Dr hab. inż. Grażyna Jastrzębska Prof. P.P.

Dr hab. inż. Grażyna Jastrzębska Prof. P.P.

Prototypy i nowe modele

Prototypy i nowe modele

Nietypowe rozwiązania

Nietypowe rozwiązania

Autobus Solaris Urbino Hybrid

Autobus Solaris Urbino Hybrid

SAMOCHODY HYBRYDOWE

SAMOCHODY HYBRYDOWE

PROTOTYPY I NOWE MODELE

PROTOTYPY I NOWE MODELE

Fiat Multipla Ecodriver

o

systemie

hybrydowym

równoległym

z

automatyczną przekładnią

zastosowany został w

publicznym transporcie w Turynie w 2006 roku.

Hybrydowa limuzyna BMW

napędzana

silnikiem spalinowym

V8 o pojemności

4,4 l oraz

jednostką elektryczną

z

baterią litowo –

jonową.

Łączna moc to 323 kW (432 kM).

Nissan Altima Hybrid

bazuje na Altimie z 2007 roku.

Posiada silnik

spalinowy 4 – cylindrowy 2,5 l, silnik elektryczny i
automatyczną skrzynię biegów ECVT.

Całkowita moc

150 kW

(201 kM).

Spełnia wymogi kalifornijskich

norm emisyjności.

Santa Fe

W Salonie Paryskim 2008 Hyundai (Korea) przedstawił
m.in. hybrydową wersję SUV Santa Fe. Jest to pierwsza
na świecie hybryda, w której

zastosowano LPG i

akumulatory litowo – polimerowe.

Pojazd wyposażony

jest w silnik Theta o pojemności 2,4 l. oraz silnik
elektryczny o mocy 30 kW, a także 6-stopniową
przekładnię

automatyczną

.

Stosuje

się

w

nim

rekuperację

energii.

Akumulatory

charakteryzuje

wysoka

gęstość

energii

i

dobra

wytrzymałość

mechaniczna.

Ograniczono zużycie paliwa do 6,2 l./100 km. Emisja
dwutlenku węgla wynosi 148 g/km, pojazd osiąga
maksymalną prędkość 170 km/h, a przyspiesza od 0 do
100 km w 10,6 s.

W sprzedaży pojawił się w 2009 roku pod nazwą Avante.

Honda Civic Hybrid

Najnowsze osiągnięcia hybrydowe Hondy to:

Honda Civic z

silnikiem benzynowym i elektrycznym oraz skrzynią biegów
CVT

, przedstawiona w Genewie w 2007 roku,

Honda Small

Hybrid Concept

- Honda Civic 4d z silnikiem hybrydowym

IMA (Integrated Motor Assist – zintegrowane wspomaganie
z silnika elektrycznego), z napędem na koła przednie.

Moc

jednostki spalinowej 62 kW (83 kM), elektrycznej - 10 kW
(włączany tylko podczas przyspieszania, nie może pracować
oddzielnie).

Maksymalna prędkość to 200 km/h, przyspiesza

od 0 do 100 km w 12,8 s. Zużycie paliwa wynosi 5,9 l/100
km, emisja CO2 109 g/km.

Hybrydowy Lexus

Lexus LS 600h z napędem na 4 koła

bazuje na swoich

poprzednikach – wersji

RX 400h

o łącznej mocy

200 kW

(na rynku od 2005) i

GS 450h

o łącznej mocy

250 kW

(na

rynku od 2006).
Wersja

LS 600h

to pierwszy

samochód hybrydowy z

pięciolitrowym silnikiem benzynowym V8 i nowym
akumulatorem kompaktowym o dużej pojemności. Moc
maksymalna pojazdu to 327 kW.

Pojazd III generacji

wyposażony jest w zintegrowany układ stabilizacji ruchu
(VDIM – Vehicle Dynamice Integrated Management
System), zapewniający bezpieczeństwo jazdy i poprawę
osiągów.

2007 Lexus GS

450h

2007 Lexus RX 400h

4WD

Parametry hybrydowego Lexusa I i III

generacji

Wybrane parametry pojazdów hybrydowych

Lexus RX400h i Lexus LS600h

Parametr

Lexus RX400h

od 2005 roku

Lexus LS 600h

od 2007 roku

Napęd

spalinowy

Sześciocylindrowy

3,3 l

Ośmiocylindrowy 5 l

Napęd

elektryczny

2 silniki

elektryczne AC

2 silniki elektryczne

AC

Akumulatory

NiMH

NiMH

Całkowita

moc

200 kW

327

kW

Przyspieszeni

e 0100 km/h

[s]

7,6

6,3

Zużycie

paliwa [l/100

km]

8,1

9,5

Emisja CO

2

[g/km]

192

219

Ondelios

koncepcyjny samochód

Renault

, pokazany po raz pierwszy

4.10.2008 roku w Paryżu, zastąpi on Renault Espace.
Sześcioosobowy pojazd o bardzo dobrym współczynniku
aerodynamicznym,

z napędem hybrydowym: turbodiesel

(2l) i 2 silniki elektryczne.

Przyspiesza od 0 do 100 km/h w

8 s.

Land Rover Freelander

W Paryżu w 2008 roku przedstawiono również hybrydowy Land
Rover Freelander. Zbudowany na bazie LRX wyposażony w

turbodiesla

o pojemności 2,2 l,

114 kW

(152 kM),

silnik

elektryczny i system rekuperacji

energii

.

Zużycie paliwa

zmniejszono o 30 %, w stosunku do pojazdu konwencjonalnego,
a emisję dwutlenku węgla ograniczono do 120 g/km.

Cayenne Porsche Hybrid

W

modelu

Cayenne

Porsche

zastosował

równoległe połączenie silnika spalinowego,
elektrycznego i skrzyni biegów.

Maksymalna

prędkość pojazdu pracującego wyłącznie z
silnikiem elektrycznym to 120 km/h. Hybryda o
masie 2,4 tony zużywa 9,8 l/100 km, czyli o 25
% mniej niż rozwiązanie spalinowe.

W planach jest obniżenie zużycia paliwa do 8,9
l/100 km oraz

zastąpienie akumulatorów NiMH

litowo-jonowymi.

W produkcji 2009-2010.

Cayenne Porsche Hybrid

Pojazd hybrydowy HDI

Koncern PSA (

Peugeot i Citroen

) prowadzi intensywne

badania nad pojazdem hybrydowym HDI, w którym

silnik

elektryczny o mocy 16 kW współpracuje z jednostką
wysokoprężną. Jednostka wysokoprężna to 1,6 HDI (90 KM)
z filtrem cząstek stałych

i systemem Stop&Start.

Średnie

zużycie paliwa wynosi 3,4 l/100 km, emisja CO2 kształtuje
się na poziomie 90 g/km

(to o 25 % mniej niż w

analogicznych

pojazdach

hybrydowych

z

silnikiem

benzynowym). Krótkie dystanse mogą być pokonywane
tylko z napędem elektrycznym.

Samochód przyspiesza od 0

do 100 km/h w 12,4 s, od 80 do 120 km/h – odpowiednio w
10,6 s oraz osiąga prędkość maksymalną 181 km/h.

Dla

porównania, tradycyjny samochód wyposażony w silnik HDI
osiąga prędkość 192 km/h, przyspiesza od 0 do 100 km/h w
tym samym czasie, a od 80 do 120 km/h w czasie 13 s.
Samochody hybrydowe HDI trafią na rynek nie wcześniej
niż w 2010 roku.

Ford Escape Hybrid

Jest

pierwszym pojazdem hybrydowym z możliwością

wykorzystania mieszanki E-85 (85 % etanolu i 15 %
benzyny

). Przy jeździe tylko na

silniku elektrycznym

osiąga maksymalną prędkość 58 km/h. W mieście
zużywa 5,7 l/100 km, poza miastem – 6,7 l/100 km.
Zasięg wynosi nawet 1000 km, na samej tylko energii
elektrycznej 2,42,9 km.

Uwzględniono rekuperację

energii.

Cena podstawowa: $25,740

Roczny koszt paliwa: $1,270

Ford Escape Hybrid

Opel Astra

General Motors

planuje wprowadzić w 2011 2 nowe modele aut

hybrydowych marki Opel. Opel Astra posiada

silnik o zapłonie

samoczynnym o mocy 9,2 kW i 2 elektryczne (30 i 40 kW),
połączone ze skrzynią biegów.

Celem producenta pojazdu jest

ograniczenie zużycia paliwa do mniej niż 4 l/100 km i
przyspieszanie od 0100 do 8 s.

Citroen C4 WRC HYMotion 4

to pojazd z

napędem hybrydowym, jednostka benzynowa

dysponuje mocą 240 kW (320 kM), a elektryczna 125 kW.

Realizowana

jest

rekuperacja

energii

,

która

magazynowana jest w 990 ogniwach

litowo-jonowych.

Zastosowanie rozwiązań hybrydowych

w pojazdach ciężarowych

W

Holandii

przeprowadza się testy na bazie samochodu

DAF LF45

. Masa pojazdu to 7,5 tony, zastosowano w

nim

układ równoległy

, który może wykorzystywać

wyłącznie

silnik Diesla

(Paccar FR), spełniający wymogi

normy EURO 4, o mocy

138 kW

(185 kM) z

6 – biegową

przekładnią

, wyłącznie

elektryczny silnik o mocy 44 kW

(

pracujący jako napęd i doładowujący akumulatory,

zasięg wynosi wtedy 2 km

) lub oba silniki jednocześnie.

Ciężarówka wyposażona jest ponadto w zestaw

akumulatorów

litowo – jonowych

o masie 100 kg.

W tym

rozwiązaniu możliwe jest obniżenie zużycia paliwa o 25
– 30 %.

Nietypowe

rozwiązania

hybrydowe

Connector 2001

Do samochodów o napędzie hybrydowym zaliczany

jest Connector 2001. Jest to pojazd na wskroś
proekologiczny. Na jego napęd składają się:

silnik

elektryczny zasilany ze zintegrowanych z karoserią
ogniw fotowoltaicznych oraz silnik spalinowy zasilany
olejem roślinnym.

Pojazd charakteryzuje niska masa i

aerodynamiczny

kształt,

a

jego

karoseria

skonstruowana jest z materiałów wysokiej jakości
(włókno węglowe, szklane oraz tworzywa sztuczne typu
high-tech.

W

słoneczne

dni

do

naładowania

akumulatorów potrzeba 8 godzin. Samochód powstał w
warsztatach TORIA aps. w Danii. Rozwiązanie pozwala
zaoszczędzić zarówno energię jak i zmniejszyć emisję
zanieczyszczeń.

Parametry konstrukcyjno – eksploatacyjne samochodu Connector

Wymiary nadwozia [m x m]

5,2 x 2

Masa [kg]

700

Liczba miejsc

6 (3+3)

Zawieszenie

typu Mc

Phersson

Napęd

na przednie

koła

Panele słoneczne powierzchnia/moc [m

2

/W]

6/684

Moc silnika elektrycznego [kW]

14-20

Zapotrzebowanie na prąd [Wh/km]

100

Akumulatory ołowiowe, bezobsługowe,

ładowane za pomocą paneli słonecznych i

rekuperacji energii masa/gęstość

energii/napięcie [kg/kWh/V]

120/3,7/23

Zasięg wyłącznie na energii słonecznej [km]

30 - 40

Spalanie oleju roślinnego [l/km]

2,8/100

Przyspieszenie od 0  100 km/h [s]

poniżej 15

Prędkość maksymalna [km/h]

120

Inne ciekawe rozwiązanie zastosowała firma amerykańska

EPA

,

która

pracuje

nad

hydraulicznym

pojazdem

hybrydowym

do jazdy miejskiej.

System magazynuje

energię w postaci sprężonego azotu

. Jest ona przekazywana

między akumulatorami niskiego i wysokiego ciśnienia za
pomocą nawrotnej pompy. System hydrauliczny może

odzyskiwać energię podczas hamowania ze sprawnością 82
%.

Na system składają się

2 źródła mocy:

silnik o zapłonie

samoczynnym

EPA

(Clean Diesel Combustion Engine) oraz

składowe systemu hydraulicznego i 2 zasobniki

. Technologia

układu zastępuje konwencjonalny zespół napędowy i
pozwala

wyeliminować przekładnię

. Napęd przekazywany

jest na koła tylne. Celem producentów jest

poprawa zużycia

paliwa

pojazdu

hybrydowego

w

odniesieniu

do

konwencjonalnego o 6070 % oraz zmniejszenie emisji
tlenków azotu

, zgodnie z wymogami dla silników Heavy

Duty, Mają być wprowadzone w 2010 roku.

Zasada działania autobusu hybrydowego

na przykładzie Solaris Urbino 18 Hybrid

Ewolucja hybrydowego Solaris Urbino 18

Model hybrydowy autobusu Solaris Urbino 18 powstał

w wyniku współpracy polskiego Solaris z firmami Allison
Transmission i Cummins. Został on po raz pierwszy
zaprezentowany na targach w Hanowerze w 2006 roku.

Jest

to

autobus

niskopodłogowy,

przegubowy,

przeznaczony do komunikacji miejskiej

. Firma Solaris

Bus & Coach S..A. z Bolechowa k/Poznania produkuje
pojazdy w różnych wersjach: z

silnikami Diesla lub z

napędem elektrycznym

(Solaris Trollino 18), a także z

napędem gazowym

Solaris Urbino CNG.

Wszystkie wymienione modele spełniają europejskie

normy dotyczące emisji spalin Euro.

Autobus hybrydowy Solaris

Urbino 18

i jego wnętrze

Pojazd II generacji pochodzi z 2008 roku.

Modernizacja autobusu pozwoliła na

zmniejszenie

zużycia paliwa o 15-30 %

(zależnie od cyklu

jazdy),

w

porównaniu

z

pojazdem

konwencjonalnym,

czego

rezultatem

jest

zmniejszenie

emisji

dwutlenku

węgla

do

atmosfery.

Emisję tlenków azotu zredukowano o 10-39 %,

tlenku węgla i węglowodorów do 90 %, a cząstek
stałych – odpowiednio - o 51-97 %.

Uzyskano

obniżenie poziomu hałasu,

zarówno

wewnątrz jak i na zewnątrz autobusu.

Budowa i rozmieszczenie napędu

Na układ napędowy autobusu Solaris 18 Urbino Hybrid składają się:-
-

wysokowydajny silnik Diesla Cummins

ISBe5 250B (

178 kW, 6,7 l

,

1 006 Nm przy prędkości 1500 obr/min), zmodernizowany w pojeździe II
generacji. Spełnia wymogi normy Euro 4/5,

- 

system hybrydowy Allison Transmission

EP50, w tym:

-

centralna jednostka napędu EV50 (2 silniki elektryczne

o mocy 75

kW każdy

, 2 sprzęgła synchroniczne, 3 przekładnie planetarne),

o masie

własnej 417 kg, zachodzi w niej sumowanie momentów silników
pracujących w układzie hybrydowym, silniki elektryczne wykorzystuje
się przy rozruchu i w przypadku doładowywania akumulatorów energią
z hamowania,

-

moduł sterujący

EP50, w jego skład wchodzą sterowniki systemu i

podwójny moduł falownika (Dual Power Inverter Module). DPIM, o masie
własnej 75 kg, na który składają się 2 przetwornice, jego zadaniem jest
– z jednej strony – wytwarzanie prądu trójfazowego do zasilania silników
elektrycznych – z drugiej – przekazuje energię pozyskaną z rekuperacji
do baterii),

-

bateria akumulatorów NiMH

, o masie 437 kg,

nie wymaga

zewnętrznego zasilania,

jest doładowywana nadwyżką mocy z silnika

spalinowego i energią pozyskiwaną z rekuperacji energii,

-

jednostka kontroli elektronicznej

(Hydraulic Control Module) HCM.

Dochodzi jeszcze zbiornik paliwa, AdBlue tank, system ogrzewania i

hamulce (Electronic Brake System) EBS z systemem (Anti Blocking
System) ABS i (Anti Slip Regulation) ASR.

S i ln ik e le k tr y c z n y A

S i ln ik e le k tr y c z n y B

3 p r z e k ła d n i e p la n e ta r n e

2 s p r z ę g ł o s y n c h r o n i c z n e

Elementy

składowe napędu

EV

w autobusie

Solaris Urbino 18

Zastosowanie lżejszego silnika umożliwiło łączne

umieszczenie

wszystkich elementów napędu w drugim wagonie autobusu.

Jedynie

baterie i falownik znajdują się na dachu.

Wprowadzone

zmiany zadecydowały o lepszej aerodynamice nowego modelu.

Rozmieszczenie

elementów

napędu

w autobusie

Solaris Urbino

18

SILNIK

PRZEKŁADNIA

GENERATOR/SILNIK

MAGAZYNOWANIE ENERGII

GENERATOR/SILNIK

PRZEKŁADNIA

NAPĘD KOŃCOWY

Praca w systemie hybrydowym

Autobus Solaris Urbino 18 Hybrid pracuje w układzie

hybrydowym równoległym.

Napęd z wału silnika Cummins

przekazywany jest do jednostki napędowej EV50 (silniki
elektryczne, sprzęgła i przekładnie) oraz do baterii
akumulatorów.

W EV50 zachodzi sumowanie się momentów silników.

Maksymalna, możliwa do uzyskania moc to 299 kW (400
kM).

Energia z rekuperacji może być wykorzystana podczas

przyspieszania.

Na

rysunku

pokazano

części

składowe

układu

hybrydowego EP50.

B a te r i a

In w e r te r D P IM

M o d u ł

s te r u ją c y

S i ln ik D i e s la

N a p ę d E 5 0

V

System hybrydowy EP 50 firmy "Allison

Transmission w autobusie Solaris Urbino

18

Parametry konstrukcyjno-eksploatacyjne

autobusu Solaris Urbino 18

Parametry konstrukcyjne

Przeznaczenie

Niskopodłogowy autobus

hybrydowy

do jazdy miejskiej

Typ

Solaris Urbino 18 Hybrid

Wymiary: długość x

szerokość x wysokość [mm

x mm x mm]

18 000 x 2 550 x 3 250

Wysokość wnętrza [mm]

2 370

Masa pojazdu (brutto) [kg]

28 000

Rozstaw osi [mm/mm]

5 130 / 6 770

Parametry napędu

Silnik Diesla Cummings ISBe

250 B

178 kW (242 kM), 6,7 l, 1 006 Nm,

SCR,

EURO 4/5

System hybrydowy równoległy

Allison Transmission E

P

50

Jednostka napędu

Allison Transmission E

V

50 (

2 silniki

elektryczne po 75 kW,

2 sprzęgła i 3 przekładnie)

Magazynowanie energii

baterie NiMH

Falownik

Podwójny moduł falownika (DPIM)

Kontrola elektroniczna

HCM

Sterowanie

ZF Servocom 8098

Zbiornik paliwa

250 l / 350 l / 450 l

Zbiornik AdBlue

40 l

Dodatkowy system ogrzewania

Webasto

Hamulce

EBS system o podwójnym obwodzie z

ABS/ASR (system zapobiegający blokadzie

kół

podczas

hamowania/system

przeciwdziałający

poślizgom

kół,

wywołanym

przenoszeniem

przez

nie

napędu) z funkcją zabezpieczającą

Szacuje się, że czas zwrotu dodatkowych nakładów na zakup

wersji hybrydowej drugiej generacji nastąpi po około 6-7 latach,

przy przeciętnym przebiegu 60.000 km rocznie.

TRYBRYDY

Do takich rozwiązań należy

BMW X5 Vision

Efficient Dynamics o podwójnie doładowywanym
silniku Diesla, z parą akumulatorów litowo –
jonowych i panelem słonecznym na dachu.

Pojazd wyposażony jest w 8 – biegową skrzynię
biegów.