DaimlerChrysler PSA LG, ENOVAsystems a další…….

44 Hybridní vozidlo: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo: Hyundai Hybridní mikrobus vznikl ve spolu- práci s firmou ENOVAsystem Seriový hybridní pohon El. motor : 50KW Spal. Motor: euro 3 Ucelená řada el. agregátů: 30, 60, 90, 120 a 240kW

45 Hybridní vozidlo: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo: Hyundai Spalovací motor Řídící a výkonová elektronika Baterie NI-MH

46 Hybridní vozidlo: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo: Hyundai Spalovací motor El. motor

47 CLICK HEV Hybridní vozidlo: Hyundai Motor: 1.6DOHC & BLDC 98kW
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidlo: Hyundai CLICK HEV Motor: 1.6DOHC & BLDC 98kW Baterie: 6,4Ah/144V Ni-MH Převodovka: CVT Váha: 1076kg Rychlost max:188km/h Akcelerace 0-100km/h:10,9s

48 SANTA-FE EV Elektromobil: Hyundai Motor: AM 60kW
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Elektromobil: Hyundai SANTA-FE EV Motor: AM 60kW Baterie: 12Vx25 Ni-MH cca kWh Převodovka: - Váha: 1860kg Rychlost max:128km/h Akcelerace 0-100km/h:19s Dojezd: 160km Palubní nabíječ: 6,6kW/8h

49 SANTA-FE FCEV Elektromobil s palivovým článkem: Hyundai
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Elektromobil s palivovým článkem: Hyundai SANTA-FE FCEV Řídící elektronika Palivový článek Nádrž na vodík Elektromotor

50 Hybridní vozidla: Toyota
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidla: Toyota El. motor Pro zadní nápravu Baterie Řídící jednotka Spalovací motor Elektrický motor

51 Estima - hybrid Hybridní vozidla: Toyota Motor: 2,4l 5,6l/100km
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidla: Toyota Estima - hybrid Motor: 2,4l 5,6l/100km Baterie: Ni-MH Prodáno: 5886 kusů

52 Prius – hybrid Hybridní vozidla: Toyota 1997 Motor: 1,5l
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidla: Toyota Prius – hybrid 1997 Motor: 1,5l Baterie: Ni-MH Prodáno: 70 tis. kusů

53 Prius – hybrid Hybridní vozidla: Toyota Dělič výkonu Generátor Měnič
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidla: Toyota Dělič výkonu Generátor Měnič Motor Baterie El.motor Redukční převodovka Mech. Cesta El. cesta Prius – hybrid 1997 Transmise

54 Hybridní vozidla: Toyota
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Hybridní vozidla: Toyota

55 PHEV Ostatní: www.energine.com Max rychlost: 120km Motor: 0,8l
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Ostatní: PHEV Max rychlost: 120km Motor: 0,8l Výkon:75HP Váha. 1310kg Baterie: NI-MH 288V 720kg Množství vzduchu: 40kg/100l

56 PHEV Ostatní: www.energine.com Max rychlost: 120km Motor: 0,8l
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Ostatní: PHEV Max rychlost: 120km Motor: 0,8l Výkon:75HP Váha. 1310kg Baterie: NI-MH 288V 720kg Množství vzduchu: 40kg/100l

57 Nissaní: Hypermini EV ELEKTROMOBIL
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Nissaní: Hypermini EV ELEKTROMOBIL Max rychlost: 100km Motor: Synchronní Baterie: LI-on Dojezd: 65km max115km Nabíjení: Induktivni 4h

58 Nissan: Xterra FCV www.nissanusa.com Max rychlost: 120km
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Nissan: Xterra FCV Max rychlost: 120km Motor: Synchnní Výkon: 75kW Baterie: LI-ON Palivový článek

59 www.gemcar.com www.powerzinc.com CENTURY ZINCTEC ELECTRIC: GEM-825
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA CENTURY ZINCTEC ELECTRIC: GEM-825 Max rychlost: 40km Motor: 72V Výkon:75HP Váha. 500kg Baterie: Zinek-vzduch Má být k dispozici v 2003

60 Automobilová elektronika na 42V Používání systému s motorgenerátorem
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA Konference EVS19 Aktuální trendy: Automobilová elektronika na 42V Používání systému s motorgenerátorem Budoucnost: Hybridní pohony Palivové články Superkondenzátory Nové druhy baterií

61 FYZIKÁLNÍ MODEL HYBRIDNÍHO POHONU Pavel Mindl Výzkumné centrum spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka ČVUT FEL Praha

62

63

64

65

66

67 Pohon s elektrickým děličem výkonu

68 Mechanické charakteristiky pohonu “spalovacího” motoru

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78 VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha UltraCap 100 F / 56 V

79 VÝZKUMNÉ CENTRUM JOSEFA BOŽKA
Katedra elektrických pohonů a trakce K ČVUT Praha UltraCap 2700 F / 2.3 V