Saobra
ć
ajni fakultet Univerziteta u Beogradu
Hibridna vozila
Maj 2007.
1
1. UVOD
1.1 Elektri
č
na vozila
O elektri
č
nim vozilima (EV) se obi
č
no razmišlja kao o ne
č
emu veoma
savremenom ili
č
ak kao o ne
č
emu što pripada budu
ć
nosti. Takav stav ima
svog osnova mada je istina sasvim druga
č
ija. EV su se pojavila uporedo ili
č
ak pre vozila sa motorima sa unutrašnjim sagorevanjem (SUS). 1895.
godine kada je automobilska industrija po
č
ela da se razvija, mnogi
konstruktori su smatrali da
ć
e elektri
č
ni pogon biti usvojen za pokretanje
drumskih vozila. Uzroke za takav stav treba tražiti u
č
injenici da je
tehnologija koriš
ć
ena u elektri
č
nom tramvaju u to vreme bila dobro
razvijena dok su se motori SUS tada tek po
č
eli razvijati. U to vreme
pogonski sistem EV sa
č
injavali su: olovni akumulatori i motor jednosmerne
struje
č
ija je brzina regulisana posredstvom otpornika.
Primat SUS motora nad elektri
č
nim pogonom osiguran je oko 1915.
godine. Tada su stepen i brzina razvoja SUS motora u odnosu na elektri
č
ni
pogon bili takvi da su obezbe
đ
ivali zadovoljenje težnje ljudi za sve bržim i
snažnijim i vozilima. Jedan od mogu
ć
ih uzroka koji su kona
č
no u prvi plan
izbacili vozila sa SUS motorom bila je pojava elektri
č
nog pokreta
č
a SUS
motora. Uz njegovu upotrebu vožnja vozila sa SUS motorom postala je
jednako udobna kao vožnja elektri
č
nim vozilom (izuzev buke).
Posledica svih nepovoljnih uslova za razvoj EV dovela je do gotovo
potpunog prestanka razvoja i proizvodnje elektri
č
nih vozila oko 1920.
godine. Renesansa EV nastupa šezdesetih godina sa razvojem ekološke
svesti kod ljudi. Energetska kriza sedamdesetih dodatno je ubrzala
istraživanja na polju EV .
Jedan od osnovnih nedostataka EV u odnosu na klasi
č
na vozila (sa
SUS motorom) leži u
č
injenici da je domet ovakvih vozila znatno manji.
Kao kompromisno rešenje pojavljuju se Hibridna elektri
č
na vozila, koja
kombinuju dva razli
č
ita pogona, od kojih je jedan upravo elektri
č
ni.
Saobra
ć
ajni fakultet Univerziteta u Beogradu
Hibridna vozila
Maj 2007.
2
1.2 Hibridna Elektri
č
na Vozila (HEV)
HEV spadaju u vozila sa niskom emisijom štetnih gasova
(LEV – Low
Emission
Vehicles
). Oni se zasnivaju na dva izvora energije- agregatu za
pretvaranje energije (motor SUS ili goriva
ć
elija) i agregatu za akumuliranje
proizvedene energije (akumulatori ili ultrakapacitatori). Kompletan pogonski
sistem sa
č
injavaju: toplotni
motor, elektri
č
ni generator,
elektri
č
ni motor, energetski
pretvara
č
i akumulatorske
baterije. Smisao postojanja HEV
se nalazi u
č
injenici da ova vozila
nemaju problema sa radijusom
kretanja jer koriste hemijsko
gorivo za pogon toplotnog
motora i istovremeno su ekološki
č
istija i efikasnija u odnosu na
klasi
č
na vozila jer koriste pogodnosti elektri
č
nog pogonskog sistema.
Snaga instalisanih toplotnih i elektri
č
nih mašina je ve
ć
a od potrebne vu
č
ne
snage i sam sistem je neuporedivo složeniji od EV i vozila sa SUS motorom.
Postoje dve osnovne konfiguracije HEV: serijska i paralelna. Izuzetak
je
Tojotin
model
Prius
koji je kombinovano, serijsko-paralelno.
U HEV se koriste baterije druga
č
ijih karakteristika u odnosu na EV. U
ovom slu
č
aju je mnogo zna
č
ajnija specifi
č
na snaga i mogu
ć
nost brzog
punjenja i pražnjenja akumulatora nego njihova velika specifi
č
na energija
kao što je slu
č
aj kod EV. Kapacitet akumulatora je manji nego kod EV.
Tehnologija HEV je potpuno razvijena tako da bi ona mogla da zamene
klasi
č
na vozila.
Radijus kretanja nije problem kao ni infrastruktura jer se koriste
standardne benzinske pumpe. Jedini nedostaci su njihova velika cena, velika
masa i složenost.
Saobra
ć
ajni fakultet Univerziteta u Beogradu
Hibridna vozila
Maj 2007.
4
2.1 Serijski (eng. Serial)
Kod serijskih vozila toplotni motor pokre
ć
e poseban generator kojim
se vu
č
ni motor snabdeva elektri
č
nom energijom i dopunjavaju akumulatori.
Toplotni motor se koristi u optimalnom radnom režimu, a regulacija brzine
se ostvaruje elektri
č
nim motorom. Postojanje akumulatora i elektri
č
nog
motora omogu
ć
ava reverzibilno (motorno) ko
č
enje
č
ime se pove
ć
ava
efikasnost vozila.
Koristi ve
ć
e baterije
Koristi on-board punjenje
Koristi i neka off-board punjenja
Optimizuje rad odvajanjem rada oba motora
prema brzini vozila
Elektri
č
ni motor nema prazan hod, što umanjuje
emisiju
Ne zahteva transmisiju
Koristi heavy-duty motor
S
E
R
I
A
L
2.2 Paralelni (eng. Parallel)
Paralelna HEV su koncipirana tako da to
č
kove pokre
ć
u i toplotna
mašina i elektri
č
ni motor/generator. Toplotna mašina i kod ovog vozila radi
u optimalnom režimu, pri
č
emu elektri
č
na mašina radi kao generator i
dopunjava baterije kada je za kretanje vozila potrebna manja snaga od snage
toplotnog motora, a kada je potrebna ve
ć
a snaga, onda elektri
č
na mašina radi
kao motor koriste
ć
i energiju iz akumulatora. Smisao uvo
đ
enja ovakve
topologije HEV se može tražiti u
č
injenici da je instalisana snaga elektri
č
nih
mašina manja,
č
ime je smanjena i težina vozila. Umesto posebnog motora i
generatora ovde se koristi samo jedna mašina
č
ija je snaga manja od snage
vu
č
nog motora kod serijskih vozila sli
č
nih dimenzija.
Saobra
ć
ajni fakultet Univerziteta u Beogradu
Hibridna vozila
Maj 2007.
5
Elektri
č
ni motor i SUS su direktno spojeni na
to
č
kove
Koristi manje baterije
Koristi off-board punjenje
Brže ubrzava
Elektri
č
ni motor ima prazan hod
Pakovanje komponenti u autu je manje
fleksibilno
Ne zahteva transmisiju
Koristi medium-duty motor
P
A
R
A
L
L
E
L
2.3
Serijsko-paralelni (eng. Dual-mode)
Kod
Prius
-a (serijsko-paralelni eng. Dual mode) postoje i motor i
generator, ali manjih snaga nego kod
č
isto serijske topologije. Prema
potrebama vožnje mogu
ć
e je da SUS motor pokre
ć
e samo generator ili da
zajedno sa motorom pokre
ć
e to
č
kove, a da generator miruje.
Koristi srednju veli
č
inu baterija
Koristi on i off-board punjenje
Brže ubrzava
Elektri
č
ni motor ima prazan hod
Pakovanje kompeneti u autu je manje
fleksibilno
Ne zahteva transmisiju
Koristi heavy-duty motor
D
U
A
L
-
M
O
D
E
