Zelektryfikowany samochód dostawczy o masie do 3,5 t jako platforma badawcza hybrydowego napędu z silnikami w piastach kół

• Autorzy: Dukalski Piotr , Mikoś Jan , Będkowski Bartłomiej , Cyganik Łukasz , Litwinowicz Adam , Gawron Wojciech , Tyrtania Robert , Adamiecki Maciej , Kudzia Kacper

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.12.48

Warianty tytułu

EN

An electrified delivery vehicle weighing up to 3.5 t as a research platform for a hybrid drive with wheel hub motors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł opisuje modyfikację spalinowego pojazdu dostawczego o masie do 3,5t w pojazd hybrydowy z dwoma silnikami w kołach. Szczegółowo opisano rozmieszczenie elektrycznych komponentów na pojeździe oraz zmiany wprowadzone w układzie zawieszenia. Przedstawiona została elektryczna jednostka napędowa wraz z parametrami maksymalnymi. Dynamika pojazdu podczas pracy elektrycznego napędu została zasymulowana w cyklu miejskim Artemis Urban. Wyniki momentu obrotowego, strat generowanych przez silnik oraz temperatury uzwojenia podczas cyklu miejskiego przedstawiono na wykresach. Dalsze prace nad pojazdem oraz wnioski z dotychczasowo otrzymanych prac zostały przedstawione w podsumowaniu.

EN

The article describes the modification of a ICE delivery vehicle weighing up to 3.5 tons into a hybrid vehicle with two wheel hub motors. The arrangement of electrical components on the vehicle and the changes made to the suspension system were described in detail. The electric drive unit with its maximum parameters is presented. The dynamics of an electric vehicle were simulated in the Artemis Urban cycle. The results of torque, motor losses and winding temperatures during the urban cycle are presented in graphs. Further work on the vehicle and conclusions from the work received so far are presented in a summary.

Słowa kluczowe

PL

elektryfikacja pojazdu; silnik w kole; elektromobilność; maszyna elektryczna

EN

vehicle electrification; wheel hub motor; electromobility; electric machine

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 12
• Strony: 267--271
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dukalski Piotr

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Napędów i Maszyn Elektrycznych, ul. Moniuszki 29, 41-209 Sosnowiec

• https://orcid.org/0000-0002-5219-0024

autor

Mikoś Jan

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Napędów i Maszyn Elektrycznych, ul. Moniuszki 29, 41-209 Sosnowiec

• https://orcid.org/0000-0001-7542-9854

autor

Będkowski Bartłomiej

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Napędów i Maszyn Elektrycznych, ul. Moniuszki 29, 41-209 Sosnowiec

• https://orcid.org/0000-0002-9619-5679

autor

Cyganik Łukasz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Napędów i Maszyn Elektrycznych, ul. Moniuszki 29, 41-209 Sosnowiec

• https://orcid.org/0000-0001-9355-8473

autor

Litwinowicz Adam

• Sieć Badawcza Łukasiewicz – Górnośląski Instytut Technologiczny, Centrum Napędów i Maszyn Elektrycznych, ul. Moniuszki 29, 41-209 Sosnowiec

• https://orcid.org/0009-0006-4994-5541

autor

Gawron Wojciech

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL, ul. Sarni Stok 93, 43-300 Bielsko-Biała

autor

Tyrtania Robert

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL, ul. Sarni Stok 93, 43-300 Bielsko-Biała

autor

Adamiecki Maciej

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL, ul. Sarni Stok 93, 43-300 Bielsko-Biała

autor

Kudzia Kacper

• Instytut Badań i Rozwoju Motoryzacji BOSMAL, ul. Sarni Stok 93, 43-300 Bielsko-Biała

Bibliografia

• [1] Rahim, N.; Ping, H.; Tadjuddin, M. Design of an in-wheel axial flux brushless dc motor for electric vehicle. In Proceedings of the 2006 International Forum on Strategic Technology, Ulsan, Korea, 18–20 October 2006; pp. 16–19.
• [2] Zhu, J.; Cheng, K.E.; Xue, X.; Zou, Y. Design of a novel high-torque-density in-wheel switched reluctance motor for electric vehicles. In Proceedings of the 2017 IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG), Dublin, Ireland, 24–28 April 2017.
• [3] Rechkemmer, S.K.; Zhang, W.; Sawodny, O. Modeling of a Permanent Magnet Synchronous Motor of an E-Scooter for Simulation with Battery Aging Model. IFAC-PapersOnLine 2017, 50, 4769–4774.
• [4] Zhu, X.; Shu, Z.; Quan, L.; Xiang, Z.; Pan, X. Design and Multicondition Comparison of Two Outer-RotorFlux-Switching Permanent-Magnet Motors for In-Wheel Traction Applications. IEEE Trans. Ind. Electron. 2017, 64, 6137–6148.
• [5] Gao, P.; Gu, Y.; Wang, X. The Design of a Permanent Magnet In-Wheel Motor with Dual-Stator and Dual-Field-Excitation Used in Electric Vehicles. Energies 2018, 11, 424.
• [6]. Bicek, M.; Lampic, G.; Zupan, S.; Obrul, B.; Gotovac, G.; Štefe, B.; Valentincic, J. HIGH TORQUE “IN-WHEEL” MOTORS FOR RESCUE VEHICLES. In Proceedings of the Innovative Automotive Technology—IAT 2012, Dolenjske Toplice, Slovenia, 12–13 April 2012.
• [7]. Luo, Y.; Tan, D. Lightweight design of an in-wheel motor using the hybrid optimization method. Proc. Inst. Mech. Eng. Part D J.Automob. Eng. 2013, 227, 1590–1602.
• [8]. Shin, P.S.; Kim, H.D.; Chung, G.B.; Yoon, H.S.; Park, G.S.; Koh, C.S. Shape Optimization of a Large-Scale BLDC Motor Using an Adaptive RSM Utilizing Design Sensitivity Analysis. IEEE Trans. Magn. 2007, 43, 1653–1656.
• [9]. Seo, I.M.; Kim, H.K.; Hur, J. Design and analysis of modified spoke type BLDC motor using a ferrite permanent-magnet. In Proceedings of the 17th International Conference on Electrical Machines and Systems(ICEMS), Hangzhou, China, 22–25 October 2014; pp. 1701–1705.
• [10] Łebkowski, A. Design, Analysis of the Location and Materials of Neodymium Magnets on the Torque and Power of In-Wheel External Rotor PMSM for Electric Vehicles. Energies 2018, 11, 2293.
• [11] Frajnkovic, M.; Omerovic, S.; Rozic, U.; Kern, J.; Connes, R.; Rener, K.; Bicek, M. Structural Integrity of In-Wheel Motors. In Proceedings of the International Powertrains, Fuels & Lubricants Meeting, Heidelberg, Germany, 17 September 2018.
• [12] Bicek, M.; Connes, R.; Omerovic, S.; Gündüz, A.; Kunc, R.; Zupan, S. The Bearing Stiffness Effect on In-Wheel Motors. Sustainability 2020, 12, 4070.
• [13] Li, G.; Wang, Y.; Zong, C. Driving State Estimation of Electric Vehicle with Four-wheel-hub-motors. Qiche Gongcheng/Automot. Eng. 2018, 40, 150–155.
• [14] Wanner, D.; Kreußlein, M.; Augusto, B.; Drugge, L.; Stensson rigell, A. Single wheel hub motor failures and their impact on vehicle and driver behavior. Veh. Syst. Dyn. 2016, 54, 1345– 1361.
• [15] Lampic, G.; Detela, A.; Valentincic, J. Management of innovative technology of Elaphe* in-wheel. Electric motors—A case study. In Proceedings of the 9th International Conference on Management of Innovative Technologies MIT’2007, Fiesa, Slovenia, 9–10 October 2007.
• [16] Kostic Perovic, D. Making the Impossible, Possible— Overcoming the Design Challenges of In Wheel Motors. World Electr. Veh. J. 2012, 5, 514–519.
• [17] Slaski, G.; Gudra, A.; Borowicz, A. Analysis of the influence of additional unsprung mass of in-wheel motors on the comfort and ´safety of a passenger car. Arch. Automot. Eng.—Arch. Motoryz. 2014, 65, 51–64.
• [18] Parczewski, K.; Romaniszyn, K.; Wn ˛ek, H. Influence of electric motors assembly in hubs of vehicle wheels on the dynamics of movement, especially on surfaces with different adhesion coefficient. Combust. Engines 2019, 179, 58–64.
• [19] Dukalski, P.; Będkowski, B.; Parczewski, K.; Wnęk, H.; Urbaś, A.; Augustynek, K. Analysis of the influence of assembly electric motors in wheels on behaviour of vehicle rear suspension system. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; IOP Publishing: Bristol, UK, 2018; Volume 421.
• [20] Parczewski, K.; Wnek, H. Comparison of overcoming inequalities of the road by a vehicle with a conventional drive system and electric motors placed in the wheels. In Proceedings of the Transport Means 2020, Palanga, Lithuania, 30 September–2 October 2020.
• [21] Dukalski, P.; B ˛edkowski, B.; Parczewski, K.; Wn ˛ek, H.; Urba´s, A.; Augustynek, K. Analysis of the Influence of Motors Installed in Passenger Car Wheels on the Torsion Beam of the Rear Axle Suspension. Energies 2022, 15, 222.
• [22] Szewczyk, P.; Łebkowski, A. Studies on Energy Consumption of Electric Light Commercial Vehicle Powered by In-Wheel Drive Modules. Energies 2021, 14, 7524.
• [23] Available online: http://in-wheel.com/en/ (accessed on 5 June 2022).
• [24] Available online: https://www.ziehl-abegg.com/de/en/product-r ange/automotive/in-wheel-hub-motors/ (accessed on 5 June 2022).
• [25] Available online: https://www.proteanelectric.com/ (accessed on 5 June 2022).
• [26] Available online: https://www.lordstownmotors.com/pages/tech (accessed on 5 June 2022).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).