BADANIE PARAMETRÓW WODOROWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO TOYOTA MIRAI Z WYKORZYSTANIEM SYMULATORA JAZDY
Realizacja zadania praktycznego ma na celu ukazanie uczniom szeregu procedur przygotowawczych, przy obsłudze urządzenia jakim jest hamownia podwoziowa, następnie interpretacji zgromadzonych danych i szeroko zakrojonej diagnostyki pojazdu z analiza pozyskanych danych podczas próby.
Toyota Mirai podczas badania na symulatorze jazdy z wizualizacją efektów środowiskowych.
Celem zadania jest obliczenie maksymalnej mocy elektrycznej ogniwa paliwowego podczas zasymulowanej jazdy ze prędkością 180 km/h. Wymagana prędkość jazdy w przypadku modelu Mirai jest prędkością maksymalną jaką umożliwia sterownik pojazdu. Następnie należy poddać porównaniu maksymalna moc na kołach pojazdu, zmierzoną za pośrednictwem pomiaru mocy na hamowni podwoziowej.
Dane do obliczeń: Zużycie wodoru podczas jazdy z stałą prędkością 180km/h zasymulowane na hamowni podwoziowej określone przez sterownik pojazdu (FCECU):
Prędkość jazdy:
Wartość opałowa wodoru:
Gęstość wodoru w warunkach normalnych:
W ciągu 1 godziny samochód przejedzie:
Zużycie wodoru w ciągu godziny [kg/h]:
Zużycie wodoru w ciągu sekundy [kg/s]:
Obliczenie strumienia objętości dawkowanego sprężonego wodoru poprzez wtryskiwacze do ogniwa paliwowego, przy pełnym obciążeniu (prędkość jazdy 180km/h) równolegle pracują trzy wtryskiwacze wodoru:
Wzór na moc dostarczoną z paliwem:
Wzór na moc elektryczną:
Ogniwo paliwowe Toyota Mirai ma sprawność 60% przy temperaturze nieprzekraczającej 60°C
Pomiar temperatury ogniwa paliwowego w trakcie badania.
Podsumowanie:
- strumień masy wodoru: 0,00131 kg/s
- moc chemiczna paliwa: 187 kW
- obliczona moc elektryczna przy sprawności 60% wynosi 112 kW
- moc maksymalna 185,6 PS = 136,5 kW uzyskana podczas pomiaru mocy na hamowni,
- moc strat wynosi 66 PS = 48,55 kW
- moc na kołach 132 PS = 97 kW
Podczas realizacji próby na hamowni podwoziowej założono sprawność ogniwa paliwowego na poziomie 60%, maksymalna temperatura ogniwa uzyskana podczas badania równa jest 54,9 stopnia Celsiusa. Wartość teoretyczna obliczeniowa mocy elektrycznej 112 kW ogniwa paliwowego względem mocy na kołach 97 kW pojazdu wyznaczonej podczas badania jest
o 15,5% większa. Uwzględniając opor: superkondensatora, szyny prądowej, przetwornika FDC (Fuel Cell Voltage Boost Converter), falownik (inwerter) oraz mechanicznych elementów układu jezdnego.
BADANIE PARAMETRÓW UKŁADU NAPĘDOWEGO KIA EV6 GT BEV
Z WYKORZYSTANIEM SYMULATORA JAZDY
Dane wykorzystane do realizacji pomiarów Kia EV6 GT 2022:
- masa pojazdu: 2125 kg
- współczynnik oporu powietrza: Cd = 0,29
- całkowite przełożenie układu napędowego: 10,65 final drive ratio (pojedyncza przekładnia redukcyjna)
- powierzchnia czołowa: ok. A = 2,65 m2 (oszacowanie z wymiarów nadwozia)
- współczynnik oporu toczenia: Crr = 0,011
- gęstość powietrza: ρ = 1,225 kg/m3
- sprawność napędu przy jeździe ustalonej: η = 0,90
Kia EV6 GT podczas badania na symulatorze jazdy z wizualizacją efektów środowiskowych.
Celem zadania jest wyznaczenie parametrów układu napędowego podczas rozpędzania pojazdu z maksymalnym uchyleniem dźwigni przyśpieszenia w zakresie prędkości 80 km/h – 260 km/h co jest jednocześnie maksymalną możliwą do osiągnięcia prędkością jazdy przez pojazd. Za pośrednictwem próby wyznaczono:
Moc na kołach: 446,5 KM przy prędkości obrotowej na minutę 10217
Moc na silniku: 541,1 KM przy prędkości obrotowej na minutę 11245
Moc strat: 128,35 KM przy prędkości obrotowej na minutę 24101
Moment obrotowy na silniku: 380,6 Nm przy prędkości obrotowej na minutę 9736
Dodatkowo przeprowadzono fragmentaryczny test cyklu jezdnego kategorii WLTC Class 3b to laboratoryjny cykl testowy mierzący zużycie paliwa, emisję spalin i zasięg samochodów. Dotyczy pojazdów o wysokim stosunku mocy do masy z prędkością maksymalną 120 km/h lub wyższą. W obszarze 600 sekund – symulując obszar jazdy miejskiej niskiej prędkości – Low.
Na wykresie w obszarze prędkości obrotowej silnika 4900 – 5250 [RPM] można zaobserwować zjawisko rekuperacji energii przez pojazd podczas hamowania regeneracyjnego. Ponadto wykres przedstawia jak niewielkie moce zespołu napędowego są wykorzystywane w ruchu miejskim – maksymalna wygenerowana moc silników elektrycznych jest na poziomie 37 KM w porównaniu do wygenerowanej mocy maksymalnej silników 541,1 KM przy próbie pomiaru mocy.
Główne cechy cyklu WLTC Class 3b. Test składa się z czterech faz symulujących różne warunki drogowe:
Low (Niska prędkość): do 56,5 km/h (symulacja jazdy po mieście).
Medium (Średnia): do 76,6 km/h.
High (Wysoka): do 97,4 km/h.
Extra-High (Bardzo wysoka): powyżej 130 km/h (symulacja autostrady)
BADANIE PARAMETRÓW HYBRYDOWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO KIA XCeed PHEV Z WYKORZYSTANIEM SYMULATORA JAZDY
Kia Xceed PHEV podczas badania na symulatorze jazdy z wizualizacją efektów środowiskowych.
Dane wykorzystane do realizacji pomiarów Kia Xceed PHEV 2024:
- masa pojazdu: 1594 kg
- współczynnik oporu powietrza: Cd = 0,33
- całkowite przełożenie układu napędowego: 4,438 final drive ratio (napęd realizowany jest przez 6-biegową zrobotyzowaną skrzynię dwusprzęgłową DCT)
- powierzchnia czołowa: ok. A = 2,25 m2 (oszacowanie z wymiarów nadwozia)
- współczynnik oporu toczenia: Crr = 0,010
- gęstość powietrza: ρ = 1,225 kg/m3
- sprawność napędu przy jeździe ustalonej: η = 0,85
Celem zadania jest wyznaczenie parametrów układu napędowego podczas rozpędzania pojazdu z maksymalnym uchyleniem dźwigni przyśpieszenia w zakresie prędkości 80 km/h – 180 km/h Natomiast wyznaczenie oporów wykonano za pośrednictwem pomiaru od 180km/h do 100km/h w neutralnym położeniu układu napędowego. Za pośrednictwem próby wyznaczono:
Moc na kołach: 106,4 KM przy prędkości obrotowej na minutę 3535
Moc na silniku: 146,9 KM przy prędkości obrotowej na minutę 6153
Moc strat: 46,3 KM przy prędkości obrotowej na minutę 6168
Moment obrotowy na silniku: 287,2 Nm przy prędkości obrotowej na minutę 3329
Należy wziąć pod uwagę, że w trakcie próby doszło do aktywacji jednostki spalinowej (prędkość jazdy około 100km/h) ponadto jak można zaobserwować na wykresie, dwukrotnie zostało zmienione przełożenie w skrzyni DTC-6 aby optymalnie wykorzystać dostępność zakresu momentu obrotowego.
Dodatkowo przeprowadzono fragmentaryczny test cyklu jezdnego kategorii WLTC Class 3b to laboratoryjny cykl testowy mierzący zużycie paliwa, emisję spalin i zasięg samochodów. Dotyczy pojazdów o wysokim stosunku mocy do masy z prędkością maksymalną 120 km/h lub wyższą. W obszarze 600 sekund – symulując obszar jazdy miejskiej niskiej prędkości – Low.
Podczas realizacji cyklu WLTC Class 3b pojazd pracował jedynie na napędzie elektrycznym, stąd możliwe do zaobserwowania znaczne wartości momentu obrotowego 127 Nm przy stosunkowo niewielkiej prędkości obrotowej około 800 obr/min [RPM]. Ponadto wykres przedstawia jak niewielkie moce zespołu napędowego są wykorzystywane w ruchu miejskim – maksymalna wygenerowana moc silnika elektrycznego to 25,3 KM w porównaniu do wygenerowanej mocy maksymalnej 146,9 KM przy próbie pomiaru mocy. Tryb jazdy samochodu PHEV w sposób właściwy obrazuje wykorzystanie potencjału jednostki elektrycznej w ruchu miejskim (dostępności momentu obrotowego) w stosunku do jednostki spalinowej, gdzie jej konstrukcja w tym zakresie prędkości obrotowej to uniemożliwia.
Kia Xceed PHEV podczas badania na symulatorze jazdy z wizualizacją efektów środowiskowych.
Szczegółowe dane dotyczące pomiaru w załączniku: „Pomiar parametrów pracy układu napędowego Kia EV6 GT”
Szczegółowe dane dotyczące pomiaru w załączniku: „Pomiar parametrów pracy układu napędowego Kia Xceed PHEV”