2009-06-22
Typowe elementy napędu hybrydowego
Elektronika sterująca
Jednostka hybrydowa
" Akumulatory
" 10-biegowa przekładnia
automatyczna
" Konwerter 12 V DC/DC
Napędy hybrydowe w pojazdach
" Sprzęgła
" Inwerter 120 V AC
elektromagnetyczne
" Kontroler systemu
ciężarowych i autobusach
" Elektryczne
Elektryczne
silniki/generatory (do
pojazdów HD lub MD)
Koncepcje napędu firmy Scania
Paliwa i energia elektryczna
w pojazdach firmy Scania
" A
atwa integracja napędu " Dowolność konstrukcyjna
" Mechaniczny napęd " Dowolność usytuowania z
ródła
" Wysoka sprawność i mocy
odzyskiwanie energii " Bezstopniowy napęd elektryczny
" Ciągła jazda " Odzyskiwanie energii
" Idealny do zastosowań
typu start-stop w mieście
Technologie firmy Scania
Orion VII Hybrid Transit Bus
Wybór technologii zależy od zastosowania napędu
Ameryka Północna 500 pojazdów w
Ameryka Północna 500 pojazdów w
(NY, CA, Kanada) Nowym Jorku
(NY, CA, Kanada) Nowym Jorku
1300 dostarczonych Oszczędności
1300 dostarczonych Oszczędności
po 20 mln mil:
po 20 mln mil:
1500 zamówionych
1500 zamówionych
2 mln gal ON
2 mln gal ON
26 tys. ton CO2
26 tys. ton CO2
1
2009-06-22
Orion VII Hybrid Transit Bus Rozwój napędów hybrydowych
Akumulatory Li-Ion
Akumulatory Li-Ion
Współpraca Bosch i Getrag przy produkcji przekładni DSG
z silnikiem elektrycznym
- 300 ton
CO2/pojazd Torque-split Hybrid
centralny E-silnik
Równoległa hybryda
Podstawowy oraz osiowo-
centralny E-motor
silnik 6DCT450 równoległy E-silnik
- 1 tona
NOx/pojazd
- 30 tys. gal.
paliwa/pojazd
Napęd Mitsubishi Fuso
Mitsubishi Fuso (od 1996 r.)
7,5 ton ciężarówka
7,5 ton ciężarówka
3.0 4-cyl. ZS
3.0 4-cyl. ZS
123 KM,
123 KM,
doładowany
doładowany
Silnik elektryczny:
Silnik elektryczny:
47 KM
47 KM
bezszczotkowy z
bezszczotkowy z
magnesami stałymi
magnesami stałymi
Konfiguracja
Konfiguracja
Konfiguracja
Konfiguracja
równoległa
równoległa
Akum: Li-Ion
Akum: Li-Ion
(346 V, 5.5 Ah,
(346 V, 5.5 Ah,
1.9 kWh, 96 cell)
1.9 kWh, 96 cell)
Plug-In
Mercedes Sprinter
(ładowane z Hybrydowy napęd na 4 koła
gniazdka)
Magna Steyr AG
6-cyl. ZS 2.7/2.3 dm3
6-cyl. ZS 2.7/2.3 dm3
AVL 2007
90 kW/275 Nm silnik
90 kW/275 Nm silnik
elektryczny
elektryczny
Hybryda równoległa
Hybryda równoległa
14 kWh Li-Ion
14 kWh Li-Ion
30 km All-Electric
30 km All-Electric
EMx  silniki elektryczne ASG  przekładnia automatyczna
ES  akumulatory VD  przedni mechanizm różnicowy
DC/AC  konwerter VKM  silnik spalinowy
Kx  sprzęgła TSD  sprzęgło lepkościowe
HD  mechanizm różnicowy HD  przekładnia
2
2009-06-22
Mercedes Citaro BlueTec - Hybrid
Mitsubishi Aero Star Eco Hybrid Bus
Hybryda szeregowa
Hybryda szeregowa
4-cyl, ZS 4,8 dm3,
4-cyl, ZS 4,8 dm3,
Hybryda szeregowa
218 KM
218 KM
4,9 dm3, ZS
Napędy elektryczne:
Napędy elektryczne:
40 kW generator
kompresor
kompresor
2x79 kW silniki el.
klimatyzacji,
klimatyzacji,
634 V Li-Ion
pompa wspomagania
pompa wspomagania
akumulatory
kierownicy
kierownicy
sprężarka powietrza
sprężarka powietrza
sprężarka powietrza
sprężarka powietrza
Akum: Li-Ion na dachu
Akum: Li-Ion na dachu
Silniki el: 4 szt.
Silniki el: 4 szt.
W piastach kół:
W piastach kół:
środkowej i tylnej osi
środkowej i tylnej osi
Moc 435 KM
Moc 435 KM
Możliwość pracy tylko
Możliwość pracy tylko
elektrycznej
elektrycznej
Cel: połowa trasy na
Cel: połowa trasy na
silnikach elektrycznych
silnikach elektrycznych
Autobusy Solaris
Elementy napędu hybrydowego Allison Ep
Jednostki
Napęd Ev
Moduł przetwornicy
sterujące
Ak l t Sil ik li
Akumulatory Silnik spalinowy
Zasada działania Ev Allison Ep50
W układzie Allison 40% energii
Przełączanie biegów
zużywanej podczas przyspieszania
autobusu jest energią zmagazynowaną
podczas wcześniejszego hamowania.
" Przekładnie planetarne i sprzęgła synchroniczne
" Zawory elektromagnetyczne sterowane elektronicznie
" Dwa silniki-generatory
Elementy napędu hybrydowego firmy Eaton
Parametry
techniczne napędu
Allison
" System start/stop
" Hamowanie regeneracyjne
" Tryb napędu elektrycznego
" Napęd spalinowy (ładowanie akumulatorów)
" Napęd spalinowy i elektryczny (boost)
3
2009-06-22
Napędy hybrydowe w pojazdach
Napędy hybrydowe pozadrogowe
pozadrogowych
1,0-2,6 MW silnik
elektryczny
4,5 MW
odzyskiwania
energii
Silniki spalinowe:
1000-4200 kW
20-25 min praca na akumulatorach
5-7 min/h praca silnika spalinowego doładowanie akumulatorów
Moduły hybrydowe ZF
Napędy hybrydowe w pojazdach szynowych
Hybrid Switcher
www.zf.com
Ogniwo paliwowe
Ogniwo paliwowe
250 kW
250 kW
Akum. kwasowe: 1 MW
Akum. kwasowe: 1 MW
Gotowość Napęd czysto
start/stop elektryczny
Rozruch silnika Wytracanie
spalinowego energii,
poniżej 0,2 s hamowanie
Wspomaganie Rekuperacja
silnika energii
spalinowego
Evolution Hybrid Locomotive
" 10% mniej CO2 niż standardowa
lokomotywa
" 10% mniejsze zużycie paliwa
(oszczędności: 1 mln gallon/rok)
Emisyjność napędów
Moduł sterujący
hybrydowych
Odzyskiwanie energii Akumulatory
4
2009-06-22
Możliwości napędów hybrydowych
Porównanie gęstości energii paliw
konwencjonalnych i alternatywnych
Diesel
Benzyna
10
Akumu- Paliwa gazowe Paliwa ciekłe
latory
Etanol
5
Wodór
CNG
Wodór20 MPa
35 MPa
Li-Ion
0
Mała gęstość Duża gęstość
Duży zbiornik paliwa Mały zbiornik paliwa
http://www.conti-online.com/generator/www/de/en/cas/cas/themes/products/electric_drives/hybrid_drives/hybrid_performance_2006_en.html
Porównanie kosztów produkcji paliw
na świecie
Ewolucja konfiguracji napędów
Paliwo Benzyna Etanol
ropa kukurydza zboże trzcina
Surowiec naftowa (USA) (Europa) cukrowa
(Brazylia)
Gęstość energetyczna 32,2 21,1 21,1 21,1
[MJ/dm3]
3
W d j ść z 1 d 1 153 153 153
Wydajność 1 dm3 1 1,53 1,53 1,53
[dm3]
Produkcja z ha [dm3] 3064 2965 5930
Koszt produkcji 1 dm3 0,26- 0,32 0,48- 0,25
[euro] 0,28 0,61
Emisja CO2 [g/km] 196 122-147 87-209 25
y
ródło: L Automobile, 2007
Porównanie kosztów produkcji paliw
na świecie
Paliwo Olej
Biodiesel BTL
napędowy
Surowiec ropa rzepak słoneczni jatrofa celuloza
naftowa k (tropik)
Gęstość 36,4 35,6 35,6 35,6 33,49
energetyczna
[MJ/dm3]
Wydajność z 1 1 1,02 1,02 1,02 1,09
dm3 [dm3]
Produkcja z ha 1200 990 2500 3300
[dm3]
Koszt produkcji 0,26-0,31 0,52- 0,55 0,3 0,44-
1 dm3 [euro] 0,54 0,52
Emisja CO2 164 78-87 34-46 20-30 10-20
[g/km]
y
ródło: L Automobile, 2007
5
n
w
(Benzyna = 10)
Objętościowy wskaz
nik energii
2009-06-22
Emisja CO2 z silników ZI i ZS
280
280
Silniki ZI
Silniki ZI
240
240
Silniki ZI GDI
Silniki ZI GDI
200
200
Silniki ZS
160
160
2008
2008
120 2012
120 2012
y
ródło: VDA, AVL
80
80
800 1000 1200 1400 1600
800 1000 1200 1400 1600
Masa własna pojazdu [kg]
Masa własna pojazdu [kg]
y
ródło: AVL, 2005
Średni koszt zakupu samochodu osobowego [euro]
Emisja CO2 podczas całego życia pojazdu
w Unii Europejskiej zależności od rodzaju napędu
Samochód z silnikiem ZI = 1
Rodzaj napędu
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
2005 2010 2015 2020
Benzyna
Mały ZI
15,548 15,070 14,553 14,055
Hybrydowy
0,67
(benzyna)
Duży ZI
26,418 25,630 24,869 24,140
Mały ZS
Mały ZS
16 279 15 580 15 055 14 550
16,279 15,580 15,055 14,550
Ogniwo
0,80
paliwowe
Duży ZS
28,995 27,600 26,347 25,160
Inne (1%)
Inne (2%)
Hybrydowy
Produkcja paliwa
Produkcja materiałów (12%) 25,688 23,740 20,867 18,424
(54%)
Produkcja
Produkcja pojazdu (6%)
Ogniwa
materiałów
Jazda
- 43,760 32,245 24,800
(32%)
(72%)
Produkcja paliwa (8%)
paliwowe
Produkcja
Elektryczny
36,437 28,840 25,790 23,064
pojazdu (13%)
Pojazd napędzany ogniwami paliwowymi
Pojazd z silnikiem benzynowym
6
ś
ś
2
2
Emisja CO
w teście NEDC [g/km]
Emisja CO
w teście NEDC [g/km]