ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ VPRAZE FAKULTA DOPRAVNÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE ALTERNATIVNÍ POHONY VOZIDEL 2009 Lukáš Novotný Vedoucí práce: Prof. Ing. Jan Kovanda, CSc.
Úvod Koncepce alternativních pohonů, obecně: 1) Alternativní paliva pro klasický spalovací motor 2) Náhrada klasického spalovacího motoru : Elektromotor různé možnosti zástavby + baterie Palivové články budoucnost, slouží jako zdroj energie pro elektromotory + baterie Sluneční kolektory spíše jako doplňkový zdroj, Parní stroj, setrvačník 3) Doplnění klasického spalovacího motoru Hybridní vozidla různé kombinace + elektromotory + baterie + baterie 2
JD power: The True success of the EV should be based on its performance as a vehicle, not as an environmental solution. 1 2 3 Možnosti využití zástavby pohonných jednotek v kolech 3 Zdroj obrázku: http://www.mitsubishi-motors.com
Pohon elektromotory v nábojích kol Přednosti (vedle běžných výhod konvenčních elektromobilů): + Úspora hmotnosti (vzhledem ke konvečnímu typu elektromobilu) + Zvětšení prostoru pro posádku + Aktivní 4WS, 4x4, řízení trakce + Drive by wire + Pasivní bezpečnost + Možnost vytvořit jeden integrální celek (pohon, brzdy, tlumení, pružení) + Možnost rekuperace energie Nevýhody (vedle běžných nedostatků konvenčních elektromobilů): - Nárůst neodpružených hmot (zhoršené pohodlí pro posádku) 4 Zdroj obrázku: http://www.mitsubishi-motors.com
Neodpérované části vozidla Jízdní pohodlí (vnímání a působení vertikálního zrychlení posádku vozidla) vs. jízdní stabilita, aktivní bezpečnost (dynamická síla mezi kolem a vozovkou) M/m > 5 Budící frekvence: Vlastní frekvence: v = 2π vv L ω = C + C m p Stoupá s rychlostí jízdy Budící frekvence: 5
Tradiční zástupce městských vozidel vs. vozidlo budoucnosti Zdroj: MICHELIN ACTIVE WHEEL, Motor Show Paříž, Říjen 2008, Tiskový balíček M = 980kg RENAULT CLIO m = 35kg (neodpružená hmota připadající na přední nápravu) M = 900kg HEULIEZ WILL (OPEL AGILA) m1 = 38kg (neodpružená hmota připadající na přední nápravu) M2 = 24kg (neodpružená hmota připadající na zadní nápravu) 6
Přístupy k řešení Ve vnitřním prostoru kola: + Elektrická jednotka s vnějším rotorem Vně kola: + Pružící jednotka + Brzdy + Tlumící činitel (plyno-kapalinový tlumič) + Řízení 1. přístup 7
1. přístup 8
Přístupy k řešení Ve vnitřním prostoru kola: + Elektrická jednotka s vnějším rotorem + Brzdy (klasická ovládaná hydraulicky, nebo klínová (ovládaná elektrickými signály) Vně kola: + Pružící jednotka + Tlumící činitel (plyno-kapalinový tlumič) + Řízení 2. přístup 9
2. přístup 10
Přístupy k řešení Ve vnitřním prostoru kola: + Elektrická jednotka (jen s vnějším rotorem) + Brzdová soustava (klasická ovládaná hydraulicky, nebo klínová (ovládaná elektrickými signály) + Pružící jednotka + Tlumící činitel (elektromagnetický tlumič) + Brzdy 3. přístup 11
3. přístup 12
Aktuální projekty Mitsubishi MiEV + Klasická pohonná jednotka Siemens ecorner + Elektromotor s vnějším rotorem, integrovaná brzdová soustava s klínovou brzdou EWB, pružení, tlumení Zdroje obrázků: http://www.mitsubishi-motors.com https://www.cee.siemens.com 13
Aktuální projekty 14
DĚKUJI ZA VÁM POZORNOST Ferdinand Porsche 1901 1500kg, 15HP Venturi Volage concept 2009, 4x55kW, 1075kg, vmax 150km/h, 0-100 5s, dojezd ~350km Lukáš Novotný xl1novotny@fd.cvut.cz Zdroje obrázků: http://en.wikipedia.org/wiki/lohner-porsche www.venturivolage.fr 15
Problematika spalovací motor + baterie + elektromotor V tomto hybridním systému pohonu jsou řazeny: Spalovací motor Jen jako zdroj energie k dobíjení baterií Baterie/superkondenzátory Zásoba energie pro elektromotory Elektromotory v nábojích kol pohon vozidla Kromě již zmíněných výhod: + Velká operabilita (nezávislost na dobíjení z veřejné sítě) + Hospodárnost provozu (oproti konvečním vozům) + spalovací motor může pracovat v ideálním pásmu otáček s vysokou účinností, lze ho kdykoli zastavit atp. Kromě již zmíněných nevýhod: -Exhalace ze spalovacího motoru + emise (hluk, vibrace) = EKOLOGIE -Zvýšení celkové hmotnosti (oproti plně elektrickému pohonu) Řešení? nahradit spalovací motor jiným stálým zdrojem energie pro dobíjení baterií palivový článek apod. 16