2009-06-15
Akumulatory hydrauliczne
Zastosowanie znajdujÄ…:
" akumulatory
hydropneumatyczne
Parametry pracy:
NAP
DY HYBRYDOWE " tłokowe
" ciśnienia od 5 do 30 MPa
Zadania:
" temperatury 250 300 K
Z AKUMULATORAMI " akumulowanie energii,
" sprawność < 78%
" kompensowanie przecieków
cieczy roboczej,
HYDRAULICZNYMI
" tłumienie uderzeń i drgań.
Å„ Å„
Ciecz robocza Układ uszczelnień Zawór gazowy
Ciecz Zbiornik ciśnieniowy Zawór gazowy
Hydraulic Hybrid = Hydrid
Zawór cieczowy Pęcherz gazowy Przyłącze Tłok Gaz roboczy Pokrywa
Rura
po stronie cieczy (cylinder)
Akumulator hydropneumatyczny Hydrauliczny akumulator tłokowy
Podział napędów hybrydowych
Zasada działania akumulatora hydraulicznego
z akumulatorem hydraulicznym
Pompa/silnik Zbiornik
hydrauliczna niskociśnieniowy
" Szeregowe " Równoległe
" Dobry do wykorzystania hamowania " Dobry do wykorzystania hamowania
odzyskujÄ…cego odzyskujÄ…cego
" Niższe zużycie paliwa w jez
dzie miejskiej " Zużycie paliwa mniejsze o 15-25%
(do 50%) " Doposażenie pojazdów
Zasada pracy układu " Ograniczone wykorzystanie w jez
dzie " PoczÄ…tki lat 1980 i 1990
Zbiornik
autostradowej
wysokociśnieniowy
" Wymagane duże pojemności
Podział napędów hybrydowych
Warunki pracy napędu równoległego
z akumulatorem hydraulicznym
" Szeregowe z przekładnią " Szeregowe z przekładnią
wielobiegowÄ… hydromechanicznÄ…
" Dobry do wykorzystania hamowania " Możliwość transmisji pełnej mocy w
odzyskujÄ…cego stanach ustalonych
" Niższe zużycie paliwa w jez
dzie miejskiej " Dodatkowa moc w stanach przejściowych
(do 50%) " Wykorzystanie obu pomp podczas
" Ograniczone wykorzystanie w jez
dzie hamowania odzyskujÄ…cego
autostradowej " Najwyższe oszczędności zużycia paliwa
" Możliwość wykorzystania pełnego (pow. 50%)
momentu obrotowego dzięki przekładni " Wysoka sprawność w jez
dzie
autostradowej
1
2009-06-15
Możliwości gromadzenia energii Parametry energetyczne
System Elementy Gęstość Gęstość Sprawność
mocy energii
W/kg Wh/kg (100%/20% mocy)
Hydrauliczny Pompa/silnik 3500 96% / 85%
Akumulator 2500 1,9 95% / 98%
Åšrednio 1458 85%
Elektryczny Silnik/generator 600 94% / 85%
y y g
Układy mocy 3000 ----
Akumulator 650 30 77% / 93%
Åšrednio 283 < 50%
" Układ hydrauliczny posiada znacznie większą gęstość mocy
" Istnieje duży potencjał wykorzystania napędów hydraulicznych do
pojazdów typu Heavy Duty z częstym wykorzystaniem systemu start-stop.
Zastosowanie Akumulatory ciśnienia
" Adaptacja z układów CNG Warunki pracy części
 systemy kompozytowe wysokociśnieniowej:
" 345, 475 bar
Część niskociśnieniowa:
Układy niskociśnieniowe
" 35 bar
Układy wysokociśnieniowe
Sprawność napędu Pompa hydrauliczna
0 deg  brak produkowania lub absorbowania mocy
45 deg  produkcja lub absorbcja maksymalnej mocy
2
2009-06-15
Parametry pracy szeregowego hydraulicznego
Przykłady zastosowania
napędy hybrydowego
Lightning Hybrids
LH4
" Napęd równoległy
" Moc: 240 KM (179 kW)
 67 kW (2-suw, biodiesel)
 112 kW system hydrauliczny
" Zużycie paliwa: 100 mil/gallon
3
235d /100 k )
2,35 dm3/100 km)
" Hamowanie odzyskujÄ…ce
" 0-60 mil: < 6 s
Sprawność napędu podczas Zakres pracy układu hybrydowego
hamowania odzyskujÄ…cego LH3
Denver Auto Show, 1-4.04.2009
Zastosowanie do napędu pojazdów
System firmy Eaton (HDV)
System firmy Eaton (HDV)
Light, medium truck
Zbiornik
Zbiornik Heavy duty truck
Pompa/Silnik
Pompa/Silnik
Przeniesienie mocy
Przeniesienie mocy
Podłączenie
Podłączenie
wału
wału
Filtr
Filtr
napędowego
napędowego
Ne = 380 KM
Ne = 380 KM Zużycie energii:
Redukcja emisji:
Wysokociśnieniowy
Wysokociśnieniowy
" odzysk około 70% energii kinetycznej
20% CO2, 17% NOx
akumulator Mo = 3457 N·m
akumulator Mo = 3457 N·m
Moment obrotowy:
Koszty:
" 20% wzrost przyspieszenia pojazdu
ponad dwukrotne zwiększenie żywotności
Ekonomika paliwowa:
HLA  Hybrid Launch Assist  równoległy system hybrydowy ukł. hamulcowego
" 20-30%
Porównanie napędów Pojazdy firmy UPS
System szeregowy  silnik spalinowy
2 lata testów napędu
zastąpiony układem hydraulicznym
" A
adowanie podczas hamowania i
pracy silnika spalinowego
" Wyłączenie silnika spalinowego
podczas ruszania, brak biegu luzem
" Praca stop-start
" Autobusy
" A
adowanie podczas hamowania
" Ciągła praca silnika spalinowego 45-50% redukcja zużycia paliwa
30% redukcja emisji CO2
System równoległy  silnik spalinowy
wspomagany układem hydraulicznym
3
2009-06-15
Układ silnika hydraulicznego firmy Artemis
System firmy Bosch
Digital Displacement
Zawory mechaniczne zastÄ…piono cewkami elektromechanicznymi
Hydrostatic Regenerative Braking
Częstotliwość pracy do 20 Hz
system (HRB):
Pompa 6-tłoczkowa
" 25% redukcja zużycia paliwa
Pełna moc tłoczenia 0-25 ms
Zastosowanie:
" autobusy szkolne, miejskie
Napęd:
" sy g yj pÄ™
ystem równoległy jako napęd
dodatkowy
Testy w Niemczech:
" Autobus Mercedes Actros (16/23 ton)
" Silnik 235 kW
HRB system:
" Masa 500 kg
" Moc: 250 kW, 2500 Nm
" 2 akumulatory po 32 dm3
" Ciśnienie: max: 330 bar, początkowe 210 bar
" Pojemność akumulatorów: 550 kJ (co odpowiada energii kinetycznej obciążonego
pojazdu przy V = 30 km/h)
Digital Displacement  zasada działania Zastosowanie BMW 530i
Pełny szeregowy układ
hydraulicznego napędu hybrydowego
Przyszłość napędu Digital Displacement
Ograniczenie emisji CO2
IVT - Infinitely Variable Transmision (nieskończenie zmienne przełożenie)
Porównanie do 6-biegowej skrzyni manualnej w teście ECE
badania, brak
gromadzenia energii
4
2009-06-15
Porównanie napędów szeregowych
Elementy napędu szeregowego
elektryczny/hydrauliczny
" CPR  common pressure rail
" Część wysokociśnieniowa
20  40 MPa
" Moment obrotowy 50% (20 MPa),
100% (40 MPa)
" Osobne silniki hydrauliczne w
każdym kole
" Rekuperacja energii pompa
Rekuperacja energii  pompa
hydrauliczna
Maszyny przemysłowe Pojazdy pozadrogowe Hydraulic hybrid
Silnik hydrauliczny Sprawności napędu hydraulicznego
" 24 tłoczki w pompie
" Tłoki połączone z
silnik silnik
centralnym
Parametry w teście NEDC
wirnikiem (rotor)
" Konfiguracja
lustrzana
ruchome
15o
zakrzywione osie
Kątowe przesunięcie
 eliminacja drgań i
promieniowe tłoczki
hałasu
Porównanie zmian
momentu obrotowego
Sprawność Sprawność
odzyskiwania napędu
Duża liczba tłoczków  małe
energii
fluktuacje momentu obrotowego
hamowanie toczenia aerodynamiczny toczenia aerodynamiczny
Większa liczba strat
kompensowana
Konwencjonalny odzyskiwaniem energii Hydrid
Typowe wykonanie
Zakresy pracy w teście NEDC Zużycie paliwa w teście NEDC
 Masy pojazdów
1450 kg
 Silnik spalinowy
100 kW
-53%
Napęd
konwencjonalny
 80% testu
-76%
wykorzystuje
poniżej 10 kW
Napęd równoległy może
aerodynamiczny aerodynamiczny
hamowanie
toczenia
powodować 15%
p
toczenia
toczenia
N dh d li
Napęd hydrauliczny
zmniejszenie emisji CO2
konwencjonalny Hydrid
 Silnik spalinowy
pracuje tylko 11%
-35%
Sprawność silnika ZS Sprawność silnika ZS
testu
 89% testu silnik
Mo-max
jest wyłączony
Mo-min
-53%
n [obr/min] n [obr/min]
Napęd konwencjonalny Średnia sprawność Hydrid Średnia sprawność
80% NEDC silnika 18% 100% NEDC silnika 37%
5
o
o
M
M