Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

On-board electric vehicles electricity production by high-efficiency internal combustion engines

Boretti Alberto

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 12

85--90

EN

Data of energy economy of battery electric vehicles without a range extender internal combustion engines (BEV) and with a range extender internal combustion engine (BEVx) are reviewed and integrated with simulations by models. A BEV with an on-board, high efficiency, electricity generator based on a positive ignition (PI) internal combustion engine (ICE) is then proposed as a way to improve the uptake of the BEV improving their range and performance as well as their economic and environmental impact. The small ICE, that is working continuously, stationary, fixed load and speed, and the generator similarly optimized for a single point operation, permit an efficiency fuel chemical-to-electric approaching 50%. This is much better than producing electricity centralized from combustion fuels (average efficiency with included distribution and recharging losses at about 30%), and it does not require any electric recharging infrastructure. Simple but reliable extrapolations from the production BEV and BEVx of different battery capacity on the same vehicle platform, plus the simulations, demonstrate that this BEVy may deliver miles-per-gallon (MPG) working gasoline 13% better than any present plug-in-hybrid-electric-vehicle (PHEV) currently available, and MPGe (MPG-equivalent) working electric 12% better than the existing BEV on the same platform with a larger battery pack and no range extender, or 27% better than the BEVx on the same platform with a larger battery pack and range extender. Finally, this BEVy may permit a range over 600 miles with 10 gallons of gasoline onboard, in line with the best PHEV currently available.

PL

W artykule analizowano możliwości wykorzystania wewnętrznego silnika spalinowego o dużej efektywności do ładowania akumulatora. Możliwości te analizowano dla różnych modeli samochodu. Porówanno też tego typu rozwiązanie z samochodami hybrydowymi.

2

Range extending of electric vehicles development of a low power 2-stroke boxer-engine

Haas Rainer

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2019

|

z. 4/122

23--31

EN

The central problem with electrically powered vehicles is emission associated with today’s power generation. High battery weight leads to additional significant losses, so that it makes sense to limit the range of electric vehicles. At the same time, the ecological footprint is improved as a smaller amount of battery cells is required. Under the boundary conditions of improved range at lowest possible weight, a range extender with low power was designed, developed and implemented as a solution. The 2-cylinder 2-stroke engine has an output of 4 kW and is currently under further development at TH Köln. A suitable generator and converter will follow in the future.

DE

Das zentrale Problem bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen sind die mit der heutigen Stromerzeugung verbundenen Emissionen. Das hohe Batteriegewicht führt zu zusätzlichen signifikanten Verlusten durch Rollreibung, so dass es sinnvoll ist, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu begrenzen. Gleichzeitig wird so auch der ökologische Fußabdruck verbessert, da eine geringere Anzahl von Batteriezellen benötigt wird. Unter den Randbedingungen einer verbesserten Fahrzeugreichweite bei möglichst geringem Gewicht wurde ein Range Extender mit geringer Leistung konzipiert, entwickelt und aufgebaut. Der entstandene 2-Zylinder-2-Takt-Motor hat eine Leistung von 4 kW und wird derzeit an der TH Köln weiterentwickelt. Ein geeigneter Generator und ein Umrichter sollen in der Zukunft ebenfalls aufgebaut werden.

3

Modeling and analysis range extender for battery electric vehicles

Łebkowski Andrzej, Sołtysiuk Kamil

Przegląd Elektrotechniczny

|

2019

|

R. 95, nr 2

127--135

EN

The publication presents the results of analysis regarding the use of low-power diesel generating sets used to increase the range of electric vehicles. Diesel generating sets are a solution to basic shortcomings of electric vehicles, such as their short range, resulting from the limited capacity of batteries and their long charging time. They are mainly used for long-distance journeys between cities. The paper discusses the basic configurations of drive systems used in electric and hybrid vehicle and the basic configurations of drive systems using combustion generating sets for increasing the range of vehicles with electric drive are presented. On the basis of traction tests performed in real road conditions for an electric car assisted by two diesel generators (4 kW petrol, 5.5 kW diesel) installed on a light trailer, a mathematical model of the system was developed in the Modelica environment. The mathematical model developed takes into account the dynamic loads acting on the set of vehicles in motion along with the electric drive system supported by the diesel generator set. The results of simulation tests for selected route profiles and driving speed are presented. Research has been carried out on selected values of the state of charge SOCON-OFF (State Of Charge) of batteries, which cause a several percent impact on reduction of fuel consumption and the emission of harmful gases to the atmosphere by internal combustion engines.

PL

W publikacji przedstawiono wyniki analiz dotyczących zastosowania spalinowych zespołów prądotwórczych małej mocy wykorzystywanych do zwiększania zasięgu pojazdów z napędem elektrycznym. Spalinowe zespoły prądotwórcze stanowią rozwiązanie podstawowych wad pojazdów elektrycznych, takich jak ich krótki zasięg, wynikający z ograniczonej pojemności akumulatorów i długiego czasu ich ładowania. Stosuje się je głównie do przejazdów na długich dystansach pomiędzy miastami. W pracy omówiono podstawowe konfiguracje układów napędowych stosowanych w pojazdach elektrycznych i hybrydowych, oraz zaprezentowano podstawowe konfiguracje układów napędowych wykorzystujących spalinowe zespoły prądotwórcze do zwiększania zasięgu pojazdów z napędem elektrycznym. Na podstawie testów trakcyjnych zrealizowanych w rzeczywistych warunkach drogowych dla samochodu elektrycznego wspomaganego pracą spalinowych zespołów prądotwórczych (4 kW benzyna, 5,5 kW diesel) zainstalowanych na lekkiej przyczepie, opracowano model matematyczny układu w środowisku Modelica. Opracowany model matematyczny uwzględnia obciążenia dynamiczne działające na zespół pojazdów w ruchu wraz z elektrycznym układem napędowym wspomaganym przez spalinowy zespół prądotwórczy. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych dla wybranych profili trasy i prędkości jazdy. Przeprowadzono badania dla wybranych wartości współczynników stanu naładowania akumulatorów SOCON-OFF (ang. State Of Charge), mających kilkuprocentowy wpływ na zmniejszenie zużycia paliwa i emisji szkodliwych gazów do atmosfery przez silniki spalinowe zespołów prądotwórczych.

4

Development of the range extender for a 48 V electric vehicle

Noga Marcin, Gorczyca Paweł

Combustion Engines

|

2019

|

R. 58, nr 2

113--121

EN

The article deals with the concept, development and results of preliminary tests of a range extender for an electric light commercial vehicle Melex with a 48 V electrical system. The purpose of the project is to build a prototype of the range extender powered by an internal combustion engine that will increase the range of the vehicle with electric drive, and at the same time will be characterized by a high efficiency and low exhaust emissions. The developed range extender is a combination of a 163cc single-cylinder combustion engine with a generator joined through a ribbed belt transmission. The 3-phase generator from a heavy-duty vehicle was used. In order to match the output voltage of the generator to the system voltage of the electric vehicle, an external adjustable regulator and a rectifier bridge with an increased operating voltage were used. The range extender was attached to a body of the electric vehicle by means of a welded frame made of thin-walled steel profiles. Initial tests of the developed range extender showed its proper interaction with both the lead-acid battery of the vehicle as well as with the nickel-metal hydride battery (NiMH) adapted to 48 V voltage from a hybrid electric vehicle. A maximum output power exceeding 2 kW was obtained. Maximum value of the overall efficiency of the range extender reaches up to 18.8%, which is a high value considering the small size of the used engine and the type of generator. The directions for further development of the range extender were also revealed in this paper.

5

The creation of energy efficient hybrid vehicles in the Russian Federation

Karpukhin A., Terenchenko A.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 1

145--148

EN

The paper shows the development of the NAMI Russian State Scientific Research Center associated with advanced research in the field of hybrid vehicles. The stages of design, creation and testing of hybrid vehicles with range extender system. The paper presents the results of bench and road tests of hybrid vehicles with range extender system. The peculiarities of creation and operation of hybrid vehicles for countries with difficult climatic conditions, for example, the Russian Federation.

6

Investigation of the efficiency spectrum of power converter for Extended Range Electric Vehicle based on laboratory bench tests

Krawczyk P., Kopczyński A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2016

|

z. 5/109

31--39

EN

In this paper, authors outlined procedure of test scenarios for investigation of AC-DC power converter used in laboratory test bench simulating range extension of electric vehicle. Extended Range Electric Vehicle (EREV) power train converter provides electric energy from generator to the battery. Not only it must delivered power with specified momentary output voltage and current, but it must do so efficiently. Only properly matched input and output parameters of power converter, for given power source and battery, could provide high efficiency of operation. This is very important for vehicle operation, since one of the main goals is to reduce losses and obtain overall high efficiency. Here are presented structures of vehicle power train and laboratory test stand as well as test setup and testing procedure of electric energy converter.

PL

W artykule omówiono procedurę wyznaczania obszarów sprawności przekształtnika energoelektronicznego AC-DC na podstawie wyników otrzymanych z badań stanowiskowych. Przekształtniki energoelektroniczne w napędach pojazdów elektrycznych i hybrydowych zapewniają możliwość poprawnej współpracy maszyn elektrycznych i magazynów energii elektrycznej. Przekształtnik pracujący z wysoką sprawnością przyczynia się do zminimalizowania strat w układzie napędowym. W układzie stanowiska laboratoryjnego z generatorem liniowym, ma on za zadanie sterowaniem ładowania baterii akumulatorów. Poznanie charakterystyki sprawności przekształtnika umożliwia dobór parametrów pracy generatora i parametrów roboczych baterii. W celu zbadania sprawności przekształtnika zbudowano stanowisko pomiarowe. Wykorzystano w nim regulowane źródło napięcia trójfazowego. Jako obciążenie elektryczne zastosowano układ rezystorów suwakowych. Dało to możliwość sprawnej zmiany parametrów wejściowych i wyjściowych napięć i prądów przekształtnika w szerokim zakresie wartości. W pracy zaprezentowano przykładowy schemat układu napędowego oraz reprezentatywnego stanowiska laboratoryjnego. Wyjaśniono procedurę pomiarową oraz sposób wyznaczania map sprawności układu wyposażonego w przekształtnik energoelektroniczny. Wyniki otrzymano w postaci macierzy sprawności, gdzie jej wymiarami są napięcie wejściowe, napięcie wyjściowe i prąd wyjściowy. Wizualizacja graficzna wyników pozwala na dobór parametrów pracy przekształtnika w takich obszarach, aby zapewnić niskie straty.

7

Assumptions of linear generator control strategy for plug-in hybrid power train

Krawczyk P.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2015

|

z. 3/103

77--86

EN

In the following paper, the author presents a set of assumptions regarding control strategies of range extender in plug-in hybrid electric vehicle. Particular focus is put on control strategies for range extender with linear generator. Firstly, power train must provide appropriate operation regarding its dynamic behavior. As a dynamic requirement the Artemis Urban driving cycle is chosen. Secondly, the control mode investigation is conducted. This includes choice of proper engage strategy of generator, with triggering signals and boundary conditions. For power train with main components such as Li-ion battery, permanent magnet synchronous motor and range extender, control strategies are set up. Lastly, other factors that could play a role in the control strategy construction are explained, i.e. temperature, noise, etc. Result is a set of control constraints and guidelines for control strategy. It is shown, via computer simulation, that the control strategy with distributed periods of range extender engagement, can improve power train efficiency and reduce energy consumption.

PL

W artykule zawarto zestaw założeń dotyczących strategii sterowania urządzeniem rozszerzającym zasięg samochodu elektrycznego typu plug-in. Nacisk położono na strategię sterowania urządzenia rozszerzającego zasięg, wyposażonego w generator liniowy. Po pierwsze, układ napędowy musi zapewnić odpowiednie parametry dynamiczne. Parametry te wyznacza wybrany cykl jazdy Artemis Urban. W kolejnym kroku analizie poddano tryb sterowania. Zawiera on wybór odpowiedniej strategii załączania generatora, wraz z podaniem sygnałów wyzwalających i warunków granicznych. Następnie stworzono strategie sterowania dla układu napędowego, którego głównymi elementami są bateria litowo-jonowa, silnik synchroniczny z magnesami trwałymi i urządzenie rozszerzające zasięg. Na końcu, podano inne czynniki mogące mieć wpływ na budowę strategii sterowania, np.: temperatura, hałas, itp. Wynikiem jest zestaw ograniczeń i wytycznych dla strategii sterowania. Drogą symulacji komputerowej wykazano, że strategia sterowania z dystrybucją okresów załączenia urządzenia rozszerzającego zasięg może poprawić sprawność układu napędowego i zredukować zużycie energii.

8

Application of the internal combustion engine as a range-extender for electric vehicles

Noga M.

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

781--786

EN

The article reviews the available solutions of range-extenders with internal combustion engines designed for use in electric vehicles. The using of the on-board range-extender aims to increase the range of an electric vehicle, which is still significantly limited. This fact is connected with relatively small capacity of currently used electric energy storage systems. The development of secondary cells with performances allowing the driving range of electric car to be comparable to average car with combustion engine still faces considerable difficulties. For this reason, the use of the internal combustion engine for propulsion of range-extenders for electric vehicles becomes nowadays more and more popular. In this paper range-extenders from the following companies are described: FEV Aachen, Kolbenschmidt Pierburg together with FEV, AVL list GmbH, Lotus Engineering with Fagor Ederlan, Mahle Powertrain Ltd. and General Motors for Chevrolet Volt / Opel Ampera. High efficiency, low exhaust emission and low noise & vibration obtained with a compact dimensions are priority in the development of these devices.

PL

W artykule dokonano przeglądu dostępnych rozwiązań pomocniczych generatorów prądu o napędzie spalinowym z zastosowaniem dla pojazdów elektrycznych. Użycie dodatkowego pokładowego generatora spalinowego ma na celu zwiększenie zasięgu pojazdu elektrycznego, który w dalszym ciągu jest w istotny sposób ograniczony. Fakt ten jest związany z ograniczoną pojemnością dostępnych akumulatorów energii elektrycznej. Opracowanie ogniw o parametrach pozwalających samochodom elektrycznym uzyskać zasięg jazdy porównywalny z przeciętnym samochodem z napędem spalinowym napotyka spore trudności. Z tego względu wykorzystanie silnika spalinowego do napędu generatora energii elektrycznej w samochodach konstruowanych pierwotnie jako czysto elektryczne staje się obecnie coraz powszechniejsze. W materiale opisano m.in. konstrukcje generatorów energii elektrycznej opracowane przez FEV Aachen, Kolbenschmidt Pierburg wspólnie z FEV, AVL list GmbH, Lotus Engineering razem z Fagor Ederlan, Mahle Powertrain Ltd. oraz General Motors dla pojazdu Chevrolet Volt / Opel Ampera. Priorytetem w konstrukcji tego typu urządzeń jest uzyskanie wysokiej sprawności, niskiej emisji spalin, hałasu i drgań przy zachowaniu kompaktowych wymiarów.

9

Challenges and solutions for modern gasoline engine applications

Friedl H., Fraidl G., Kapus P.

Silniki Spalinowe

|

2011

|

R. 50, nr 3

EN

Future CO2 scenarios raise the need for a systematic view on the best fitting solution for the whole drivetrain. A wide range of different technical solutions are available to suit the individual demands. Out of this large variety, short-termed this may be a direct injected downsized turbocharged gasoline engine as one of the most promising solutions to be applied in large volume production. On the other extreme there may be an electric powertrain, considered to be more long-termed. For both approaches and for all solutions in between there are challenges which have to be overcome. This paper deals with specific challenges of named two powertrain applications and describes the technical solutions for it: - For the gasoline direct injected engine (GDI) the forthcoming EURO 6 emission standards, especially with respect to particulate number PN emissions, is considered to be a challenge. - For electric vehicles the limited operation range due to battery weight and cost is a hard trade-off which has to be matched. So called Range Extender RE units with combustion engines may be a solution for this. By systematical evaluation of potential solutions and by means of appropriate development tools and methodology the challenges for development of future leading powertrain can be overcome.