Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

13
8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 1/13 Sisteme de propulsie electrica si hibrida a automobilelor

Transcript of Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

Page 1: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 1/13

Sisteme de propulsie electrica si hibrida aautomobilelor

Page 2: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 2/13

Utilizarea propulsiei electrice la autovehicule presupuneantrenarea rotilor motoare ale acestora de cãtre un motorelectric. În functie de structura sistemului de propulsie,aceste automobile pot fi:• automobile electrice, la care propulsia se realizeazã

doar cu ajutorul motoarelor electrice, sursa de energie pentru alimentare constituind-o bateriile deacumulatori sau pilele de combustibil;

• automobile hibride, la care sistemele de propulsie sunt prevazute atât cu motor termic, cât si cu motor electricsi baterii de acumulatoare. În acest caz, rotile motoare

pot fi antrenate fie doar de cãtre motorul electric(configuratie în serie a automobilului), fie atât de cãtre

motorul electric, cât ti de cel termic (configuratie în paralel).

Page 3: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 3/13

1. Tesla RoadsterPrimul model comercializat de Tesla Motors se numește Tesla Roadster și este un automobilsport, cu două locuri, propulsat de un motor electric. Performanțele acestui automobil electricsunt demne de invidiat și de ce nu, o referință pentru următoarele modele de automobile electriAutonomia automobilului este de 394 km cu o singură încărcare a bateriei. Accelerația de la 0 l100 km/h se face în 3.9 secunde (3.7 secunde pentru varianta Roadster Sport) iar viteza maximeste de 201 km/h. Din punct de vedere al performațelor dinamice Tesla Roadster poate ficomparat cu automobilele sport cu tradiție, în unele cazuri având rezultate mai bune.

Tesla roadster – componente principale(1 – bateria, 2 – electronica de comandă, 3 – motorul electric, 4 – transmisia.)

Motorul este de inducție, trifazat, cucurent alternativ, având tensiunea dealimentare de 375 V iar răcirea fiind cu aer.Este foarte compact și optimizat pentru aminimiza pierderile prin căldură. Pentrualimentarea motorului se utilizeazăconductorii pe bază de cupru astfelrezistențele electrice sunt minimizate.

Controlul motorului este făcut prinintermediul modulului electronic de putere(PEM) care, pe lângă controlul turației,monitorizează și regimul termic almotorului. În cazul în care temperaturamotorului atinge temperaturi foarte înaltecuplul motorului este limitat. Masamotorului se încadrează sub valoarea de 38kg.

Page 4: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 4/13

Transmisia , produsă de Borg Warner, conține o singură treaptă de viteze, cu raportul fix de2.65, plus diferențialul care are raportul de demultiplicare de 3.12. Astfel raportultotal demultiplicareal transmisiei este de 8.28. Schimbarea direcției de mers a automobilului nu se faceutilizând o treaptă de viteză ci doar prin schimbarea sensului de rotație al motorului electric.

Viteza maximă care poate fi obținută la mersul înapoi este limitată electronic la 24 km/h.Transmisia mai conține și o pompă de ulei integrată, uleiul fiind utilizat pentru lubrifiere și unradiator de ulei care are rolul de a disipa căldura rezultată în urma frecărilor.

Bateria este de tipul Li-ion ce conține 6831 decelule dispuse în 11 straturi conectate în serie.Încărcarea de la o sursă de energie de 240 V și

70 A durează aproximativ 3.5 ore. Durata deviată a bateriei este estimată la 7 ani sau161000 km. Autonomia automobilului, cu bateria încărcată complet, este de 394 km dupăciclul EPA combinat (urban și autostradă).Capacitatea bateriei este de 53 kWh, energieelectrică ce poate fi furnizată la o tensiune de375 V. Masa bateriei este de 450 kg, ceea cereprezintă 36% din masa totală aautomobilului.

Page 5: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 5/13

2. Nissan LeafLeaf , vehiculul electric de la Nissan, deschide porțile către era propulsiei electrice! Lansareaautomobilului s-a făcut în Decembrie 2010 pe piețele din Japonia și SUA iar în Ianuarie 2011 pe piața europeană.Tip motor electric - sincron pe curent alternativPutere / Cuplu [CP/Nm] - 109 / 280Tip baterie - Li-ion cu module laminatePutere / Capacitate baterie [CP / kWh] - 122 / 24Performanțe Viteză maximă [km/h] - 140

Autonomie [km] - 160Alte caracteristici - Recuperarea energiei de frânare, mod ECO

Sistemulelectric de propulsie conțineurmătoarele elemente: bateria (sursăde energie electrică), invertorul(unitatea de control a motorului

electric), motorul electric și reductorul.Bateria este amplasată central pentru aechilibra distribuția maselor pe punți,ceea ce are un impact pozitiv asuprastabilității automobilului. Ansamblulinvertor - motorul electric este dispustransversal pe puntea față legătura curoțile fiind făcută prin intermediulunui reductor fix și a unui diferențial.

Page 6: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 6/13

Bateria Li-ion este compusă din mai multe module, fiecare modul conținând patru celulelaminate. Celulele laminate au forme dreptunghiulare, plate, avantajul față de celulele clasicecilindrice fiind compactitatea, și dimensiunea redusă. Cele patru celule din fiecare modul suntconectate câte două în paralele și apoi înseriate. Pachetul de baterii conține 48 de module, uncalculator de monitorizare și control, o cutie de siguranțe și un întrerupător de service.Propulsia automobilului este asigurată de un motor electric sincron, cu magneți permanenți.Motorul este proiectat și fabricat de Nissan special pentru a echipa modelul Leaf. Compact,eficient, cu o putere specifică ridicată, motorul are un răspuns rapid la accelerații.Cuplu maxim este de 280 Nm între 0 și 2730 rot/min iar puterea maximă de 109 CP este ținutăconstantă între 2730 și 9800 rot/min. Turația maximă a motorului este limitată la valoarea de10390 rot/min.Reductorul, care are rol de cutie de viteze cu o singură treaptă, a fost special proiectat pentru areduce pierderile prin frecare. De asemenea pentru lubrifiere este utilizat un ulei cu vâscozitatescăzută pentru a minimiza pierderile prin frecare.

Rolul principal alinvertorului este de a

controla cuplulmotorului electric.Acesta este alimentatcu curent continuu dela baterie pe care-ltransforma în curentalternativ pentrualimentarea motoruluielectric

Page 7: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 7/13

In functie de modalitatea de interconectare a motoarelor electrice si a motorului termicse disting doua configuratii de hibridizare totala de baza

1. Transmisii hibride serie (numele provine de la modalitatea de conectare acomponentelor), la care numai motoarele electrice sunt conectate la rotile automobilului,motorul cu ardere interna actioneaza un generator electric care alimenteaza motoareleelectrice prin intermediul conectorilor electrici. Curentul produs alimenteaza motoareleelectrice care actioneaza rotile. Un astfel de sistem se intalneste la Toyota Coaster. Totusiaceasta solutie este foarte rar intalnita la automobile;2. Transmisii hibride paralele, la care ambele surse de putere – motorul termic si masinaelectrica – sunt conectate la rotile motoare prin intermediul unor legaturi mecanice adecvate.Motorul termic si masina electrica pot actiona puntile motoare simultan sau individual,separat (o punte) sau impreuna (ambele punti), ele putand fi cuplate intre ele. Un exemplu dutilizare a acestei tehnologii este Honda IMA (Integrated Motor Assist) pe Insight si Civic.

Honda Insight IMA, 1999. Honda Insight IMA, 2009.

Page 8: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 8/13

Transmisia hibrida de la Toyota

O realizare exceptionala in acest domeniu o constituie transmisia hibrida Toyota(Toyota Hybrid System – THS) lansata in 1997 pe modelul „PRIUS”. Trei deziderate au fostavute in vedere la realizarea acestui sistem de propulsie:

1) utilizarea unui motor cu ardere interna cu randament ridicat;2) utilizarea unui sistem de control avansat care sa asigure functionarea permanenta a

sistemului la regimul optim;3) reducerea pierderilor de energie si regenerarea acesteia.

Automobilul Toyota Prius face parte din clasa compact. Performantele maximeimpuse au fost: Vmax = 140 km/h, panta maxima de 30 % (17 grade), panta maxima laviteza de 105 km/h de 5 % (6 grade) si aceeasi panta la viteza de 130 km/h cu motorul

electric functionand pe caracteristica instantanee.

Page 9: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 9/13

Opel Ampera Ampera redefineşte stilul de conducere electrică într -un mod inovator, intuitiv, eficient şi responsabil înacelaşi timp. O baterie litiu-ion de 16 kWh este combinată cu o unitate avansată de propulsie electrică cuo putere de 111 kW/150 CP pentru a asigura o funcţionare pe distanţe de 40 – 80 km cu propulsie exclusivelectrică (în funcţie de carosabil, stilul de conducere şi temperatură) atunci când este încărcată complet. Conform testului standard european pentru autovehicule electrice, ECE R101, ce presupune condiţii d

condus mixte (complet electric şi benzină) pe 100 km, Ampera va consuma mai puţin de 10kW deelectricitate (echivalentul a mai puţin de 16 kWh/100 km) şi mai puţin de 1,6 l de benzină, cu o valoare aemisiilor sub 40 g de CO2/km (valori preliminare). În modul de extindere a autonomiei, unitatea de propulsie electrică este acţionată prin forţa motricăasigurată uniform prin intermediul unui generator. Generatorul este acţionat de un motor pe benzinăextrem de eficient, cu o cilindree de 1,4 litri şi o putere de 63 kW/86 CP.

Page 10: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 10/13

Schema de functionare a unui automobil hibrid

Exista 2 moduri in care automobilele hibride pot functiona:

1. Hibrid in serie : in care motorul cu ardereinterna se transforma in generator ce poate incar bateriile sau poate sa alimenteze direct un motorelectric legat la transmisia autovehiculului. Laviteze reduse toata puterea este data doar de

motorul electric.2. Hibrid in paralel: se caracterizeaza prin faptca atat motorul electric cat si cel termic se sustireciproc functionand in acelasi timp.Motorul electric este un supliment de putere aducelui termic.

Page 11: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 11/13

Toyota Prius – regimuri de functionareLa viteza mica:

Pana la o viteza prestabilita puterea este datadoar de motorul electric alimentat de la baterii.

La accelerare puternica si la mersul pe autostra

Puterea este furnizata in mod hibrid de ambelesurse, adica se foloseste atat motorul electricalimentat de baterii cat si cel termic.In conditii de performanta maxima puterea va fiexclusiv furnizata de motorul termic.

Page 12: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 12/13

Cazul franarii sau decelerarii

Oprirea completa a autovehiculului

In timpul franarii sau decelerarii energiade miscare se recupereaza, motorul electrfunctionand in regim de dinam, incarcand bateriile.

Motorul termic este oprit pentru a se redu

consumul , iar cel electric intra in modulstand-by gata pentru a intra in actiune laaccelerare.

Page 13: Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

8/10/2019 Sisteme de Propulsie Electrica a Automobilelor

http://slidepdf.com/reader/full/sisteme-de-propulsie-electrica-a-automobilelor 13/13

Niveluri de hibridizare:

• Start – Stop sau Stop&Go: asigura oprirea motorului in perioadele de stationare si repornirea luirapida si sigura la apasarea clapetei de acceleratie- demarorul motorului termic este supradimension

• Brake&Boost: pe langa Start&Stop realizeaza o franare recuperativa si foloseste aceasta energie pentru o accelerare mai puternica.

• Mild Hybrid: permite pornirea vehiculului si deplasarea cu viteza redusa doar in mod electric.

• Full Hybrid: permite deplasarea cu viteza medie doar in mod electric si controlul stabilitatii ( alunec

giratie).