W artykule przedstawiono badania dotyczące wpływu rodzaju zasobnika energii elektrycznej na osiągi oraz ekonomię pojazdu. Do tego celu opracowano autorski system zarządzania energią obsługujący dwa zasobniki w pojeździe z napędem hybrydowym. Analizie poddano trzy typy zasobników, akumulatory Ni-MH, akumulatory Li-Ion oraz baterię superkondensatorów. Otrzymane wyniki badań pozwalają stwierdzić, że odpowiedni dobór typów zasobników i prawidłowe zarządzanie energią w nich zmagazynowaną daje duże korzyści. Dzięki tym zabiegom udało się poprawić osiągi, obniżyć poziom zużycia paliwa, zmniejszyć emisję szkodliwych substancji oraz wydłużyć żywotność podstawowego zasobnika energii.
EN
This paper presents results of research on the impact of the type of energy storage on the performance and economy of a vehicle. For this purpose, a proprietary energy management system has been developed that uses two power sources in a hybrid vehicle. Three types of energy storages were analyzed: Ni-MH batteries, Li-Ion batteries and a supercapacitor battery. The results of the research show that the appropriate selection of these types of energy storages and the correct management of the energy stored in them bring great benefits. As a result, it was possible to improve performance, reduce level of fuel consumption, emission of harmful substances and extend the life of the primary energy storage.
This article analyzes the operating modes of the energy storage. The aim was to conduct laboratory tests in conditions similar to real energy storage and to analyze its basic electrical parameters. A special measuring system has been created for laboratory testing. Real tests took place in the traction substation in Mińsk Mazowiecki, where the energy storage was included in the traction substation system. Based on the laboratory tests carried out and in real conditions it was found that the use of energy storage in the electric traction supply system is justified. It is adapted to work as a device supporting the operation of the traction substation and the section cabin.
PL
W niniejszym artykule przeanalizowano tryby pracy magazynu energii. Celem było przeprowadzenie badań laboratoryjnych, w warunkach zbliżonych do rzeczywistych magazynu energii oraz analiza jego podstawowych parametrów elektrycznych. Do badań laboratoryjnych został stworzony specjalny układ pomiarowy. Badania rzeczywiste odbyły się w podstacji trakcyjnej w Mińsku Mazowieckim, gdzie magazyn energii został włączony do układu podstacji trakcyjnej. Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych i w warunkach rzeczywistych stwierdzono, iż stosowanie magazynu energii w systemie zasilania trakcji elektrycznej jest zasadne. Jest on przystosowany do pracy jako urządzenie wspierające pracę podstacji trakcyjnej i kabiny sekcyjnej.
The paper presents a concept of overall BLDC drive model. Target model will be improved with a functional model of battery cell, which is commonly used as a power supply for the drive. The paper shows previous achievements in form of a functional BLDC motor model. Also, simulation results are presented. These are the partial results, that aimed to verify the basic model’s correctness as a basis of future developments. The procedure of power source selection presented in the article is vital to specify the technical parameters of modelled battery cell.
PL
Artykuł przedstawia koncepcję całościowego modelu napędu z silnikiem BLDC. Prototyp docelowy będzie uwzględniał w pełni funkcjonalny model ogniwa bateryjnego stanowiącego popularne źródło zasilania dla napędów z silnikami BLDC. W pracy zawarto dotychczasowe osiągnięcia w postaci funkcjonalnego modelu silnika BLDC wraz z wynikami badań symulacyjnych. Stanowią one wyniki cząstkowe, które miały na celu weryfikację poprawności opracowanego modelu silnika BLDC jako podstawy do dalszej rozbudowy. W artykule przedstawiono zasady doboru źródła zasilania dla prawidłowego określenia parametrów technicznych modelowanego ogniwa.
W artykule przedstawiono budowę stanowiska pomiarowego w ramach Laboratorium Superkondensatorów (LS) funkcjonującego w Instytucie Elektroenergetyki Wydziału Elektrycznego Politechniki Częstochowskiej, uruchomionego w grudniu 2017r. przy wsparciu ze środków celowych Ministerstwa Szkolnictwa Wyższego i Nauki. Stanowisko służy do pomiaru parametrów użytkowych projektowanych superkondensatorów oraz materiałów, z których są budowane. Opisano działania podjęte w celu zapewnienia dużej niezawodności i dokładności aparatury pomiarowej będącej elementem stanowiska.
EN
The article describes the process of creation of the testing unit in the Supercapacitor Laboratory at the Czestochowa University of Technology, Faculty of Electrical Engineering. This unit has become operational in December 2017 with support from MSWiN (Ministry of Science and Higher Education) special funds. It is used to measure parameters of supercapacitors and materials they are made of. Actions taken to ensure high reliability and accuracy of the measuring apparatus being a part of the unit are described. The measurements were compared with reference values obtained at Drexel NanoMaterials Group USA. The accuracy of measurement carried out CUT FEE was about 1 % of reference value. There is assumed further developing on testing unit leading to selection of the theoretical model best fitted to real measurements. This model should include the most significant behaviours of all components of superconductor.
Nowadays, non-integer systems are a widely researched problem. One of the questions that is of great importance, is the use of mathematical theory of a non-integer order system to the description of supercapacitors (capacitors with very high capacitance). In the description of electronic systems built on a microscale, there are models with distributed parameters of fractional derivatives, which can be successfully approximated by finite-dimensional structures, e.g, in the form of various types of ladder systems (chain). In this paper, we will analyze a ladder system of an RC type consisting of supercapacitors.
W artykule zaprezentowano badania zestawu połączonych wspólnie rozruchowego akumulatora ołowiowego z superkondensatorami jako hybrydowego źródła energii. Magazynowanie energii i maksymalna moc każdej z jednostek jest wystarczające do uruchomienia silnika spalinowego w samochodzie osobowym w warunkach standardowych. Jednak w trudnych warunkach eksploatacyjnych akumulatora ołowiowego np. w niskich temperaturach, przy niskim stopniu jego naładowania wynikającego z częstych rozruchów (systemy start-stop), zasilania dużej ilości urządzeń pokładowych przy wyłączonym silniku lub długich przerw w eksploatacji rozruch może być utrudniony lub niemożliwy. Z tego względu rozpatrzono rozruch silnika spalinowego z wykorzystaniem zestawu hybrydowego tj. połączenie akumulatora i superkondensatora. Przeprowadzone badania wykazały różnice w zachowaniu układów w zależności od zastosowanego superkondensatora. Stwierdzono, że zastosowanie superkondensatorów wraz z akumulatorem ołowiowym w zestawie hybrydowym prowadzi do wzajemnego uzupełnienia parametrów eksploatacyjnych pracy obu komponentów w niekorzystnych warunkach np. niskiej temperaturze lub dla niedoładowanego akumulatora. Właściwości superkondensatorów w znacznej mierze uzupełniają się z właściwościami akumulatorów ołowiowych. Analiza charakterystyk akumulatora ołowiowego i superkondensatorów pracujących osobno i w zestawie hybrydowym potwierdziła pozytywne współdziałanie obu typów źródeł energii.
EN
This paper presents a study on combination of a starting lead-acid battery and supercapacitors to form a hybrid energy source. The energy storage capacity and maximum power of each unit is sufficient to start a car combustion engine under standard conditions. However, under severe operating conditions e.g. at low temperatures, at low degree of charge resulting from frequent starts (start-stop systems) or from a large amount of on-board devices to be powered while the engine is off or after long breaks in operation, the engine start-up using only a lead-acid battery may be difficult or impossible. Therefore, it was reasonable to examine the start-up of a combustion engine using a hybrid system that consists of a lead acid battery and a supercapacitor. The study showed the differences in systems behavior depending on a used supercapacitor. It has been found that supercapacitors combined with a lead acid battery as a hybrid system lead to mutual complementing of operating parameters in severe conditions, e.g. low temperature or an undercharged battery. The properties of the supercapacitors broadly complement those of lead-acid battery. Analysis of characteristics of lead-acid battery and supercapacitors working separately as hybridized system confirmed the positive interaction of both types of energy sources.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article aims to highlight the desirable and undesirable properties and characteristics of different energy storage technologies. It focuses on the comparison between the different specific battery technologies and supercapacitors currently available on the market, as well as novel technologies that are still in development. Assessment is made for these technologies based on their strong and weak points. Due to the dynamic nature of the developments made in this technology sector, such assessment of beneficial properties allows for an easier consideration of which technologies have the most desirable properties for automotive use. The current trends and technological solutions used in newest electric and hybrid vehicles is discussed, and predictions are made for the future development for batteries and supercapacitors, as well as their possible hybridization. An assessment of the market share of different powertrain technologies is also presented with commentary on how research trends are likely to change the popularity and viability of electric and hybrid vehicles.
PL
W artykule zawarto informacje na temat obecnych kierunków rozwoju technologii służących przechowywaniu energii, z uwzględnieniem możliwości wykorzystania ich w przemyśle samochodowym. Przedstawiono i opisano różne rozwiązania, wykorzystywane obecnie w samochodach osobowych oraz pojazdach transportu publicznego, omówiono ich słabe i mocne strony i możliwe zastosowania. Rozpatrzono możliwości połączenia i hybrydyzacji omawianych technologii oraz potencjalną popularność i opłacalność ich stosowania. Przedstawiono obecne oraz planowane badania naukowe w tej dziedzinie i cele dalszego rozwoju tych technologii w aspekcie możliwych zastosowań w motoryzacji. Artykuł zawiera również omówienie obecnej sytuacji na rynku motoryzacyjnym oraz stopień wykorzystania różnych rozwiązań technologicznych. Ponadto odniesiono się również do współczesnych tendencji rozwoju rynków samochodowych na całym świecie.
W artykule zostały omówione autonomiczne napędy jakie są używane w trolejbusach m.in. silnik spalinowy z generatorem, baterie trakcyjne tj. baterie litowo-polimerowe lub litowo-jonowe, a także superkondensatory. Dodatkowo artykuł przybliża proces wdrażania trolejbusów z dodatkowym napędem w mieście Lublin oraz opisuje środki transportu wykorzystujące dodatkowy napęd. Przybliżono także wyniki badań, które zostały zlecone przez Zarząd Transportu Miejskiego w Lublinie w celu uzyskania danych odzwierciedlających aspekt ekologiczny tego typu rozwiązania.
EN
Autonomous drives that are used in trolleybuses, among others, internal-combustion engine with a generator, traction batteries, that is, lithium polymer batteries or lithium ion batteries and supercapacitors were discussed in this article. In addition, the article also describes the process of implementation of trolleybuses with an additional drive of Lublin and describes means of transport using additional drive. Research results that were commissioned by the Public Transport Authority in Lublin in order to obtain data reflecting ecological aspect of such solution were also presented.
Zainteresowanie, jakie narasta wokół wielościennych nanorurek węglowych (MWCNT), jest głównie związana z ich unikatowymi właściwościami. Nanometryczne wielkości, duża odporność termiczna i mechaniczna, powodują, że nanorurki węglowe są coraz częstszym przedmiotem badań pod kątem alternatywnych źródeł energii. Zasługują one również na uwagę ze względu na swoje właściwości elektronowe (nie pomijając właściwości fizycznych). Zestawienie takich właściwości MWCNT daje możliwość wykorzystywania ich jako materiałów w nanoelektronice, do konstrukcji maksymalnie zminiaturyzowanych urządzeń, m. in. w tranzystorów (FED), chemicznych sensorów, przełączników czy oscylatorów. Obecnie stosowane natywne CNT wykorzystuje się jako dodatek do stopów.
EN
The increasing interest around multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) is mainly associated with their unique properties. Nanometirc size and high thermal and mechanical resistance caused that carbon nanotubes are becoming more frequent subject of research which are a part of studies aimed for alternative energy sources. They deserve attention due to their electronic properties (beside their unique physical proper-ties). Thanks to such properties MWCNT may be used as materials for nanoelectronics including construction of devices that should be miniaturized as much as possible eg. a (FED) transistor, chemical sensors, switches or oscillators. At present, the native carbon nanotubes are applied for such purposes in addition to the alloys.
W artykule dokonano analizy możliwości zastosowania nanotechnologii w środkach transportu samochodowego na podstawie aktualnych osiągnięć z tego zakresu. Przedstawione zostały trzy segmenty implementacji nanotechnologii: ogniwa paliwowe, akumulatory oraz superkondesatory. Praca porusza również problematykę magazynowania wodoru w zbiornikach ogniw paliwowych. Ponadto wskazano perspektywę wykorzystania opisanych technologii w przyszłości.
EN
In the article examined the possibility of applying nano-technology to the transport vehicle based on the current achievements in this field. The three segments were shown regarding implementation of nanotechnology: fuel cells, batteries and supercapacitors. Work also moves issues of hydrogen storing in fuel cells tanks. In addition, it pointed the prospect of using described technology in the future.
Zasobniki energii elektrycznej umożliwiające zwiększenie wykorzystania energii hamowania odzyskowego w trakcji elektrycznej są coraz częściej stosowane. Skuteczność ich działania zależy od struktury układu zasilania komunikacji miejskiej i charakterystyki ruchu, dlatego wprowadzenie ich do użytku powinno być poprzedzone analizą techniczną. Analiza taka może być wykonana w oparciu o symulację układu zasilania. Jednak taka procedura jest bardzo pracochłonna. W artykule przedstawiono uproszczoną metodę oceny potencjału rekuperacji w trakcji miejskiej opartą na łatwych do realizacji pomiarach.
EN
Electrical energy storage enable more efficient use of recuperation braking in electric traction are increasingly becoming more popular. Their effectiveness depends on the structure of the supply transport and traffic characteristics, thus putting them to use should be preceded by technical analysis. Such an analysis can be made based on the simulation of supply system. However, this procedure is very time-consuming. The article presents a simplified method of evaluating the potential recovery in urban traction based on easy to implement measurements.
Zostało wykazane, że pod wpływem przepływającego pulsacyjnego prądu o dużej gęstości zmniejsza się w metalach naprężenie uplastyczniające. Efekt działania pulsacyjnego prądu na naprężenie uplastyczniające nazwano efektem elektroplastycznym. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki otrzymane z próby jednoosiowego rozciągania próbek z zastosowaniem jednoczesnego przepływu impulsowego prądu elektrycznego. W tym celu został zaprojektowany i wykonany generator prądu pulsacyjnego, w którym zastosowano superkondensatory Badania eksperymentalne zostały przeprowadzone przy niskim napięciu zasilania (2,5 V) z zastosowaniem różnych parametrów prądu, w tym czasu jego przepływu i częstotliwości. W badaniach doświadczalnych w celu pokazania skutków działania efektu elektro-pulsacyjnego użyto dwóch materiałów - stali nierdzewnej 0H18N9 oraz stopu magnezu AZ31. Wynikiem badań jest opracowanie techniki niskonapięciowego elektroplastycznego odkształcania metali, która przyczyni się do dalszego rozwoju zaawansowanych procesów obróbki plastycznej metali.
EN
It has been found that a high-density current pulse can reduce the flow stress of metals. The effect of electric current pulses on the plastic flow of materials is generally known as the electroplastic effect. In this paper, a pulsed electric current is applied to a specimen simultaneously with a quasi-static uniaxial tensile load. To do so a short-time current pulse generator, inducing supercapacitors was designed and manufactured. The experiments with low operating voltage (2.5 V) were performed at different electric current pulse period and frequency The electroplasticity of stainless steel 0H18N9 and AZ31 magnesium alloy under a pulsed electric current is investigated experimentally The result of the present study with low operating voltage is expected to provide a basis to develop advanced metal forming processes using electroplasticity.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The work presents the characteristics of the currently used motor vehicles and an analysis of fuel consumption by internal combustion engine vehicles in the context of decreasing fuel resources in the EU. It presents the dependencies that describe the resistance forces operating on the vehicle during the drive as well as the methods of determining the power needed to accelerate and to brake. An analysis of energy consumption of a sample vehicle on two routes of different characteristics was made on the basis of the tests performed. Also, an analysis of the possibilities of energy recovery during a car drive was conducted and the problems connected with energy storage limitations were discussed.
PL
W pracy przedstawiono charakterystykę aktualnie wykorzystywanych pojazdów samochodowych oraz analizę zużycia paliwa przez pojazdy spalinowe w kontekście malejących zasobów paliwowych w UE. Zaprezentowano zależności opisujące opory działające na samochód w trakcie jazdy oraz metody wyznaczania mocy niezbędnej do przyspieszania i hamowania. Na podstawie przeprowadzonych badań dokonano analizy energochłonności przykładowego pojazdu pokonującego dwie trasy o różnej charakterystyce. Przeprowadzono również analizę możliwych oszczędności energii podczas jazdy samochodem oraz omówiono problematykę związaną z ograniczeniami zasobników energii.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Capacitive behavior of a highly-oxidized graphite is presented in this paper. The graphite oxide was synthesized using an oxidizing mixture of potassium chlorate and concentrated fuming nitric acid. As-oxidized graphite was quantitatively and qualitatively analyzed with respect to the oxygen content and the species of oxygen-containing groups. Electrochemical measurements were performed in a two-electrode symmetric cell using KOH electrolyte. It was shown that prolonged oxidation causes an increase in the oxygen content while the interlayer distance remains constant. Specific capacitance increased with oxygen content in the electrode as a result of pseudo-capacitive effects, from 0.47 to 0.54 F/g for a scan rate of 20 mV/s and 0.67 to 1.15 F/g for a scan rate of 5 mV/s. Better cyclability was observed for the electrode with a higher oxygen amount.
Przedstawiono opis prac badawczych nad wykorzystaniem technologii otrzymywania nanodrutów polianiliny do wytwarzania elektrod superkondensatorów. Elektrody badano w modelowej celce kondensatora elektrochemicznego określając zdolność do gromadzenia energii elektrycznej wykorzystując zjawisko tzw. pseudopojemności. Określono wpływ parametrów technologicznych otrzymywania nanodrutów na właściwości elektrochemiczne związane z gromadzeniem ładunku elektrycznego.
EN
The paper presents the the research work on preparation of polyaniline nanowires (PANI) in order to produce supercapacitor electrodes. The electrodes were tested in the cell model of supercapacitor specifying the ability to store electrochemical energy in the electrical way of pseudocapacitance phenomenon – the charge storing in the activated electroconducting polymer. The results of the influence of technological parameters on electrochemical properties associated with the storing of electric charge of obtained nanowires are presented.
W artykule przedstawiono nowe sposoby produkcji i akumulacji energii. Wymieniono sposoby magazynowania energii według zastosowanej konwersji nośników energii, krotność cykli ładowania, czasookresu magazynowania. Przedstawiono podział akumulatorów energii według rodzajów stosowanych technologii magazynowania. Podano cechy, którymi powinien charakteryzować się dobry układ magazynujący energię oraz powody, dla których konieczne jest magazynowanie energii. Przedstawiono urządzenia do pokładowej produkcji i magazynowania energii elektrycznej w pojazdach mechanicznych. Przybliżono budowę, zasady funkcjonowania, zalety i wady wodorowych ogniw paliwowych, akumulatorów niklowo-metalowo-wodorkowych (Ni-MH) i litowo-jonowych (Li-ion). Scharakteryzowano nowe ogniwa cynkowo-powietrzne (Zn-air) przedstawione przez firmę Revolt. Przedstawiono możliwości zastosowania superkondensatorów jako urządzeń wchodzących w skład hybrydowych systemów magazynowania energii elektrycznej w samochodzie oraz perspektywy wykorzystania mechanicznych baterii na bazie koła zamachowego jako akumulatorów energii kinetycznej w pojeździe mechanicznym.
EN
The article presents new methods of producing and accumulating energy. The methods of electric energy storage are named according to applied energy carriers conversion, loading cycle multiplicity and time of storage. The article also shows a division of energy batteries according to different types of storage technologies. The article puts forward features which should characterize a good electric energy storage configuration as well as gives reasons why energy storage is necessary. There are also discussed different devices for production and storage of electric energy in motor vehicles. The article presents information concerning construction, functioning, pros and cons of hydrogen fuel cells, nickel metal hydride (Ni-MH) and lithium-ion (Li-Ion). There is also a description of new air-zinc batteries (Zn-air) presented by Revolt company. Not only are there capabilities of usage of supercapacitors as devices in hybrid systems of electric energy storage in motor vehicles presented, but also perspectives of usage of batteries created on the basis of flywheel used as batteries for kinetic energy in motor vehicles.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper describes the modelling of the energy management system (EMS) of light vehicles using hybrid multi-power source systems. The hybrid system included a fuel cell (FC), a battery, supercapacitors (SC) and a photovoltaic cell. The battery was used as the primary power source for driving the vehicle. Other sources were used as supplemental power sources for medium range vehicle usage. The control algorithm was developed as a switching mechanism used to trigger between the energy sources based on the drive of the vehicle power system as a means of examining the electrical power flow. The control algorithm was used to manage the switching operation of power supplies for the EMS during light vehicle operation. The results showed that the models were operating efficiently based on the switching control algorithm and management of the energies from various sources.
PL
Opisano modelowaniem system zarządzania energią lekkich pojazdów. W skład systemu wchodzą: bateria, superkondensator i bateria fotowoltaiczna. Szczególną uwagę zwrócono na mechanizm przełączania między źródłami energii.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The purpose of this research is focused on the surface modification of carbon electrodes using plasma technologies to optimize the surface topography in order to increase the capacitance of supercapacitors.
PL
Celem przeprowadzonych badań było skupienie się na modyfikacjach powierzchni elektrod węglowych wykorzystując technologie plazmowe w celu optymalizacji topografii powierzchni pod kątem zwiększenia pojemności superkondensatorów.
W artykule przedstawiono przebieg i wyniki prac badawczych nad wykorzystaniem technologii chemicznego otrzymywania nanodrutów polianiliny (PANI) do wytwarzania elektrod superkondensatorów. Elektrody badano w modelowym superkondensatorze określając zdolność do elektrochemicznego gromadzenia energii elektrycznej wykorzystując zjawisko tzw. pseudopojemności – gromadzenia ładunku w aktywowanym polimerze elektroprzewodzącym. Zbadano właściwości elektrochemiczne celki kondensatora metodami woltametrii cyklicznej, galwanostatycznym ładowaniem i rozładowaniem oraz spektroskopii impedancyjnej. Przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów technologicznych otrzymywania nanodrutów na właściwości elektrochemiczne związane z gromadzeniem ładunku elektrycznego. Określono wpływ starzenia polimeru na zdolność do gromadzenia ładunków elektrycznych. Określono możliwość poprawy właściwości mechanicznych i przewodnictwa elektrycznego nanodrutów PANI przez zastosowanie nanorurek węglowych do wytworzenia nanokompozytu PANI/MWCNT.
EN
The paper presents the progress and results of research work on the preparation of polyaniline nanowires (PANI) by chemical technology, to produce supercapacitors electrode. The electrodes were tested in the model of supercapacitor specifying ability to electrochemical energy storage on the electrical phenomenon way of pseudocapacitance - the charge storing in the activated electroconducting polymer. Properties of electrochemical capacitor cell by cyclic voltammetry methods, galvanostatic charge and discharge and impedance spectroscopy were measured. The results of the influence of technological parameters on electrochemical properties associated with the accumulation of electric charge of obtained nanowires are presented. The effect of aging of the polymer on the ability to accumulate electric charges were described. The possibility for improving the mechanical properties and electrical conductivity of PANI nanowires by using carbon nanotubes to produce nanocomposite PANI / MWCNT were investigated in this work.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.