Vzdrževanje električnih in hibridnih vozil

Vzdrževanje električnih in
hibridnih vozil
Andrej Pečjak
Vzdrževanje električnih in
hibridnih vozil - posebnosti
-DC VN baterija
-Električni pogon – kontroler in motor
-DC DC pretvornik namesto alternatorja
-230 V omrežna napeljava z vtičnico
-Napajalnik
-VN pomožne naprave
-Dodatne 12V naprave
Vzdrževanje električnih in
hibridnih vozil – kaj potrebujemo
-Dodatna znanja
-Dodatna oprema
-Želja po novostih
Električna vozila na trgu
• Električni avto
• Hibridno vozilo
• Vtični ali “plug in”
hibrid
• Avto M1
• Kvadricikel L7e
• Kvadricikel L5e
Osnovni podatki EV
• Kapaciteta baterij v
kWh in napetost v V
• Tip in masa baterij
• Moč motorja (trajna in
trenutna)
• Masa in aerodinamika
vozila
• Performanse
Ponudba električnih vozil na trgu
• Nova vozila
• Rabljena serijska vozila
• Predelana vozila
Nova električna vozila
• L7e štirikolesniki: Ligier, Aixam, Tazzari
• Avtomobili: Tesla, Citroen C-Zero, Peugeot
Ion, Mitsubishi Miev, Nissan Leaf ... 35 k€
Električna vozila
• Mitsubishi Miev
• Citroen C Zero
• Peugeot Ion
• Nissan Leaf
• Stari Peugeoti in
Citoeni
• Predelana vozila
•
•
•
•
Tazzari Zero
Aixam elektro
Smetarska vozilca
Turistična vozilca
Miev, Ion in C-Zero
• Li Ion baterija 330V
• Domet 70-120 km
• Hitrost do 130 km/h
• Masa 1080 kg
• Motor sinhronski
• 47 kW
• Direktni pogon
zadaj preko
diferenciala
• Čas polnjenja 7h
Rabljena serijska vozila
• V Franciji so od 1995 do 2003
ozdelali cca 10000 EV, polovico so
prodali v Franciji
• AX in peugeot 106 1994
• Saxo 1998-99
• Partner 2000-2001
• Berlingo 2000-2001
•
• Renault express od 1996 do 1998
• Renault clio od 1995 do 1998
• Renault Kangoo electro road (ICE
range extender) 2000-2002
• Renault Kangoo electric city (Pure
EV) 200-2002
Predelana vozila
Ponudba hibridnih vozil na trgu
• Nova vozila
• Rabljena serijska vozila
Toyota Prius I,II in III ter PHEV, Auris, Honda
Civic in Insight, Lexus h, Peugeot 3008
hybrid, Porsche Cayenne, Opel Ampera
(Volt)
Hibridna vozila
• Hibridno vozilo je vozilo z
dvojnim ali trojnim
pogonom
• Prva taka vozila so bile
podmornice
• Porsche je 1898 naredil
prvi hibridni avto z
motorji v pestu koles!
• Od 1916 do 1919 je
tovarna Woods proizvajala
hibridne elktro- bencinske
avtomobile
Hibridna vozila
• Sodobna hibridna
vozila kombinirajo
bencinski ali dieselski
pogon z električnim
pogonom
• Koristijo prednosti
obeh pogonov, zato
lahko predvsem v
mestni in primestni
vožnji zelo znižajo
porabo
• Mesto-avtocesta?
HV in PHEV
• HV ali hibridna vozila
brez zunanjega
napajanja
• PHEV ali hibridna
vozila z zunanjim
napajanjem
Hibridna vozila
• “Fake hybrid” so klasični
avtombili z dodanim
elektromotorjem/generatorjem
majhne moči na osi motorja.
Prihranek na porabi je majhen,
pojavljajo se zaradi komercialnih
razlogov
• Zaporedni hibrid – motor z
notranjim zgorevanjem deluje kot
generator, pogon je preko EM
• Paralelni hibrid – motor z
notranjim zgorevanjem in elektro
motor delujeta hkrati ali vsak
posebaj
Fake hybrid
• “Fake hybrid” so klasični avtomobili z
dodanim elektromotorjem/generatorjem
majhne moči (do 10 kW) na osi motorja.
Ta je nek križanec med alternatorjem in
zaganjačem, dodaja moč pri
pospeševanju in generira elektriko pri
zaviranju tep pri optimalni vožnji z mot.z
not.zgor. Ta cenena verzija hibrida se že
pojavlja pri velikih proizvajalcih vozil.
• Start stop NI hibridni sistem, ima pa vsak
hibrid tudi Start-stop
• GM je šel še dlje in je pred tremi leti
predstavil SUV z napisom hibrid. Žal je
bil hibriden le napis. (zgoraj)
Zaporedni hibrid
Zaporedni hibrid – motor z
notranjim zgorevanjem deluje
kot generator, pogon je preko
EM
. Konstrukcija je cenejša,
motor in elektromotor sta togo
zvezana. Vožnja zgolj z EM
ni možna, lahko pa delno
regenerira energijo pri
zaviranju.
Primer: stari model Honde
insight, večina hibridnih
avtobusov
Dvojni pogon
Golf Twin drive:
Ima kombinacijo električnega
motorja (61 kW/82 KM) in
motorja z notranjim
izgorevanjem 2,0 TDI (91
kW/122 KM).
Na elektriko doseže domet 50
km in max. hitrost 120 km/h
Motorja nista povezana, dizel
tudi ne služi za polnjenje
baterij
Paralelni hibrid
Paralelni hibrid – motor z
notranjim zgorevanjem in
elektro motor delujeta
hkrati ali vsak posebej
Izdelava je draga, omogoča
pa visoko regeneracijo pri
zaviranju ter vožnjo samo z
EM
Primer: Toyota Prius, Lexus,
Honda Accord
Popolni paralelni hibrid (delovanje)
Akumulatorji
(NiMH)
1.5 liter Benc.
motor (57 kW)
10 kW Elektro
motor /generator
Motor z notranjim
zgorevanjem
76 hp @ 5,000 rpm
82 lb-ft @ 4,200 rpm
5,000 rpm maks.
imenovan: “MG1”
18 kW najv.izh.moč
10,000 rpm
maksimalno
500 volt AC
50 kW Elektro
motor /generator
45 kg
28 celic
6.5 Ah
1,250 W/kg
201.6 volt DC
Imenovan: “MG2”
67 hp @ 1200-1540 rpm
300 Nm @ 0-1200 rpm
6,700 rpm maksimalno
500 volt AC
Planetni
delilnik moči
Diferencial
Inverter & Booster
82 kW
110 hp
Kolesa
Prednosti hibridov
1. Porabi bistveno manj
goriva, v mestu 60%!
2. Velika moč in dobri
pospeški glede na MNZ
3. Ne potrebuje menjalnika,
alternatorja, zaganjača
4. Zelo velik domet
5. Možnost predelave v EV
Slabosti hibridov
1. Visoka cena
2. Kompliciranost
3. Strah pred visoko
napetostjo
4. Življenska doba baterij
5. Neusposobljenost
servisov za vzdrževanje
6. Veliko elektronike
Kaj pa solarni pogon?
Fotovoltaične silicijeve celice:
10 kW – 100m2, 30000 EUR!
Uporaba le kot dodatek ali za pogon klimatske
naprave
Posebna vozila za doseganje rekordov sicer
dosegajo do 140 km/h, vendar so bolj podobna
ptičem kot vozilom ter niso uporabna za vsakdanjo
vožnjo. Moči motorjev se gibljejo od 1 do 3 kW
Delovanje paralelnega hibrida –
električni način
• Pogon v EV načinu,
Stealth načinu ali pri
vzvratni vožnji
• Moč se prenaša iz
baterij na EM2
direktno preko
planetnega gonilnika
na kolesa
Delovanje paralelnega hibrida –
zaviranje s pritiskom na zavoro
• Regerenativno
zaviranje (pritisk na
zavorni pedal)
• Moč se prenaša iz
koles na EM2, ki
deluje kot generator.
Motor je ugasnjen in
izklopljen
Delovanje paralelnega hibrida –
zaviranje z motorjem
• Regerenativno
zaviranje (zaviranje z
motorjem)
• Moč se prenaša iz
koles na EM1, ki
deluje kot generator.
Motor je ugasnjen in
izklopljen
Delovanje paralelnega hibrida –
normalna vožnja po odprti cesti
• Vožnja z rahlim
pospeševanjem po
lokalnih cestah
• Moč se prenaša iz motorja
na kolesa (72%) delno pa
na EM1 (28%), ki s to
energijo poganja EM2, ki
oskrbuje vozilo z dodatno
močjo za pospeševanje in
vožnjo. Motor deluje z
optimalnimi obrati
Delovanje paralelnega hibrida –
mirna avtocestna vožnja
• Enakomerna in umirjena
vožnja po avtocesti
• Moč se prenaša iz
motorja na kolesa preko
planetnega prenosa,
odvečna moč služi
polnjenju akumulatorjev
preko EM1, ki deluje kot
generator
Delovanje paralelnega
hibrida – normalna vožnja
• Bormalna vožnja, kjer je
potreba po energiji za EM2
manjša, kot jo EM1
proizvede
• Del energije gre v polnjenje,
drugi del pa v pogon. Kolesa
poganjata skupaj motor
(večino) in EM2 (zgolj kot
dodatek). Prihranek je zato,
ker motor deluje pod
optimalnimi obrati
Delovanje paralelnega hibrida –
pospeševanje s polno močjo
• Pospeševanje s polno
močjo
• Moč se prenaša iz
motorja in EM2 na
kolesa, EM2 pa črpa
elektriko tako iz
baterij, kot tudi preko
EM1, ki deluje kot
generator
Delovanje paralelnega hibrida
– faza ogrevanja
• Faza ogrevanja
• Motor deluje, da
ogreje sistem in
katalizator. Odvečna
moč se preko EM1, ki
deluje kot generator,
prenaša v
akumulatorje
Honda Civic Hibrid
• Masa: 1'358 +
352 kg
Hitrost: 185
km/h
Domet: 1'090
km
Povpr.poraba:
4,6 Liter
Benzin/100 km
Emisije: 109 g
CO2/km
Toyota Prius Hibrid
• masa: 1'400 +
325 kg
Hitrostt: 170
km/h
Domet: ca.
1'050 km
poraba: 4,3 Liter
Benzin/100 km
Emisije: 104 g
CO2/km
Lexus GS 450 h
• Masa: 1'940 +
415 kg
Hitrost: 250 km/h
Domet: ca. 800
km
poraba: 7,9 Liter
Benzin/100 km
Emisije Benzin:
185g CO2/km
LEXUS RX 400 h
• masa: 2'000 +
505 kg
Hitrost: 200
km/h
Domet: ca. 800
km
Poraba: 8,1 Liter
Benzin/100 km
Emisije : 192g
CO2/km
Porsche Cayenne Hybrid
Napetosti
• Slovenski standard SIST EN 50110-1:2007
določa nivoje napetosti:
• zelo nizka napetost od 50V AC in 120V DC;
• nizka napetost do 1000V AC in 1500V DC;
• visoka napetost nad 1000V AC in 1500V DC;
Električna vozila in hibridi:
napetosti
• Do 120 V: Renault Twizzy, vsa smetarska
vozila (Piaggio), Ligier, Aixam – vsi L7e
“štirikolesniki”
• Večina predelanih vozil (Iskra, Curtis)
Pozor na skupno maso!
Serijska el.vozila M1 so večinoma med 120
in 340 V DC
Vzdrževanje hibridov in EV
• Redno vzdrževanje ima
posebnosti, sicer je podobno
kot pri klasičnih vozilih
• Olje za pogon hibridov je
vedno najboljše zaradi čim
manjšega trenja in hitrega
doseganja delovne
temperature. Tipično se
uporablja 5W 30 ali 0W 30 !
• Pozor pri delu z visoko
napetostjo! Vsi VN kabli so
oranžni, pred posegi je
potrebno izklopiti glavno
varovalko ter počakati vsaj 5
minut!
• Glavna varovalka
Vzdrževanje hibridov in EV
• Pozor zaradi obločnega
plamena, posebej nad 200V !
• Ni povezave med maso vozila
(-12V) in – polom VN
baterije!
• Prazna 12V baterija ne
omogoča zagona čeprav je VN
baterija polna!
• Ko je vozilo priključeno na
omrežje pri polnjenju je pogon
blokiran – možnost okvar!
• Pri vodnem hlajenju je
hladilna tekočina tudi za
hlajenje elektromotorja in
kontrolerja!
Vzdrževanje hibridov in EV
· Vse posege naj izvajajo samo usposobljeni in izobraženi
mehaniki - samo ti lahko posegajo v električno instalacijo vozila
Če niste ustrezno usposobljeni, ne smete vstopiti v območje avta
v popravilu
Vzdrževanje hibridov in EV
Uporabljajte zaščitno obleko – posebno pri delu s
karamboliranimi vozili !
Pri nobenem posegu ni dovoljeno nositi kovinskih predmetov,
prevodnikov električnega toka (prstan, ura, zaponke pasov…);
Vzdrževanje hibridov in EV
Na poškodovanem vozilu morate izvesti kontrolo preboja
napetosti s pomočjo naprave za merjenje napetosti;
· prepovedano je izvajati popravila ali električne kontrole na
električnem sistemu vozila pod napetostjo;
· pred vsakim posegom na vozilu odklopite napajalne kable;
Vzdrževanje hibridov in EV
temperatura kabine za barvanje ne sme preseči 70 °C;
Vzdrževanje hibridov in EV
Izolirne vrečke
Izolirne vrečke preprečujejo direkten stik z elementom, ki ima
pomanjkljivo izolacijo oziroma je brez izolacije.
Servisni način pri Priusu
•
•
•
•
•
•
•
•
Toyota Prius je hibridno vozilo, ki pri
mirovanju samodejno ugasne motor z
notranjim zgorivanjem, zato na njem ni možno
izmeriti izpušnih plinov ali opravljati posegov,
kjer mora biti motor prižgan.
Motor mora biti ogret na delovno temperaturo (to
je takrat, ko pri mirovanju samodejno ugasne)
Ugasnite vozilo ter ga ponovno vkjlopite z
dvakratnim pritiskom na gumb »Start«. Zavore ne
pritiskate
Dvakrat počasi pohodite stopalko za plin do
konca (položaj ročice sveti P)
Pritisnete zavoro , prestavite ročico v N in dvakrat
počasi pritisnete stopalko plina do konca
Pritisnete gumb P, spustite zavoro in dvakrat
pritisnete stopalko za plin do konca
Na zg.leve vogalu zaslona se prikaže rdeč
kontrolni signal (glej sliko)
Vozilo je v servisnem stanju, motor ne bo ugasnil.
Če želite prenehati servisno stanje, preprosto
pritisnete gumb start, da motor ugasne. Ponovno
se bo vklopil v normalnem stanju
Posebnosti Toyote Prius
•
•
•
•
•
•
•
Visokonapetostni sistem
Toyota Prius je popolni hibrid, zato zahteva
pri rokovanju določene postopke, ki pri
drugih vozilih niso potrebni.
Na Priusu najdemo tri električne sisteme:
nizkonapetostni 12V sistem
visokonapetostni sistem 201V iz
akumulatorjev do razsmernika
visokonapetostni sistem 500 V iz
razsmernika do motorjev/generatorjev in
klimatske naprave
Pri rokovanju z visokonapetostnim sistemom
je potrebna posebna previdnost oz. pri
vsakem delu na avtu, ki posega v ali zraven
VN kontaktov oz.vodov moramo odklopiti
glavno varovalko v prtljažniku vozila (izhod
iz akumulatorja). Po tem moramo počakati še
vsaj 5 min. , da se kondenzatorji izpraznijo!
VN varovalko je potrebno izklopiti tudi v
primeru karambola! V kolikor zadnji del
vozila ni dostopen, lahko snamemo vtikač , ki
gre v razsmernik v motornem prostoru. Vsi
VN kabli in pokrovi kontaktov so oranžne
barve !
Kako naprej???
•
•
•
•
•
•
•
•
Čaka nas gospodarska kriza
Več starih vozil na cesti
Več neplačevanja
Zahteve po vgradnji nekvalitetnih delov
Novi pogoni
Več elektronike
Vozila predelana na elektriko
Če bo kriza še hujša, bomo pa popravljali...