Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Progress in the construction of passenger cars as a result of CO2 emission limitation

Juda Z.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 2

99--106

EN

Global warming is a scientifically proven fact. Much of the temperature rise on the surface of the globe has been caused by human activity. That is why several years' efforts are aimed at reducing of CO2 emissions, related to the human activities. Major sources of CO2 emissions include electricity production from fossil fuels, transport sector and intensive agriculture. Cutting down forests also contributes climate changes. In the field of transport, decisions are made at the level of the European Commission, and also by the wider audiences of introducing limits for CO2 emissions entire fleet of new passenger cars for year 2015, 2021 and later. The actions taken by car manufacturers are diverse. Cheaper and simpler solutions are focused on the concept of micro-hybrid based on a system of 48 V. More advanced solutions are a wide range of hybrid vehicles, including PHEV, and pure electric vehicles. The use of lighter materials, improved aerodynamics and rolling resistance, more efficient internal combustion engines and gearboxes also have an impact on energy demand and, consequently, CO2 emissions. An important problem to solve in many countries is the dissemination of renewable energy sources rather than fossil fuels. This article presents an outline of the issues related to eco-friendly solutions, including requirements for batteries intended for this type of vehicles. It also presents an overview of European standards in this area and progress in advanced energy sources.

2

Technical and legal determinants of energy conversion in electric vehicle equipped with energy recovery system

Juda Z.

Journal of KONES

|

2016

|

Vol. 23, No. 4

193--199

EN

Regenerative braking in electric or hybrid driven vehicles is now commonly used feature. Development of technologies of electrical machines, secondary energy sources, power electronics and control systems allows for more efficient using of this attribute. Regenerative braking system converts the kinetic energy of moving vehicles on this form of energy that you can store in a secondary source of energy. The most common form of energy after conversion is electricity, easy to store in batteries or supercapacitors. There also are known systems with storage of mechanical energy (high-speed flywheels with composite rotors). Drive systems with optional regenerative braking should take into account a number of aspects influencing the process. It is very important to maintain the stability of the vehicle movement during braking. Another important aspect is the cooperation of regenerative braking system with conventional, mechanical brake system of the vehicle driven by a single axis. Sizing of the electrical machine (or machines) is associated with the needs of the propulsion of the vehicle, which limits the amount of absorbed energy in the initial stage of braking. Individual elements of the system energy conversion efficiency chain complexity affect the energetic results of this process. On the energy, efficiency of the process of braking energy recovery affects string conversion efficiency in the individual components of the system. Regenerative braking is the important factor, which could improve electric vehicle market chances, particularly in the city or neighbourhood personal transport. The article contains a description of the technical and legal circumstances of the process of regenerative braking and energy aspects of this process.

3

Wpływ parametrów sterowania na przebieg procesu hamowania odzyskowego pojazdu elektrycznego

Juda Z., Noga M.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

1963--1972, CD 1

PL

Współczesne pojazdy z napędem elektrycznym charakteryzują się możliwością odzysku znaczącej części energii kinetycznej w procesie hamowania odzyskowego. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów przeprowadzonych na pojeździe użytkowym z napędem elektrycznym. Próby pomiarowe miały na celu określenie wpływu jednej z nastaw na uzyskiwane parametry robocze pojazdu przy pozostawieniu fabrycznych nastaw dla pozostałych zmiennych sterowania napędem. Wyniki pomiarów wskazują na możliwość takiego uzyskania takiego przebiegu hamowania, która zapewni wysoką sprawność regeneracji energii przy zachowaniu oczekiwanego poziomu komfortu obsługi oraz stabilności ruchu pojazdu. Podczas prób operowano następującymi zmiennymi sterowania: współczynnikiem wypełnienia impulsu dla napięcia twornika, czasem narastania napięcia zasilania twornika, czasem przyrostu prądu wzbudzenia podczas hamowania, maksymalną wartością prądu wzbudzenia podczas hamowania. Na podstawie wyników pomiarów przeprowadzono analizę uzyskanych parametrów roboczych pojazdu.

EN

Modern electric vehicles are characterized by the possibility of recovery of a significant part of the kinetic energy in the process of regenerative braking. The article presents the results of measurements carried out on a utility vehicle with electric drive. Tests were carried out to determine the effect of one of the settings for the obtained operating parameters of the vehicle by leaving the factory settings for the other drive control variables. The measurement results indicate the possibility of such a course of obtaining such braking, which ensures high efficiency energy recovery while maintaining the expected level of comfort and stability of the vehicle. During the trial the following control variables were operated: armature voltage pulse duty cycle, supply voltage rise time, field current time increment during braking, the maximum value of the field current during braking. On the basis of the measurement results obtained operating parameters of the vehicle were analyzed.

4

Rozdział sił hamowania i efektywność energetyczna w układzie hamowania odzyskowego pojazdu elektrycznego

Juda Z.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

1956--1962, CD 1

PL

W artykule został położony nacisk na energetyczne i środowiskowe aspekty hamowania odzyskowego użytkowych pojazdów z napędem elektrycznym. Systemy sterowania współczesnych pojazdów elektrycznychumożliwiają kształtowanie charakterystyk przebiegu procesu hamowania zorientowanych na efektywność energetyczną przy zachowaniu takich cech ruchu jak stabilność pojazdu i komfort kierowcy i pasażerów. Przedstawione zostałyzależności zapewniające odpowiedni rozkład sił hamowania pomiędzy osie pojazdu. Kolejny paragraf artykułu przedstawia rolę współczynników sprawności poszczególnych składników łańcucha przemiany energii i warunki odczuwalnego komfortu kierowcy. Całkowita sprawność systemu napędu pojazdu elektrycznego z uwagi na stosunkowo długi łańcuch przemiany energii w znaczący sposób obniża efekty energetyczne odzysku energii hamowania.Przeprowadzone obliczenia pokazują wpływ sprawności na poszczególnych etapach konwersji na wielkość energii przekazanej do wtórnego źródła energii.

EN

The paper focuses on energy and environmental aspects of regenerative braking performance of electric vehicles. Modern control systems for electric vehicles allow the formation of the characteristics of the braking oriented energy efficiency while maintaining traffic characteristics such as vehicle stability and comfort to the driver and passengers. The appropriate formulas to ensure proper distribution of braking forces between the axles of the vehicle are presented.The next section of the article presents the role of efficiencies of the individual components of energy conversion chain and conditions sensible driver comfort. The total efficiency of the electric vehicle propulsion system due to the relatively long chain of energy conversion significantly reduces the energy efficiency of the braking energy recovery. The calculations show the effect of performance on the various stages of the conversion of the size of the energy transferred to the secondary source of energy.

5

Orteza wspomagana mechatronicznie dla pacjentów z trwałym wiotkim porażeniem kończyn

Radło W., Mazurkiewicz S., Juda Z., Tutaj J., Woźny Z.

Problemy Nauk Stosowanych

|

2014

|

T. 2

171--178

PL

Wstęp i cele: Sterowane konstrukcje mechaniczno – elektryczne typu ortezy reciprokalnej umożliwiają samodzielnie poruszanie się krokiem naprzemiennym osoby z wiotkim niedowładem kończyn dolnych występującym np. w przebiegu przepukliny oponowo – rdzeniowej. Autorzy przedstawili wskazania do stosowania ortezy reciprokalnej do chodu naprzemiennego ze wspomaganiem fazy wykroku. Materiał i metody: Sterowanie ortez jest realizowane za pomocą siłownika elektrycznego, a źródłem zasilania sterownika i układów wykonawczych jest wysokowydajnej bateria w technologii litowo-jonowej o wysokiej pojemności, co zapewnia kilkugodzinną pracę urządzenia. Sygnały do uruchomienia odpowiedniego kanału wykonawczego pochodzą od czujników nacisku umieszczonych w części stopowej urządzenia wspomagającego. Przedstawiono zasady konstrukcji ortezy ze wspomaganiem elektrycznym, opracowanym w ramach projektu badawczego. Wyniki: Wynikiem pracy jest w pełni funkcjonalny prototyp urządzenia wspomagającego. Wniosek: Opisana metoda jest nowatorska z pozytywnymi wynikami testów.

EN

Introduction and aims: Controlled mechanical constructions: electromechanical or hydromechanical, type of reciprocal orthosis allow alternate step move for people with flaccid parapaplegia occurring for example in the process of myelomeningocele. The authors present the recommendations for use of orthosis to reciprocal walking with stride phase support. Material and methods: Orthosis control is performed by an electric motor and as a power source for motor and controller, a high performance, high capacity lithium-polymer battery is implemented. The battery ensures several hours’ work. The signals to start the appropriate actuating channel are derived from the tactile sensors located in the foot part of assistance device. The battery ensures several hours’ work without additional power supply. The principles of construction of electric power-assisted orthosis, developed as part of a research project are presented. Results: The result of work is fully functional prototype assist device. Conclusion: The method described is innovative with positive test results.

6

Innowacyjny mechatroniczny system w leczeniu nierówności kończyn u dzieci metodą Ilizarowa

Mazurkiewicz S., Tutaj J., Juda Z., Woźny Z.

Problemy Nauk Stosowanych

|

2014

|

T. 2

157--164

PL

Wstęp i cele: Problem nierówności kończyn był rozwiązywany metodami operacyjnymi i zachowawczymi. Najlepsze wyniki daje metoda wydłużania kończyn z jednoczesną możliwością korekcji zniekształceń kątowych i rotacyjnych opracowana przez Ilizarowa. Jest to obecnie najszerzej stosowany sposób takiego leczenia w świecie. Wprowadzenie tej metody do leczenia w znaczący sposób obniżyło liczbę powikłań i zwiększyło komfort dla chorego (zmniejszenie liczby operacji, większa stabilność aparatu). Materiał i metody: Koncepcja innowacyjnej metody zadawania wydłużeń kończyn polega na prowadzeniu dystrakcji z korekcją deformacji liniowych i kątowych bez czynnego udziału chorego oraz opiekuna. Wymaga to wprowadzenia procedur, które pozwalają na w pełni automatyczną realizację cyklu wydłużania. Poszczególne kroki wydłużania wykonywane są przez aktuatory liniowe oparte na silnikach krokowych w technologii hybrydowej, zapewniające uzyskanie wymaganej siły rozciągania aparatu. Lekarz prowadzący ma możliwości zadawania indywidualnego przebiegu terapii na początku cyklu oraz korekty nastaw w trakcie leczenia. Wyniki: Wynikiem pracy jest nowa metoda i mechatroniczne urządzenie do wydłużania kończyn. Wniosek: Opisana metoda jest nowatorska z pozytywnymi wynikami testów klinicznych.

EN

Introduction and aims: The problem of limbs inequalities was solved operational and behavioral methods. For best results, method of limb lengthening the possibility of simultaneous correction of angular and rotary distortion developed by Ilizarov. It is currently the most widely used method of treatment in the world. The introduction of this method for the treatment significantly reduced the number of complications and increased comfort for the patient (reducing the number of operations, greater stability of the apparatus). Material and methods: The concept of an innovative method of setting limb elongation is to conduct distraction correction of linear and angular deformity without the active participation of the patient and the caregiver. This requires procedures that allow for a fully automated implementation of the elongation cycle. The steps are performed by extending the linear actuators based on stepper motors in hybrid technology, providing the required forces of apparatus. The leading doctor has the opportunity to set individual course of therapy at the beginning of the cycle and the adjustment of settings during treatment. Results: The result is an innovative method and mechatronic device for limb lengthening. Conclusion: The method described is innovative with positive clinical test results.

7

Power efficiency management of photovoltaic energy source based on MPPT algorithm

Juda Z., Nabagło T., Ocłoń P., Węglowski B., Krawczyk M.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2013

|

R. 110, z. 1-M

183--190

EN

In the paper energy supply system based on photovoltaic (PV) arrays was described. Also models of a single PV cell and a voltage boost converter were described. The boost converter was used for holding an appropriate work state of the PV arrays associated with its maximum power point level in various work conditions associated with irradiance level and the arrays temperature. Finally, comparison of two strategies of voltage level control in PV arrays system was put forward. These strategies were used to attain the maximum power point, and to define the work conditions, in which described control algorithms are the most effective.

PL

W artykule opisano system zasilania z wykorzystaniem baterii ogniw fotowoltaicznych. Przedstawiono model ogniwa fotowoltaicznego oraz przekształtnika podwyższającego napięcie. Przekształtnik ten zastosowano do utrzymywania właściwego stanu pracy związanego z maksymalną mocą osiąganą przez ogniwa w określonych warunkach pracy związanych z nasłonecznieniem i temperaturą ogniw. Przedstawiono porównanie dwu podstawowych strategii sterowania poziomem napięcia w układzie ogniw w celu uzyskania maksymalnego punktu pracy wraz z warunkami, w jakich opisane algorytmy sterowania są najskuteczniejsze.

8

Method of the fuel dosage management in the direct-injection system of the internal-combustion engine in the cogeneration unit

Juda Z., Marek W.

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

691--695

EN

In the article a description of the concept and results of the chosen research works concerning the application of the control system and dosages of fuel to the system of the pneumatic injection were presented, as electronically controlled electromagnetic dispenser. The described concept is directed at the extension of the possibility of applying a distributor less pneumatic injection system in internal-combustion engines. In the system which is an object of the interest of authors, the satisfying invariability (from a point of view of the criterion of the toxicity of the exhaust gasses) doses of fuel to the working cycle of the engine, is connected with the issue of the stabilization of the value pressure in a gas pipe of the system of pneumatic injection (where a fuel is being dosed to). Preliminary studies showing that this natural changeable value of pressure in combination with the proper selection of the moment and the time of fuel dosage, can be used as the regulating factor (in the real time) of fuel dose to the cycle.

PL

W artykule przedstawiono opis koncepcji oraz wyniki wybranych prac badawczych dotyczących aplikacji układu sterowania i dawkowania paliwa do systemu wtrysku pneumatycznego jako sterowanego elektronicznie dozownika elektromagnetycznego. Opisywane rozwiązanie ukierunkowane jest na rozszerzenie możliwości stosowania bezrozdzielaczowych układów wtrysku pneumatycznego w tłokowych silnikach spalinowych. W układzie, który jest przedmiotem zainteresowania autorów zadowalająca powtarzalność (z punktu widzenia kryterium toksyczności spalin) dawki paliwa na cykl roboczy silnika, związana jest z zagadnieniem stabilizacji wartości przeciwciśnienia w przewodzie gazowym systemu wtrysku pneumatycznego, (do którego dawkowane jest paliwo). Wstępne prace studialne wykazały, że ta naturalna zmienna wartość przeciwciśnienia w połączeniu z odpowiednim doborem chwili i czasu dawkowania paliwa mogą być wykorzystane jako czynnik regulujący (w czasie rzeczywistym) dawkę paliwa na cykl.

9

Zastosowanie zaawansowanych źródeł energii w miejskich pojazdach elektrycznych z funkcją odzysku energii

Juda Z.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2012

|

R. 109, z. 5-M

215--228

PL

W artykule omówiono problematykę zastosowania zaawansowanych źródeł energii w systemach napędowych małych samochodów z odzyskiem energii hamowania. Wykorzystanie pojazdów elektrycznych zmniejsza koszty eksploatacyjne, zmniejsza zagrożenie zdrowotne społeczeństwa w obszarach zurbanizowanych oraz ogranicza wzrost średniej temperatury skorupy ziemskiej w wyniku niższej ogólnej emisji dwutlenku węgla. Spośród dostępnych źródeł energii do zastosowania w układach odzysku energii nadają się przede wszystkim nowoczesne baterie oraz superkondensatory. Baterie wykorzystujące nowoczesne materiały i technologie charakteryzują się odpornością na udary prądowe występujące w procesie hamowania odzyskowego, bez utraty pojemności i skrócenia cyklu życia. Z tych samych powodów możliwe jest szybkie ładowanie tego typu baterii. W referacie przedstawiono także wyniki podstawowych symulacji komputerowych baterii i superkondensatorów.

EN

The article discusses the problems of application of advanced energy sources for propulsion systems of small cars with recovery of braking energy. The use of electric vehicles saves fuel and reduces public health risks in urban areas and limits the increase in the average temperature of Earth’s crust as a result of lower overall carbon emissions. Of the available energy sources for use in energy recovery systems particularly suited to modern batteries and supercapacitors. Batteries using advanced materials and technologies with tolerance to the current peaks occurring in the process of regenerative braking, without loss of capacity and shorten the life cycle. For the same reasons it is [brak zakończenia].

10

Advanced batteries and supercapacitors for electric vehicle propulsion systems with kinetic energy recovery

Juda Z.

Journal of KONES

|

2011

|

Vol. 18, No. 4

165-171

EN

For city and neighbourhood people transport, electric driven vehicle with advanced energy storage and electronic control system could be competitive for conventional transportation means. Advanced energy storage and full utilization of regenerative braking system leads to significant energy saving. Regenerative braking is particularly important in city traffic, where a lot of acceleration/braking cycles occur. Replacement of internal combustion engines driven cars with electric vehicles give various benefits: decrease of transport sector impact on climate warming by CO2 emission reduction and general human health condition increase by elimination of toxic exhaust gases components emission by passenger cars. Particular interest of EV research is focused on lithium based batteries and supercapacitors. Nano-Lithium-Titanate battery could be fully recharged in a very short time and current peaks have no damage impact on the battery. Such batteries have high Cycle Life value (25000) and long life calendar (20 years).Fast charging systems should be equipped with energy converter built inside charging station. The converter has to be based on intelligent control system, for charging parameters setting (stable voltage, charging current, charging time) for different electric vehicles. To estimating charge/discharge characteristic and regenerative braking effectiveness, a simulation in MATLAB environment has been performed based on factory parameters. Graphical simulations results are presented in the paper.

11

Range and acceleration analyze of an electric driven city car with advanced energy storage

Juda Z.

Journal of KONES

|

2009

|

Vol. 16, No. 2

209-215

EN

For short distance (neighborhood) city transport of people, electric driven vehicle with advanced energy storage and electronic control system could assure fulfill essential requirements. range, acceleration ability and grade ability of electric driven small size city vehicle depend on: total vehicle mass, energy storage type and size, vehicle exploitation conditions (motorway, city traffic). Energy storage type and size optimization and full utilization of regenerative braking system leads to significant amount energy saving. Regenerative braking is particularly important in city traffic, where a lot of acceleration/braking cycles occur. Advanced secondary energy source consist of electrochemical battery and stack of supercapacitors. Using supercapacitors as an additional energy source makes it possible to improve battery life cycle and simultaneously to decrease the exploitation costs of electric vehicle. Short charging and discharging times of supercapacitors give ability to quick accept large amount of energy. In order to cooperate with batteries, a power electronic converter is necessary. Knowledge of vehicle energetic parameters could be obtained by model based simulation than verified by research testing. To estimating the energy consumption, energy recovery, range, acceleration and grade ability, simulation in MATLAB environment has been performed applying special low speed vehicle drive cycle based on ECE-15 driving cycle. The results of simulation are presented in this paper

12

Zastosowanie superkondensatorów w układzie odzysku energii pojazdu z napędem elektrycznym

Juda Z.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2008

|

R. 105, z. 6-M

191-199

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano koncepcję buforowego wtórnego źródła energii z wykorzystaniem baterii akumulatorów i superkondensatorów dla małego pojazdu elektrycznego zbudowanego na bazie wózka golfowego. Możliwości wtórnych źródeł do magazynowania energii są powiązane z ważnymi parametrami pojazdu, takimi jak: maksymalny zasięg pojazdu, zdolność do pokonywania wzniesień i przyspieszania. Zastosowanie superkondensatorów jako dodatkowego źródła energii umożliwia wydłużenie żywotności baterii akumulatorów z jednoczesnym zmniejszeniem kosztów eksploatacyjnych. Mikroprocesorowy sterownik i energoelektroniczne układy przetwarzania energii są niezbędne do uzyskania prawidłowej współpracy źródeł energii o różnych napięciach i prawidłowego zarządzania przekazywaniem energii.

EN

The concept of double secondary energy source with storage batteries and supercapacitors for golf cart based small size electric vehicle is presented in the paper. Possibilities of secondary energy sources to store energy are connected with important vehicle parameters: maximum range, gradeability and acceleration ability. Use of supercapacitors as an additional secondary energy source enables storage battery life cycle improve and simultaneously decrease electric vehicles exploitation costs. The microcomputer controllers and power electronics devices are necessary for a proper storage battery and stack of supercapacitors cooperation and energy exchange management.

13

Microprocessor ultrasonic sonar for the blind people

Kaczmarski K., Juda Z., Milewski G.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 26

179-184

EN

Total or partial failure to see should not eliminate men's ability to move. One of the most important difficulties for the blind people is to pass or avoid various barriers while moving in the streets. In majority they use walking-sticks, which are limited to detect barriers laying on the ground. Other barriers like trees branches, platforms, low road signs, etc. generally are being detected to late. In order to help people who suffer that disability a system of sonar based on ultrasonic detection has been worked out. The system is applied mainly as an additional device useful for detecting barriers by space scanning on the height corresponding to men's trunk and head. Ultrasonic sensor of 40 kHz frequency and microcontroller as a basic part of the system have been applied to design and construct the device. The main function of the sonar is to calculate the time for ultrasonic wave to overcome the distance to the barrier and back as well as noise controlled signalling of barrier detection depending on it's settlement.

14

Possibilities of energy recovery in electric vehicles using ultracapacitors

Juda Z.

Journal of KONES

|

2006

|

Vol. 13, No. 2

187-195

EN

The concept of double secondary energy source with batteries and ultracapacitors (UCAP’s) for golf cart based small size electric vehicle is presented in the paper. For short distance (neighbourhood) person transport in cultural, historical and natural heritage location such as places of tourist interest electrically driven vehicles, equipped with advanced energy storage and management devices could be used. The achievement of higher efficiency of energy conversion and energy exchange between different kinds of secondary energy sources is a very important way of hybrid and electric propulsion systems development. Each vehicle in order to move must produce tractive power on its wheels to counteract against the aerodynamic drag force, rolling resistance force and gravity forces during ascent. Moreover, during accelerating the vehicle must overcome inertia forces. Most of energy delivered to the system during accelerating is consequently lost irrecoverably during braking. Wherever the tractive power is produced by electric machines (in cases of FC vehicles, HEVs as well as EV), energy losses during braking can be reduced due to effective regeneration. Capabilities of secondary energy sources to store energy depend on important vehicle parameters: maximum range, grade ability and acceleration ability. These parameters affect life cycles of traditional secondary energy sources (electrochemical batteries). Use of UCAP’s enables improvement of battery life cycle and simultaneously a decrease in electric (EV) or hybrid electric vehicles (HEV) exploitation costs. The stack of UCAP’s is an ideal energy store for braking energy recuperation because of possibility to receive large portion of energy in short time without decreasing the operate parameters. Too high current in short time causes shortening of battery life cycle. The microcomputer controllers and power electronics devices are necessary for a proper battery and stack of UCAP’s cooperation and energy exchange management.

15

Ultracapacitors as an advanced energy source for braking energy recovery in electric vehicles

Juda Z.

Environment Protection Engineering

|

2006

|

Vol. 32, nr 1

195-202

EN

For short distance (neighbourhood) transport of people in locations of cultural, historical and natural heritage such as places of tourist interest, electrically driven vehicles, equipped with advanced energy storage and management devices could be used. Increasing the efficiency of energy conversion and energy exchange between different kinds of secondary energy sources is very important for the development of hybrid and electric propulsion systems. The capabilities of secondary energy sources to store energy depend on important vehicle parameters: maximum range, gradability and acceleration ability. These parameters affect life cycles of traditional secondary energy sources (electrochemical batteries). Using ultracapacitors (UCAP) as an additional secondary energy source makes it possible to improve the life cycle of a battery and simultaneously to decrease the exploitation costs of electric (EV) or hybrid electric vehicles (HEV). Such electrochemical elements are called: ultracapacitor, supercapacitor, pseudocapacitor or Electric Double Layer Capacitor (EDLC).

PL

Do transportu osób na krótkich odległościach w miejscach stanowiących historyczne, kulturowe lub naturalne dziedzictwo mogą być stosowane pojazdy elektryczne wyposażone w zaawansowane technologicznie źródła energii i systemy zarządzania. Uzyskanie wyższej sprawności przetwarzania energii, a także transfer energii pomiędzy wtórnymi źródłami energii różnych typów jest ważnym kierunkiem rozwojowym w dziedzinie pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Możliwość magazynowania energii przez wtórne źródła zależy od ważnych parametrów pojazdu: maksymalnego zasięgu, zdolności do pokonywania wzniesień i przyspieszania. Te parametry wpływają na żywotność tradycyjnych wtórnych źródeł energii (baterii). Zastosowanie ultrakondensatorów jako dodatkowego wtórnego źródła energii umożliwia wydłużenie żywotności baterii i jednoczesne zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych pojazdu elektrycznego.

16

Application of buffer secondary energy source with suprcapacitors to electric propulsion of vehicles

Juda Z.

Journal of KONES

|

2005

|

Vol. 12, No. 3-4

141-148

EN

The ability of secondary sources of energy to the storage of the energy is connected with essential parameters of hybrid vehicle (HEV - Hybrid Electric Vehicle) that is with the maximum range, with the ability to rise and the vehicle acceleration. The same parameters influence also on the durability of traditional secondary sources (SES - Secondary Energy Source)- electrochemical batteries (EB - Electrochemical Battery). The extension of the durability of the battery, and consequently the decrease of operating costs of HEV, makes possible the use of additional SES in the form the sets of super capacitors (SCAP - Super capacitor). These elements appear under names: super capacitor, ultra condenser, and pseudo condenser. In the English literature there is besides the name (EDLC - Electric Double Layer Capacitor). SCAP are characterized with very high capacities up to 2700 F for the single module, at the tension approx 2.5 V. In the relationship with large capacities, SCAP have also very high values of the specific power (PD - Power Density) expressed in W/ kg. The limited durability of the battery (CL - Cycle Life) is connected with a number and a depth of charges/discharges (DoD - Depth of Discharge). The time of the charge and the discharge of the battery are much longer than Super capacitors, because chemical reactions are dependent on time. Super capacitors can be loaded and unloaded almost without barred quantitative, and the time of the discharge can be very short - stored energy is accessible in the course milliseconds. The value of received current can be very high without the risk of the damage. One from cases of the SCAP use is the state of the applying of the brake of the regeneratory vehicle during which gained over is the peck of the energy in the short time (several seconds). Other is by fortune the possibility of the aid of the basic source of energy during the start or accelerating of the vehicle. Then large quantity of the energy with controlled microprocessors energy electronic sets can be delivered to the vehicle drive in several seconds. The velocity of charge and discharge depends on low resistance of internal super capacitor. The association of the battery with the sets of super capacitors demands uses of computer drivers and energy electronic transforms for the proper management energy conversions. In the article one introduced {one represented} The idea of the super capacitors' use to the association with the battery and results of simulations of the energy brake salvage in the small vehicle with the electric drive intended mostly to the traffic in antique centres of cities is presented in the paper.

PL

Zdolność wtórnych źródeł energii do magazynowania energii jest związana z istotnymi parametrami pojazdu hybrydowego (HĘ y - Hybrid Electric Vehicle): maksymalnym zasięgiem, zdolnością pokonywania wzniesień i rozpędzaniem pojazdu. Te same parametry wpływają także na żywotność tradycyjnych wtórnych źródel (SES -Secondary Energy Source) - baterii elektrochemicznych (EB - Electrochemical Battery). Wydłużenie żywotności baterii, a tym samym obniżenie kosztów eksploatacyjnych HEV, umożliwia zastosowanie dodatkowego SES w postaci zespołu superkondensatorów (SCAP - Super capacitor). Elementy te występują pod nazwami: superkondensator, ultrakondensator, pseudokondensator. W literaturze anglojęzycznej spotykana jest ponadto nazwa (EDLC - Electric Double Layer Capacitor). SCAP charakteryzują się bardzo wysokimi pojemnościami dochodzącymi cło 2700 F dla pojedynczego modułu, przy napięciu rzędu 2.5 V. W związku z dużymi pojemnościami SCAP mają też bardzo wysokie wartości mocy jednostkowej (PD - Power Density) wyrażonej w W/kg. Ograniczona trwałość baterii (CL - Cycle Life) jest związana z liczbą i głębokością ładowań/rozładowań (DoD - Depth of Discharge). Czas ładowania i rozładowania baterii jest o wiele dłuższy niż superkondensatorów, ponieważ reakcje chemiczne są uzależnione czasowo. Superkondensatory mogą być ładowane i rozładowywane prawie bez ograniczeń ilościowych, a czas rozładowania może być bardzo krótki -zmagazynowana energia jest dostępna w ciągu milisekund. Wartość pobieranego prądu może być bardzo wysoka bez ryzyka uszkodzenia. Jednym z przypadków wykorzystania SCAP jest stan hamowania regeneracyjnego pojazdu, podczas którego pozyskiwana jest duża ilość energii w krótkim czasie (kilku sekund). Innym przypadkiem jest możliwość wspomagania podstawowego źródła energii w czasie startu lub rozpędzania pojazdu. Wówczas duża ilość energii za pośrednictwem sterowanych mikroprocesorowo układów energoelektronicznych może być dostarczona do napędu pojazdu w ciągu kilku sekund. Szybkość ładowania i rozładowania wynika z niskiej rezystancji wewnętrznej superkondensatora. Współpraca baterii z zespołem superkondensatorów wymaga zastosowania sterowników komputerowych i przekształtników energoelektronicznych dla właściwego zarządzania przemianami energii. W artykule przedstawiono koncepcję zastosowania superkondensatorów do współpracy z baterią oraz wyniki przeprowadzonych symulacji odzysku energii hamowania w małym pojeździe z napędem elektrycznym przeznaczonym głównie do ruchu w zabytkowych centrach miast.

17

Współpraca baterii elektrochemicznych i superkondensatorów w pojazdach hybrydowych

Juda Z.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2004

|

R. 101, z. 7-M/1

291--298

PL

W elektrycznych pojazdach hybrydowych, w których napęd jest przekazywany do kół poprzez silnik elektryczny, możliwy jest odzysk energii w czasie hamowania. Trudności w jednoczesnym uzyskaniu wysokich wartości gęstości mocy i gęstości energii oraz żywotności obniżają wartość baterii elektrochemicznych w specyficznych warunkach operacyjnych pojazdu, takich jak warunki hamowania regeneracyjnego. Własności fizyczne baterii elektrochemicznych nie pozwalają na całkowite przejęcie i zmagazynowanie energii wydzielonej w trakcie zmniejszania prędkości. Rolę taką może pełnić superkondensator, którego główną zaletą jest zdecydowanie wyższa wartość gęstości mocy niż jakichkolwiek baterii. W niskich temperaturach nie obniża on swoich osiągów. Pracujący buforowo z baterią superkondensator może być błyskawicznie ładowany podczas hamowania odzyskowego odzyskowego błyskawicznie rozładowywany podczas przyspieszania, chroniąc w ten sposób baterię przed przedwczesnym zużyciem.

EN

The energy recuperation in Hybryd electric Vehicles is possible by means of electric motor drive used In generator mode. Electrochemical batteries cannot be used for large amount of energy receive from regenerative braking. In such a case, using the supercapacitor bank is a good solution. Supercapacitor energy density is much higher than any type of electrochemical battery. It is very important from the acceleration possibility and gradebility point of view. Moreover, supercapacitor parameters are the same in wide range of temperatures. Using supercapacitors protect battery from premature damage.

18

Hybrid-electric city car simulation

Juda Z.

Journal of KONES

|

2003

|

Vol. 10, No. 1-2

73-81

EN

Growing number of motorized vehicles in highly urbanized areas quickly leads to ecological balance disturbance. City traffic with frequent stopping causes energy losses and increases emission without transport effect. The congestion of the city centres by cars, high emission, low traffic efficiency, high conventional city transport costs and high energy consumption are the reasons for the search of solution which would guarantee the comfort of individual short-distance city transport. The small HEV (Hybrid-Electric Vehicle) could be a good solution for such destination. The results of computational simulation of two city car conceptual designs are described in this paper. To ensure comparable conditions, both concepts are based on the same smali vehicle body. Powertrains of both series and parallel HEV's are based on a 2-cylinder ICE (Internal Combustion Engine) with 700-ccm cubic capacities. Vehicle body mass is about 550 kg. Simulation models are oriented on the best compromise between energy conversion efftciency and minimum of emission. Procedure of modelling and simulation is performed in Matlab/Simulink environment and Advisor software package.

19

Advanced propulsion systems for hybrid electric vehicles

Juda Z.

Journal of KONES

|

2002

|

Vol. 9, No. 3-4

126-135

EN

One of the directions of the spread of motor vehicle use is hybridization of powertrains, which should result in essential ecological and economic effects. A hybrid vehicle has on board at least two energy sources of which at least one must be a secondary energy source. A secondary energy source converts energy in two directions and has the ability to store energy. Additionally, a fully Electric Hybrid Vehicle (HEV) must have an electric motor as a main drive unit. Basic hybrid vehicle configuration are: parallel, series and mix. Beside defining vehicle configuration and chosing primary and secondary energy sources, it is essential to choose control strategy. What is meant is a choice of the manner of vehicle control in its different states from the point of view of energy flow and conversion. One of the possible control strategies for series HEV is a thermostatic strategy consisting in turning the Internal Combustion Engine (ICE) on when the parameter State of Charge (SOC) of storage battery decreases below a defined limit and turning it off after reaching SOC’s upper limit. In the area of advanced solutions in the group of primary energy sources the main development directions concern Spark Ignition ICE with Direct Gasoline Injection (SIDI), Compression Ignition ICE with Direct Diesel Injection (CIDI), Gas Turbine, and Fuel Cells (FC). The paper presents current state of development and trends in the field of primary energy sources in HEV’s.

20

Problematyka współpracy silnika spalinowego z maszyną elektryczną w układzie napędowym pojazdu hybrydowego

Juda Z., Marek W., Tutaj J.

Journal of KONES

|

2001

|

Vol. 8, No. 3-4

112-118

PL

Referat obejmuje zagadnienia kształtowania procesu wymiany ładunku w dwusuwowym silniku ZI. Problematykę tę powiązano z możliwością aplikacji silnika dwusuwowego z pneumatycznym wtryskiem paliwa (wg koncepcji prof. 51. Jarnuszkiewicza) w układach napędowych pojazdów hybrydowych. Zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych i laboratoryjnych, związanych z zagadnieniem współpracy silnika spaIinowego i maszyny elektrycznej, wyposażonej w elektroniczny regulator napięcia prądnicy, umożliwiający: zabezpieczenie maszyny przed przeciążeniem poprzez ograniczenie wartości prądu obciążenia, ograniczenie prądu do wartości maksymalnej prądu ładowania, ograniczenie napięcia wyjściowego do wartości napięcia końcowego naładowania baterii akumulatorów, zabezpieczenie przed przepływem prądu zwrotnego od baterii akumulatorów do prądnicy, ochronę prądnicy przed przekroczeniem temperatury dopuszczalnej, utrzymywanie zadanych wartości napięć i prądów niezależnie od temperatury otoczenia. Jako główne zagadnienie zaprezentowano problematykę procesu wymiany ładunku, w której uwzględniono z jednej strony energetyczne zapotrzebowanie układu wymuszającego, z drugiej zaś strony zapewnienie minimalizacji zawartości toksycznych składników w spalinach.