+ All Categories
Home > Documents > 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Date post: 24-Dec-2015
Category:
Upload: il-kook-song
View: 5 times
Download: 3 times
Share this document with a friend
Description:
Autovehiculul viitorului
41
AUTOVEHICULUL VIITORULUI Prof CEAPRAZ ADINA Automobilul a schimbat lumea secolului XX, în special în ţările industrializate, modificările s-au produs atât în ceea ce priveşte modul de deplasare dar şi în ceea ce priveşte peisajul, apariţia drumurilor, şoselelor. În momentul de faţă, automobilul a devenit indispensabil şi este un element important al economiilor industriale. Pe lângă oferirea unei mobilităţi crescute şi crearea de locuri de muncă, automobilele produc atât o poluare a aerului cât şi o poluare fonică, iar accidentele de automobile se află printre primele cauze ale deceselor în lume. Cu toate aceste aspecte, bune sau rele, adevărul este că automobilul va continua să definească în continuare cultura şi economia secolului XXI. Majoritate automobilelor funcţionează pe baza unui motor cu combustie internă (motor termic) care foloseşte drept combustibil benzina (motorul cu aprindere prin scânteie) sau motorină (motorul cu aprindere prin comprimare sau motorul diesel), dar există şi alte tipuri de combustibili printre care: electricitatea, gazele naturale, energia solară, sau combustibili derivaţi din metanol (alcool din lemn) şi etanol (alcool obţinut din cereale), hidrogen. Automobilul a avut un impact enorm asupra felului în care oamenii trăiesc, muncesc şi îşi desfăşoară activităţile zilnice, şi milioanele de automobile vândute anual în lume reafirmă rolul lor de simbol al libertăţii de mişcare şi al avuţiei. Dar toate aceste avantaje aduse de automobile au fost însoţite de: poluare, probleme de trafic, dependenţa de petrol şi preocuparea pentru siguranţă. Pentru a rezolva aceste probleme cercetătorii caută soluţii inovatoare pentru producerea unor automobile care să emită mai puţini poluanţi şi să depindă de surse de energie diferite, nepoluante. Necesitatea găsirii unor alternative viabile combustibililor fosili a apărut atât datorită poluării cât şi faptului că rezervele de petrol sunt limitate şi se estimează că până în 2050 acestea se vor epuiza, între timp vom asista, însă, la o creştere a preţului. Cu toate astea benzina va fi cu greu înlocuită ca sursă de energie pentru funcţionarea automobilelor deoarece este uşor de transportat şi de vândut, costul pe unitate de energie este mic. Într-un rezervor de 38 de litri de benzină este stocată o energie de 2100 KJ. Toţi producătorii de autovehicule încearcă să realizeze modele de automobile care să utilizeze combustibili alternativi, cum ar fi: motorina, gaze naturale, etanol, metanol, electricitate, etc. Convertorii catalitici convenţionali nu pot fi adaptaţi cu uşurinţă pentru a ameliora emisiile în cazul motoarelor Diesel, deoarece substanţele care contribuie la formarea smogului nu pot fi eliminate. De aceea, producătorii de autovehicule caută, în prezent, soluţii pentru îmbunătăţirea acestei probleme. Unul dintre dezavantajele automobilelor care funcţionează pe bază de gaze naturale este legat de costurile necesare instalării unor staţii specializate de alimentare. În schimb, avantajele folosirii acestui tip de combustibil constau în uzura redusă a motorului şi nivelul emisiilor extrem de scăzut. Vehiculele care funcţionează pe bază de etanol, spre deosebire de cele care folosesc combustibil fosil, elimină în mare parte riscurile epuizării resurselor. Un alt avantaj major al acestui tip de combustibil este acela că, vehiculele convenţionale pot fi adaptate cu mare uşurinţă pentru utilizarea etanolului, necesitând doar unele ajustări minore. Rezultă deci că, eforturile de a realiza un autovehicul al cărui motor să aibă un consum redus de combustibil sunt orientate către o gamă variată de soluţii, fiecare cu propriile www.referat.ro
Transcript
Page 1: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

AUTOVEHICULUL VIITORULUIProf CEAPRAZ ADINA

Automobilul a schimbat lumea secolului XX, în special în ţările industrializate, modificările s-au produs atât în ceea ce priveşte modul de deplasare dar şi în ceea ce priveşte peisajul, apariţia drumurilor, şoselelor. În momentul de faţă, automobilul a devenit indispensabil şi este un element important al economiilor industriale.

Pe lângă oferirea unei mobilităţi crescute şi crearea de locuri de muncă, automobilele produc atât o poluare a aerului cât şi o poluare fonică, iar accidentele de automobile se află printre primele cauze ale deceselor în lume. Cu toate aceste aspecte, bune sau rele, adevărul este că automobilul va continua să definească în continuare cultura şi economia secolului XXI.

Majoritate automobilelor funcţionează pe baza unui motor cu combustie internă (motor termic) care foloseşte drept combustibil benzina (motorul cu aprindere prin scânteie) sau motorină (motorul cu aprindere prin comprimare sau motorul diesel), dar există şi alte tipuri de combustibili printre care: electricitatea, gazele naturale, energia solară, sau combustibili derivaţi din metanol (alcool din lemn) şi etanol (alcool obţinut din cereale), hidrogen.

Automobilul a avut un impact enorm asupra felului în care oamenii trăiesc, muncesc şi îşi desfăşoară activităţile zilnice, şi milioanele de automobile vândute anual în lume reafirmă rolul lor de simbol al libertăţii de mişcare şi al avuţiei.

Dar toate aceste avantaje aduse de automobile au fost însoţite de: poluare, probleme de trafic, dependenţa de petrol şi preocuparea pentru siguranţă. Pentru a rezolva aceste probleme cercetătorii caută soluţii inovatoare pentru producerea unor automobile care să emită mai puţini poluanţi şi să depindă de surse de energie diferite, nepoluante.

Necesitatea găsirii unor alternative viabile combustibililor fosili a apărut atât datorită poluării cât şi faptului că rezervele de petrol sunt limitate şi se estimează că până în 2050 acestea se vor epuiza, între timp vom asista, însă, la o creştere a preţului. Cu toate astea benzina va fi cu greu înlocuită ca sursă de energie pentru funcţionarea automobilelor deoarece este uşor de transportat şi de vândut, costul pe unitate de energie este mic. Într-un rezervor de 38 de litri de benzină este stocată o energie de 2100 KJ.

Toţi producătorii de autovehicule încearcă să realizeze modele de automobile care să utilizeze combustibili alternativi, cum ar fi: motorina, gaze naturale, etanol, metanol, electricitate, etc. Convertorii catalitici convenţionali nu pot fi adaptaţi cu uşurinţă pentru a ameliora emisiile în cazul motoarelor Diesel, deoarece substanţele care contribuie la formarea smogului nu pot fi eliminate. De aceea, producătorii de autovehicule caută, în prezent, soluţii pentru îmbunătăţirea acestei probleme. Unul dintre dezavantajele automobilelor care funcţionează pe bază de gaze naturale este legat de costurile necesare instalării unor staţii specializate de alimentare. În schimb, avantajele folosirii acestui tip de combustibil constau în uzura redusă a motorului şi nivelul emisiilor extrem de scăzut.

Vehiculele care funcţionează pe bază de etanol, spre deosebire de cele care folosesc combustibil fosil, elimină în mare parte riscurile epuizării resurselor. Un alt avantaj major al acestui tip de combustibil este acela că, vehiculele convenţionale pot fi adaptate cu mare uşurinţă pentru utilizarea etanolului, necesitând doar unele ajustări minore.

Rezultă deci că, eforturile de a realiza un autovehicul al cărui motor să aibă un consum redus de combustibil sunt orientate către o gamă variată de soluţii, fiecare cu propriile

www.referat.ro

Page 2: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

avantaje şi dezavantaje.

Automobilul electric - vehicul cu motor electric alimentat de un sistem de bateriiReîncărcabile.

Fig. 18. Automobilul electric

Mecanismul de funcţionare este mai simplu şi mai durabil decât cel al autovehiculelor ce folosesc motorul cu ardere internă, în plus aceste vehicule nu folosesc resurse neregenerabile şi poluează mai puţin decât cele ce folosesc benzina pe post de combustibil în plus acestea sunt foarte silenţioase.

Automobilele electrice par să fie soluţia cea mai promiţătoare pentru eliminarea emisiilor de dioxid de carbon. Principala barieră în calea comercializării acestora este însă autonomia redusă de deplasare la o singură încărcare. În ultima vreme, se pare că, noile baterii realizate din nichel hidrogen au ameliorat această autonomie de deplasare (practic, au dublat-o) comparativ cu bateriile pe bază de plumb. Mai mult, noile baterii au şi o durată de viaţă de trei ori mai mare decât cea a bateriilor cu plumb.

Pe lângă acest tip de baterii, realizarea unor baterii pe bază de litiu, cu o capacitate de stocare de 1,5 ori mai mare decât cea a bateriilor de nichel hidrogen se pare că, va face posibilă comercializarea acestor vehicule într-un orizont de timp nu foarte îndepărtat. Automobilele electrice realizează o reducere de cca. 90% a emisiilor de noxe, comparativ cu vehiculele cu motor diesel, în timp ce emisiile de dioxid de carbon sunt reduse aproape la jumătate. Firma Honda a realizat un vehicul electric spre sfârşitul secolului trecut. Totuşi, aceste vehicule care funcţionează integral pe bază electrică sunt de trei până la zece ori mai costisitoare decât cele convenţionale. Alte probleme rămase încă de rezolvat sunt cele legate de autonomia redusă de deplasare între două încărcări şi performanţele slabe în materie de acceleraţie. Acest tip de vehicul reprezintă o cale mai eficientă de transformare a combustibililor fosili (petrol, gaze naturale, cărbune) în energie necesară punerii în mişcare a automobilelor. Combustibilii fosili sunt arşi în centrale electrice care produc electricitatea necesară reîncărcării bateriilor astfel eliberarea în aer de substanţe poluante poate fi mai uşor controlată decât în cazul evacuării acestora prin ţevile de eşapament ale

Page 3: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

milioanelor de autoturisme ce folosesc drept combustibil benzina.Automobilele electrice din ziua de azi sunt mai eficiente decât cele cu motor cu ardere

internă ce folosesc benzină, fiind considerate o modalitate mai uşoară şi eficientă de a utiliza sursele de energie existente – orice sursă de energie poate fi convertită în electricitate. În plus, pentru utilizarea acestora, nu este necesară o nouă tehnologie pentru livrarea combustibilului – electricitatea este distribuită în aproape toate locuinţele şi locurile de muncă. Singurul sistem care necesită o îmbunătăţire este cel de reîncărcare a bateriilor. Marii constructori de autoturisme încearcă crearea unui sistem standard pentru reîncărcarea bateriilor. Automobilele electrice pot fi obţinute prin transformarea celor ce folosesc motoare cu ardere internă.

5.3. Vehiculele solare reprezintă o variantă de perspectivă a vehiculelor electrice.

Fig. 19. Vehicul solarAcestea sunt vehicule electrice, în general foarte uşoare, care îşi reîncarcă bateriile prin

intermediul energiei electrice produse de o suprafaţă de celule voltaice. Performanţele vehiculelor solare de curse sunt remarcabile, ajungând la 86 de km/oră în 1996, fapt ce a dus la transferarea rezultatelor asupra unor autoturisme de oraş, de dimensiuni reduse. Vehiculele solare reprezintă un mijloc de transport individual care păstrează avantajele automobilului electric reducând aspectele negative ale utilizării acestuia. În plus, apare problema costului mare al energiei electrice produse de bateriile fotovoltaice

Şi de suprafaţa mare necesară pentru a asigura energia necesară. Prima problemă este legată de răspândirea tehnologiilor voltaice, reprezentând preţul pe care trebuie să-l plătim ori de câte ori se introduce o sursă de energie regenerabilă. A doua problemă poate fi depăşită printr-un compromis între numărul maşinilor solare şi gradul de îmbunătăţire a calităţii mediului pe care vrem să-l atingem. Din punct de vedere al emisiilor poluante, în ipoteza înlocuirii parcului de autoturisme convenţionale al unui oraş mare cu maşini solare, se asigură o reducere considerabilă a nivelului de poluare a aerului.

5.4. Automobile hibridePentru mult timp s-a considerat că motorul cu combustie internă este superior oricărui

altul, cel electric şi cel cu aburi fiind date uitării. Apare însă o nouă tehnologie: un

Page 4: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

automobil care îmbină cele două tipuri de motoare: motorul electric şi motorul cu combustie internă. „Sistemul hibrid” este un termen general pentru un sistem care combină şi utilizează două tipuri de surse de energie.

Această combinaţie este ideală din mai multe puncte de vedere: motoarele electrice pornesc foarte repede, motoarele cu gaz sunt mai eficiente atunci când funcţionează la o viteză constantă (produc electricitate), energia electrică poate fi generată în timpul frânării, recuperând energia pierdută altfel prin căldură. Deoarece discuţiile despre încălzirea globală apar din ce în ce mai des, iar problema poluării aerului a devenit una foarte serioasă, producătorii auto îşi orientează producţia către crearea unui automobil cât mai puţin poluant. Şi dacă în acest moment automobilele electrice sau cele ce folosesc alte surse de energii alternative nu sunt încă eficiente din punct de vedereEconomic, automobilul hibrid se pare că oferă soluţia de compromis.

Automobilul electric

Page 5: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Cuprins

1. Istoria automobilului electric

2. Generalitati

3. Modele de automobile electrice

3.1. Chevrolet Geo Prism 1994 EV

3.2. Tesla Roadster

4. Comparatie intre automobile electrice

5. Parti componente. Descriere amanuntita

5.1. Controler (Chopper/Invertor)

5.2. Motorul electric

5.3. Baterii

5.3.1. Tipuri de baterii

5.3.2. Utilizarea supracondensatoarelor

Page 6: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

6. Concluzii. Avantaje si dezavantaje

7. Bibliografie

1. Istoria autovehiculului electric

Istoria autovehiculului electric a inceput la mijlocul anilor 1800 si a tinut recordul

de viteza terestra pana in 1900. Pretul ridicat si scazut al vehiculelor electrice a fost

comparat mai tarziu cu cel al vehiculelor cu combustie interna cauzat de declinul mondial

al folosirii lor, si a fost recent adus in fata opiniei publice.

Origini si dezvoltari

Page 7: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Thomas Edison si masina electrica , 1913

Motivul puterii electrice a inceput cu o mica cale ferata comandata cu un motor

electric in miniatura construit de Thomas Davenport in 1835. In 1838, un scotian pe nume

Robert Davidson a construit o locomotiva electrica care a atins viteza de 4 mph. In Anglia

un patent a fost acordat in 1840 pentru folosirea sinelor pe post de conductoare si un patent

american a fost editat de Lille si Colten in 1847. Intre 1832 si 1839 Robert Anderson a

inventat primul vagon electric nefinisat, alimentat cu baterii primare nereincarcabile.

Masinile electrice au inceput sa devina populare datorita zgomotului redus si

mersul lin decat al altor masini. Dupa imbunatatirile aduse bateriilor, masinile electrice au

inceput sa infloreasca. Oricum acestea erau doar in Europa. Pana in 1890 nu a acordat

atentie sporita dezvoltarii acestei tehnologii. Doi constructori diferiti de automobile A. L.

Ryker si William Morrison in 1891 a adus automobilul electric in centrul atentiei in

America.

Prima aplicatie comerciala a unei masini a fost in 1897 cand Electric Carriage

&Wagon Company din Philadelphia a construit taxiuri pentru parcul auto al New York-

ului. Pana in 1899, automobilele electrice a detinut recordul la viteza. La trecerea in secolul

XX erau produse de Anthony Electric, Baker Motor Vehicle, Detroit Electric, Woods

Motor Vehicle si altii la un moment dat vor scoate de pe piata autovehiculele cu combustie

interna.

Trenurile electrice erau folosite pentru transportul carbunelui din mine deoarece nu

consumau pretiosul oxigen. Elevetia ducea lipsa de resurse de carbune ceea ce ia fortat sa

electrifice reteaua de linii ferate foarte rapid. In 1916 , Woods a inventat prima masina

hibrida, combinand motorul electric cu cel cu combustie interna.

Inceputul secolului XX a fost apogeul automobilului electric american. Multe

fabrici au contribuit la caderea automobilului electric, dar lovitura finala se pare ca au dat-o

producatorii automobilelor cu combustie interna prin Henry Ford. Productia in masa a

automobilelor costa mai putin de jumatate decat orice masina electrica. Automobilul

electric a fost declarat mort pana in 1960.

Page 8: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Criza petroliera a capatat interes pentru descoperirea altor carburanti. Multe

companii au decis sa reinnoiasca automobilul electric pentru transportul coletelor postale.

Guvernele din intreaga lume a fortat industria petroliera sa protejeze mediul inconjurator.

Multe legi au influentat la scara mare constructorii de automobile sa dezvolte prototipuri

ale automobilului electric. Multe modele cum ar fi Toyota Prius au devenit extrem de

populare. Cu toata speranta preturile automobilelor electrice vor scadea si astfel vom

proteja mediul inconjurator.

Europa

Modelul canadian Dynasty EV cu 4 usi “automobilul electric de cartier”

Modelul Citroen Berlingo dube electrice ale ELCIDIS (serviciu de distributie

bunuri in La Rochelle, Franta)

Page 9: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Minidubele electrice produse de Micro-Vett aveau la baza modelul Piaggio (Issuzu)

vehicul care a inlocuit motoarele cu combustie interna pentru serviciile de distributie in

Roma

Franta a vazut marea dezvoltare a autovehiculelor electrice pe baterii in 1990; cel

mai de succes model fiind Peugeot Partner/Citroen Berlingo, din care cateva mii au fost

construite, in mare parte pentru parcul auto al municipalitatii.

Trei parteneri (Heuliez, Dassault and Hydro-Quebec) si-au unit eforturile si au

lansat o companie Societatea de Vehicule electrice care au construit cateva versiuni de

Cleanova.

In Norvegia vehiculele cu zero emisie sunt scutite de taxe si pot folosi banda

autobuzelor pentru circulatie.

In Elvetia, vehiculele electrice sunt populare printre utilizatorii privati. Din 1985

pana in 1995 era un concurs annual la care participau nuami vehicule electrice solare,

numit Tour de Sol (Turul Soarelui). Rezultatele obtinute au dus la dezvoltarea vehiculelor

folositoare si stilate, cele mai multe avand unul sau 2 scaune si 3 roti. Unele vehicule aveau

sursa de energie exclusiv pe baza celulelor solare, altele forta umana, dar cele mai multe

Page 10: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

foloseau indirect energia solara, introdusa intr-o retea nationala care avea puncte de acces

numite Park & Charge la care era conectata si Germania si Austria.

In Marea Britanie, Londra, vehiculele electrice sunt scutite de taxa de incarcare desi

aceastea trebuiesc inregistrate si platit anual 10 lire. Cu 8 lire platite zilnic la fiecare

incarcare ar putea aduce o economie anuala de 2000 de lire, acesta este motivul principal

pentru care vehiculele electrice sunt cele mai vandute in Londra. Cel mai popular

autovehicul al momentului este Reva G-Wiz, 750 fiind pe sosele din mai 2007.

In majoritatea oraselor din Regatul Unit, camioanele pentru transport produse

lactate sunt autovehicule electrice. Un grup pe nume Battery Vehicle Society organizeaza

regulat curse si evenimente pentru vehiculele construite acasa. Inventatorul Clive Sinclair a

dezvoltat un autovehicul extrem de ieftin , cu 3 roti, numit Sinclair C5. Acesta a generat un

enorm val de publicitate dar nu a fost de ajuns ca sa dezvoltareae in serie a acestui tip de

autovehicul.

In Italia toate autovehiculele electrice sunt scutite de taxe si au o reducere

substantiala la asigurare. In majoritatea oraselor colectatea gunoaielor este facuta de

camioane electrice. Mai departe accesul in zonele istorice din centrele anumitor orase, este

permis numai cu vehicule electrice (Ca si in Roma).

Page 11: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

2. Generalitati despre autovehicule electrice

In principiu, orice automobil care are motor de tractiune electric este considerat

automobil electric. Sursa de alimentare, aflata pe vehicul, poate fi de diverse tipuri, insa,

pentru majoritatea covarsitoare a automobilelor electrice realizate pana in prezent, sursa

este o baterie de acumulatoare electrice.

Vehiculele electrice au, fata de vehiculele cu motoare termice, o serie de avantaje

notabile, si anume:

• reducerea drastica a poluarii chimice si fonice;

• posibilitatea de utilizare a unor sisteme de actionare sofisticate, oferite de cele mai

moderne realizari in domeniul actionarilor electrice;

• posibilitatea realizarii comode a sistemelor de franare antiblocante, prin utilizarea

franarii electrice; daca franrea este recuperative, se face si o importanta economie de

energie;

• posibilitatea de actionare individuala a rotilor (eventual, prin inglobarea motoarelor de

tractiune in roti, realizand asanumitele motoroti); aceasta conduce la simplificarea

sistemelor de transmisie, cea mai importanta fiind eliminarea diferentialului mecanic.

Principalele probleme pe care le pun automobilele electrice si care ingreuneaza,

deocamdata, proliferarea acestora sunt urmatoarele:

• densitatea de energie si de putere a acumulatoarelor electrice actuale este semnificativ

mai scazuta decat a combustibililor ( la un automobil pe benzina densitatea de energie

este 10500 Wh/kg, iar la un automobil electric cu acumulator cu plumb-acid densitatea

de energie fiind 161 Wh/kg); aceasta face ca , pe de o parte, autonomia automobilelor

electrice sa fie inferioara celei din cazul automobilelor clasice: 150-250 km, fata de

400-800 km; pe de alta parte, viteza maxima a automobilelor electrice (100-130 km/h)

este mai scazuta decat a automobilelor clasice (cca 200 km/h); de asemenea,

Page 12: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

acceleratiile realizate cu automobilele electrice sunt inferioare celor din cazul

automoblielor

clasice;

• sunt necesare statii de

incarcare a bateriilor de

acumulatoare;

acestea pot fi dotate fie cu acumulatoare preincarcate, care sa le schimbe pe cele

descarcate de pe automoblile-ceea ce pune probleme de depozitare si de asigurare a

unei diversitati de baterii, in functie de tipurile de automobile existente-, fie cu instalatii

de incarcare a bateriilor direct pe automobile; in ultimul caz, se pune problema timpului

de incarcare, acesta fiind de ordinal orelor pentru o incarcare completa normala (doar

pentru incarcari partiale, el poate fi redus la ordinal minutelor-zecilor de minute);

• sunt necesare investitii initiale mari, daca productia automobilelor este de serie mica.

Bateriile de acumulatoare cu energii mari si , mai ales, pilele electrice de combustie

ofera, insa, noi posibilitati, justificand o reevaluare promitatoare a fezabilitatii vehiculelor

electrice rutiere.

In urmatoarea figura este prezentata schema bloc a unui automobil electric:

Schema bloc a unui automobil electric, avand ca sursa o baterie de acumulatoare

Sistemul de actionare a unui automobil electric trebuie sa satisfaca o serie de

cerinte, cele mai importante fiind prezentate mai jos:

Page 13: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

• Pentru o baterie data, autonomia automobilului creste daca, pe de o parte, pierderile in

sistemul de actionare sunt mai scazute, iar, pe de alta parte, masa acestui sistem este

mai scazuta ( contribuind, astfel, la scaderea masei totale a automobilului si, implicit, la

scaderea energiei necesare accelerarii si invingerii rezistentei la inaintare a

automobilului); reducerea pierderilor din sistemul de actionare implica utilizarea unor

sisteme de comanda si motoare electrice de tractiune cu randamente ridicate: masa

sistemului de actionare poate fi redusa, in esenta, pe doua cai:

- utilizand acele tipuri de motoare electrice si de convertoare care au puteri

specifice (kW/kg) mari;

- introducand racirea fortata, cu aer sau chiar cu apa, a motorului si a

convertorului ( cu posibilitatea de utilizare a fluidului cald – atunci cand este

necesar – la incalzirea automobilului).

• Sistemul de actionare trebuie sa fie cat mai ieftin posibil, tinand seama ca bateriile de

tractiune sunt, inca, foarte scumpe.

• Componentele sistemului de actionare trebuie san u necesite - pe cat posibil –

intretinere, pe durata de viata a automobilului (150000-200000 km).

Sistemul de actionare trebuie sa fie fiabil, foarte rezistent la socuri si la vibratii

Page 14: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

3. Modele de automobile electrice

3.1. Primul exemplu de automobil electric prezentat va fi unul modificat dintr-un

vehicul de serie (Chevrolet Geo Prism 1994), propulsat de un motor cu combustie interna

(pe benzina).

Acest vehicul este detinut de catre Jon Mauney.

Modificarile care au dus la transformarea intr-un automobil electric:

• Motorul cu combustie interna a fost inlocuit cu un motor de curent

alternativ;

• Ansamblul ambreiajului a fost scos impreuna cu toba de esapament,

catalizatorul si rezervorul autovehiculului;

• Transmisia manuala a ramas montata pe masina functionand numai in

treapa a II-a de viteza;

Page 15: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

• Motorul de curent alternativ este comandat prin intermediul unui invertor

(P=50 kW, Uin=300 V cc, Uies=240 V ca, trifazat);

• Bateriile au fost asezate pe podeaua automobilului;

• 50 de baterii de 12 V plumb-acid conectate in serie cate 25 pentru a avea

Uin=300 V cc;

• Au fost adaugate motoare electrice pentru: pompa de apa, servodirectie, aer

conditionat;

• Schimbatoruld e viteze de la transmisia manuala a fost inlocuit cu un

comutator, deghizat intr-un schimbator automat pentru controlul mersului

inainte si inapoi;

Page 16: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

• Un mic incalzitor electric a fost adaugat pentru a produce caldura;

• Un incarcator a fost adaugat pentru ca bateriile sa poata fi

reincarcate.Particularitatea acestui autovehicul consta in faptul ca are 2

sisteme de incarcare: unul normal de 120 V / 240 V si unul cu incarcare de

la paleta magnetica inductiva;

Page 17: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

• Indicatorul de carburant a fost inlocuit de un voltmetru;

Specificatiile tehnice ale autovehiculului construit:

- autonomie: 80 km;

Page 18: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

- acceleratie: 0 – 100 km/h in 15 secunde;

- consum la reincarcare: 12kWh;

- greutatea bateriilor: 500 kg;

- durata de viata a bateriilor: 3 ani.

Pentru a compara costul pe o mila, dintre un autovehicul electric si unul pe

carburant, iata un exemplu: energia electrica in Carolina de Nord este 8 centi/kWh pe

timpul zilei si 4 centi/kWh pe timpul noptii. Inseamna ca pentru o reincarcare completa

costul este de 1 $ ziua si 50 centi noaptea. Pretul carburantului este de 1,2 $ pe galon si

masina merge 30 de mile cu un galon, atunci costul pe o mila este de 4 centi.

In dezavantajul autovehiculului electric sta costul ridica al bateriilor (aproximativ

2000 $). Durata de viata a bateriilor este de 20000 de mile, ceea ce inseamna 10 centi pe

mila.

3.2. Al doilea tip de autovehicul electric se numeste Tesla Roadster, este produs de

Tesla Motors.

Page 19: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Cat de rapida este?

De la 0 – 100 km/h in mai putin de 4 secunde, cu o viteza de varf de 200 km/h.

Deoarece nu are ambreiaj, acceleratia este foarte buna.Nu conteaza in ce treapta de viteza

te afli, acceleratia este mereu instantanee.

Care este autonomia unui autovehicul Tesla Roadster?

Distanta depinde de stilul si conditiile de mers. In general este in jur de 400 km pe o

incarcare (mers combinat: oras + autostrada).

Care sunt avantajele conducerii unei masini electrice?

Reducerea dependentei de combustibil, zero emisii noxe, si un cost de mai putin de

2 centi pe o mila condusa. Multe zone ofera locuri de parcare speciale ca un

privilegiu pentru automobilele electrice.

Cum functioneaza?

Page 20: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Un vehicul electric nu are o mecanica atat de complexa ca unul ce foloseste motor

cu ardere interna. De exemplu: motorul in 4 timpi al unui automobil conventional are peste

100 de parti mobile, in comparatie motorul de la Tesla Roadster are doar unul si anume

rotorul. In concluzie, masina transporta o greutate mai mica si are mai putine piese care se

pot defecta in timp. Comparatia nu se opreste numai la partile in miscare, ci continua cu

cosumul de ulei, filtre, ambreiaj, bujii, filtru de aer, pompa de apa, catalizator, toba de

esapament etc., toate aceste necesitand service. Toate aceste componente nefiind necesare

unui autovehicul electric.

Sistemul de stocare a energiei (ESS)

Atunci cand se doreste construirea unei masini electrice foarte performante, cea

mai mare provocare o reprezinta inca de la inceput, bateriile. Complexitatea lor este clara:

sunt grele, scumpe si ofera o putere limitata. Are o calitate care eclipseaza toate aceste

dezavantaje: e curat din punct de vedere ecologic.

Blocul de baterii de la Tesla Roadster, reprezinta cea mai mare inovatie pe care au

descoperit-o cei de la Tesla Motors, fiind cele mai avansate tipuri de baterii din lume,

combina tehnologia bazata pe Litiu-Ion cu un bloc de baterii unic care prezinta mai multe

straturi de izolatie. Sunt usoare, durabile, reciclabile si sunt capabile sa dezvolte suficienta

putere pentru a accelera autovehiculul de la 0 – 100 km/h in 3,9 secunde.

Motor

Multor oameni le este greu sa creada ca Tesla Roadster invinge la acceleratie un

Lamborghini, fiind propulsat de un motor electric de marimea unui pepene verde.

Mai important decat greutatea motorului este randamentul acestuia. Motoarele

construite de Tesla Motors au o eficienta de 85 – 95 %.

Transmisie

Tesla Roadster are doar 2 viteze si iti permite sa poti sa conduci dupa bunul plac,

indiferent daca folosesti treapta de viteza adecvata sau nu, deasemenea nu exista pedala de

ambreiaj. Odata cuplata in viteza din schimbator, invertorul comanda motorul.

Sistemul Electronic de Comanda al motorului

Page 21: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Majoritatea subsistemelor instalate pe Tesla Roadster sutn in totalitate comandate

electronic sub supravegherea permanenta unui calculator de bord. Toata partea de comanda

este integrata intr-un DSP. El controleaza cuplul motorului, reincarcare, franarea

recuperativa si monitorizeaza tensiunea furnizata de baterii, turatia motorului si

temperatura.

4. Comparatie intre automobile electrice

ESCOMOTO

Specificatii tehnice:

Caroseria: Cadru din otel + fibra de sticlaTip tractiune: Tractiune roti fataSistem franare hidraulic pe disc pentru cele 4 rotiGreutate neta: 380kg (fara baterie)Viteza maxima: 70 km/h(poate fi restrictionata sub 40 km/h)Distanta de franare: < 6 m

Page 22: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Autonomie: 120 kmTimp de incarcare: <= 10 hFrana de parcare: frana de mana pe rotile din spateControlul vitezei: Control prin pedala /automatMotor: 72V AC 6.5 kw (motor sincron trifazat fara perii)Sistem electric: 12V DCIncarcator: 72V 25A(CE)Comanda: 72VBaterie: 12V 120 AH * 6 plumb-acidTip baterie: baterie plumb-acid Greutatea bateriei: 200 kgViata bateriei: reincarcare pana la 500 de oriSistemul de suspensii: suspensie independenta pe cele 4 rotiSistem de directie: cu cremaliera

Tesla Roadster

Specificatii tehnice:

Stil: 2 locuri, decapotabila, tractiune spate;

Autonomie: 400 km;

Viteza maxima: 200 km/h;

Durata de viata a bateriilor: 100000 mile;

Timp de incarcare: 3,5 h;

Tip baterie: Litiu-Ion;

Page 23: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Acceleratie: 0 – 100 km/h sub 4 secunde;

Frane: pe disc cu ABS la fiecare roata;

Motor: trifazat, 4 poli, 185 kW, turatie maxima 13000 rpm, franare recuperativa;

Greutate totala: 1000 kg.

Pretul de baza: 98000 $

Honda EV +

Specificatii tehnice:

Motor: cc fara perii;

Putere: 49 kW;

Cuplu: 275 Nm;

Turatie maxima: 8750 rpm;

Tensiune: 288 V;

Nr. Locuri: 4;

Baterie: 12 V NiMH;

Nr. Baterii: 24;

Incarcator: Uin=110/220 V ca , Pies=1,1/4,2 kW;

Timp de incarcare: 6 – 8 h (220 V);

Page 24: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Transmisie: o singura viteza;

Autonomie: 200 km;

Acceleratie: 0 – 50 km/h in 4,9 secunde;

0 – 100 km/h in 17,7 secunde;

Viteza maxima: 140 km/h

Wrightspeed X1

Specificatii tehnice:

Motor: trifazat de ca;

Putere: 176 kW sau 236 CP;

Turatie maxima: 13300 rpm;

Greutate: 700 kg;

Transmisie: o singura treapta de viteza, fara ambreiaj;

Acceleratie: 0 – 100 km/h in 3 secunde;

Viteza maxima: 180 km/h (limitata electronic);

Autonomie: 160 km (in mediu urban);

Incarcator: Uin= 100 – 250 V la 50 sau 60 Hz si curentul ajustabil pana la 80 A;

Timp de incarcare: 1,25 h la un curent de 80 A.

Page 25: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Ventui Fetish

Specificatii tehnice:

Motor: trifazat de ca;

Putere: 180 kW;

Transmisie: o singura treapta de viteza, fara ambreiaj;

Acceleratie: 0 – 100 km/h in 3 secunde;

Viteza maxima: 160 km (limitata);

Autonomie: 250 km;

Durata de viata a bateriilor: peste 2000 de reincarcari;

Timp de reincarcare: 3 – 4 h;

Tipuri de franare: frane pe disc (ventilate pe fata si normale pe spate) si franare

recuperativa cu aportul energiei recuperate in baterii;

Page 26: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Greutatea bateriilor: 248 kg;

Greutatea totala: 980 kg;

Caroserie: fibra de carbon.

Tabel comparativ automobile electrice:

NumePutere[kW]

Tip motor

Acceleratie 0 – 100

km/h [s]

Viteza maxima [km/h]

Autonomie [km]

Timp de incarcare

[h]ESCOMOTO 6,5 Mcc - 70 120 < 10HONDA EV+ 49 Mcc 17,7 140 200 6 – 8Chevrolet Geo

Prism 1994 EV50 MAS 15 150 80 6 – 7

Tesla Roadster 185 MAS 3,9 200 400 3,5Venturi Fetish 180 MAS 3 160 250 3 – 4

Wrightspeed X1 176 MAS 3 180 160 1,5

Page 27: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

5. Parti componente. Descriere amanuntita.

Un autovehicul electric reprezinta combinatia dintre:

• motor electric;

• controler;

• baterie.

5.1. Controler (chopper / invertor)

Un chopper conectat la baterii alimenteaza mai departe motorul electric de curent

continuu. Atunci cand pedala este apasata la maxim, Chopperul furnizeaza la bornele

motorului intreaga tensiune de 96 V furnizata de baterii. Daca pedala nu este apasata deloc,

atunci chopperul nu comanda motorul, rezulta ca masina sta pe loc. Chopperul poate

furniza motorului o tensiune cuprinsa intre 0 – 96 V in functie de cat de mult este apasata

pedala de acceleratie.

Page 28: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Pedala de acceleratie este conectata la doua potentiometre, care traduc miscarea de

translatie a pedalei intr-un semnal variabil ce comanda chopperul. Chopperul este cea mai

mare componenta asezata sub capota unei masini electrice, dupa cum se vede in poza

urmatoare:

Semnalul dat de potentiometre spune chopper-ului cat de multa putere sa furnizeze

motorului electric. Sunt doua potentiometre din motive de siguranta, chopper-ul citeste

ambele potentiometre si se asigura ca ambele dau acelasi semnal. Daca nu, chopper-ul nu

functioneaza.

Majoritatea choppere-lor functioneaza la o frecventa de 15 kHz pentru a nu fi auzite

de urechea umana. Pulsurile in motor cauzeaza o vibratie a motorului egala cu frecventa,

iar o frecventa egala sau mai mare cu 15 kHz insemnand o functionare silentioasa a

masinii.

Daca autovehiculul este echipat cu un motor de curent alternativ, vom folosi un

invertor, iar schema bloc va arata ca in poza urmatoare:

Page 29: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Invertorul transforma curentul continuu furnizat de baterii, in curent alternativ

trifazat. La un invertor este necesar ca elementele semiconductoare sa fie comandate

decalat cu 60 grade electrice, pentru a evita situatia aparitiei unui scurt-circuit la bornele

bateriei. La un invertor avem nevoie de 6 elemente semiconductoare, fata de unul singur la

chopper, de aici rezulta ca pretul unui invertor este sensibil mai ridicat decat al chopper-

ului.

5.2. Motorul electric

Un autovehicul electric poate fi echipat cu un motor de curent alternativ sau un

motor de curent continuu.

Page 30: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Daca motorul este de curent continuu, atunci el va avea o tensiune de alimentare

cuprinsa intre 96 – 192 V.

Daca motorul este de curent alternativ, atunci el va avea o tensiune de alimentare

cuprinsa intre 240 – 300 V. De obicei sunt trifazate asincrone sau sincrone fara perii.

Cazurile de mai sus sunt generale, deci pot exista si motoare care sa se alimenteze

la alte tensiuni.

Motoarele de curent continuu sunt mai usor de instalat si mai ieftine. In general un

motor are intre 20 – 30 de kW, iar chopper-ul intre 40 – 60 kW (de exemplu: un chopper

alimentat de la 96 V va putea furniza maxim 400 – 600 A). Acest tip de motoare pot si

suprasolicitate pentru perioade scurte de timp, fara sa se deterioreze. Aceasta caracteristica

da autovehiculului respectiv o acceleratie rapida.

Motoarele de curent alternativ sunt folosite aproape in intreaga industrie, deci se

poate gasi mult mai usor unul potrivit si pentru un vehicul electric. In timpul franarii,

motorul se transforma in generator si incarca bateriile prin intermediul invertorului, care

poate functiona si ca redresor.

In urmatorul tabel vor fi prezentate diverse motoare de tractiune:

Tip motor Contacte alunecatoar

e

Cupluspecific[Nm/kg

]

Cost Intretinere

Randament

Complexitate

schemacomanda

Motor de c.c cu

excitatie serie

DA scazut mediu DA scazut scazuta

Motor de c.c cu

excitatie separata

DA scazut mediu DA scazut scazuta

Motor de c.c cu

DA mediu ridicat

DA mediu scazuta

Page 31: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

magneti permanent

iMotor de

c.a. asincron

NU mediu scazut NU scazut ridicata

Motor de c.c fara

perii

NU ridicat ridicat

NU ridicat scazuta

Motorul cu

reluctanta dublu

variabila

NU ridicat scazut NU mediu medie

Dintre toate tipurile de motoare electrice, cea mai promitatoare solutie pentru

actionarea considerate se arata a fi motorul de c.c fara perii. Intr-adevar, acest motor nu are

rival in privinta a doua caracteristici importante: randamentul si dimensiunile (masa). In

plus, nu are contacte alunecatoare, implicand, deci, o intretinere foarte simpla.

De asemenea, el permite un reglaj foarte simplu al vitezei; invertorul sau PWM este

actualmente binecunoscut si in continuu progress din punct de vedere al pretului, fiabilitatii

si compactizarii.

Este adevarat ca, deocamdata, pretul acestui motor este ridicat, datorita costului

magnetilor permanenti, dar el trebuie considerat in corelatie cu celelalte costuri: al energiei

consumate de automobil – mai scazuta datorita randamentului mai ridicat si greutatii mai

mici; al schemei de comanda – relativ simpla; al intretinerii foarte putin pretentioase. In

plus, se intrevede o scadere in timp a costului magnetilor permanenti, ceea ce va determina

si o scadere a pretului motorului.

Transmiterea cuplului motor la roti

Una dintre cele mai importante probleme ale tractiunii bazate pe aderenta o

constituie modul de amplasare a motorului de tractiune pe vehicul si de actionare a rotilor

motoare, acesta trebuind sa asigure atat transmiterea cuplului motor, cat si protejarea

motorului de tractiune fata de socurile primite de la calea de rulare. In plus, la vehiculele cu

Page 32: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

roti pneumatice, transmiterea cuplului motor trebuie sa se faca astfel incat sa se asigure

independenta rotilor motoare, pentru a reduce uzura pneurilor.

Deseori, parametrii sistemului de transmisie si parametrii electrici si mecanici ai

motorului de tractiune se conditioneaza reciproc. La aceasta contribuie si faptul ca, spre

deosebire de actionarile stationare, gabaritele care stau la dispozitie pe vehiculele electrice

sunt restranse.

Actionarea rotilor motoare ale unui automobil electric poate fi:

• individuala, la care fiecare roata motoare este actionata de cate un motor;

• colectiva, la care un motor actioneaza un grup de roti.

Solutia clasica de actionare a automobilelor electrice (utilizata si la automobilele cu

motoare termice) este aceea a actionarii collective. Pentru ca, o data cu transmiterea

cuplului de la motor la roti, sa se asigure si independenta rotilor, in acest caz, este necesara

utilizarea unui diferential mecanic, existand diverse solutii pentru realizarea acestuia. In

figura urmatoare este prezentata una dintre cele mai simple solutii.

Principiul constructiv al unui diferential mecanic:

M - motor de tractiune; PN – pinion; RD – roata dintata;

CD – “carcasa” diferentialului; P – planetare; S – sateliti; RM – roti motoare.

Diferentialul propriu-zis este format din “carcasa” CD, rotile dintate-planetare P si

rotile dintate-sateliti S. Cuplul se transmite de la motorul M la carcasa diferentialului, prin

intermediul unui reductor format din pinionul PN – fixat pe arborele lui M – si roata dintata

RD – fixate pe CD (pentru simplitate, s-a considerat ca reductorul are o singura treapta, cu

roti dintate cilindrice). In continuare, cuplul transmis planetarelor (si, implicit, rotilor

automobilului, rigidizate pe axele corespunzatoare ale planetarelor) prin intermediul

Page 33: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

satelitilor, acestia din urma putandu-se, eventual, roti in jurul axelor proprii. In acest fel, se

asigura independenta relativa a celor doua roti motoare RM1 si RM2.

Acest sistem are o serie de dezavantaje:

• randamentul actionarii este micsorat de frecarile introduse de diferential;

• diferentialul contribuie la cresterea greutatii automobilului;

• diferentialul are un cost relativ ridicat si necesita o intretinere suplimentara.

Pentru inlaturarea acestor dezavantaje, la automobilele electrice moderne se

utilizeaza

actionarea individuala, fiecare roata motoare avand motorul sau.

In acest caz, al actionarii individuale, cuplul poate fi transmis rotilor motoare in

doua moduri:

• direct;

• prin angrenaje.

La transmiterea directa, rotorul motorului este solidar (eventual, prin intermediul

unei

transmisii cardanice – permite deplasarea relativa pe verticala intre anumite limite a rotilor

fata de cadrul automoblilului -) cu roata motoare, turatia rotii fiind, deci, egala cu turatia

motorului.

La transmiterea prin angrenaj, intre motor si roata motoare se dispune un angrenaj

reductor, care face ca turatia rotii sa fie inferioara turatiei motorului (raportul de transmisie

it>1).

Transmiterea cuplului de la motorul de tractiune la roti:

a) directa; b) prin angrenaj.

M – motor; RM – roata motoare; R – reductor.

Page 34: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Cu toate ca transmiterea directa a cuplului este mai simpla, ea nu este folosita decat

in cazuri foarte rare – cand simplitatea constructiei este hotaratoare - , avand urmatoarele

dezavantaje esentiala:

• demontarea motorului pentru revizii necesita scoaterea rotii motoare;

• vitezele uzuale, relativ reduse, de circulatie implica motoare cu turatii reduse;

acestea au, la o putere data, gabarite si greutati mai mari decat motoarele cu turatii

ridicate; la motoarele electrice uzuale, din considerente de gabarit si de utilizare

economica a materialelor active (cupru, fier), viteza periferica a rotorului trebuie sa

fie mai mare de cca 50 m/s; constructive, sa fie cel mult 70% din diametrul rotii;

admitand viteza periferica a rotorului 50 m/s, rezulta ca viteza vehiculului trebuie

sa fie egala cu cel putin (50/0,7) m/s=71 m/s=266 km/h, pentru ca motorul sa fie

bine utilizat.

5.3. Baterii

Dupa cum se stie alimentarea motoarelor de tractiune ale automobilelor electrice se

face, uzual, de la baterii electrice, care in esenta sunt formate prin formarea, in diverse

conexiuni a mai multor elemente – surse electrochimice. Sursele electrochimice convertesc

energia chimica in energie electrica.

Veriga slaba intr-un autovehicul electric o reprezinta bateriile. Sunt cel putin 6 mari

probleme ale bateriilor plumb-acid:

• sunt grele (un bloc de baterii poate cantari 500 kg);

• sunt voluminoase (autovehiculele devin robuste);

• au capacitate limitata (poate furniza intre 12 – 15 kWh, ceaa ce poate insemna o

autonomie de 80 km);

• procesul de incarcare necesita timp indelungat (aporximativ 10 h);

• au o durata de viata relativ scurta (3 – 4 ani, sau 200 de reincarcari);

• sunt destul de scumpe (aproximativ 2000 $).

Page 35: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Bateriile plumb-acid pot fi inlocuite cu cele NiMH (nichel hidruri metalice).

Autonomia autovehiculului se va dubla, iar bateriile au o durata de viata de aproximativ 10

ani, dar costul bateriilor este de 10 – 15 ori mai ridicat decat cel al bateriilor plumb-acid.

Cu alte cuvinte, bateriile NiMH costa aproximativ 20000 – 30000 $, iar cele cu plumb-

acid costa doar 2000 $.

Daca privim probleme referitoare la baterii, vom avea o perspectiva diferita asupra

folosirii benzinei si anume: la 7,5 litri de benzina ceea ce inseamna o greutate de 7 kg,

costa 3 dolari si dureaza 30 de secunde pentru a o introduce in rezervor; este echivalentula

500 kg de baterii plumb-acid care costa 2000 $ si dureaza 4 h incarcarea.

Problemele pe care le au bateriile explica de ce se pune accent asupra dezvoltarii

pilelor de combustie. Acestea sunt mult mai mici, mai usoare, poluare chimica redusa,

randament energetic ridicat (60%), densitate masica a energiei ridicata si se reincarca foarte

rapid. Este evident ca autovehiculele viitorului vor folosi motorul electric pentru tractiune,

iar energia electrica necesara va fi produsa de catre pilele de combustie.

5.3.1. Tipuri de baterii

• acumulatori plumb-acid;

Caracteristi teoretice:

- tensiunea unei celule : 2,1 V;

- densitatea de energie : masica 161 Wh/kg; volumica 686 Wh/l.

In cazul acumulatoarelor cu plumb-acid uzuale, apa din electrolit se pierde in timp

(prin evaporare, precum si prin descompunereai ei in H2 si O2 care se degaja la electrozi);

de aceea, ea trebuie completata periodic. Pentru evitarea sulfatarii electrozilor,

acumulatoarele trebuie reincarcate imediat dupa descarcarea lor. De asemenea, are loc o

autodescarcare (descarcare fara a avea conectata o sarcina) a acumulatoarelor, ceea ce

impune reincarcarea lor dupa perioade mari de neutilizare. Rezulta necesitatea unei

intretineri pretentioase a acestor acumulatoare.

Page 36: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Tehnologiile moderne permit realizarea acumulatoarelor cu plumb-acid in asa

numita varianta “fara intretinere”. In acest caz acumulatoarele sunt capsulate, au o

constructie adecvata a electrozilor, iar electrolitul este “solidificat”, fie fixat intr-un gel, fie

absorbit in materiale poroase de tip “vata”. La aceste acumulatoare, pierderile de apa sunt

neglijabile, autodescarcarea este foarte redusa (circa 35 % din capacitatea nominala, dupa

12 luni), iar sensibilitatea lor la descarcari ocazionale outernice, la vibratii si la temperaturi

joase este mult scazuta. Desi folosesc electrozi solidificati, densitatea de energie mai ales la

descarcari rapide si temperaturi scazute este mai mare decat a acumulatoarelor uzuale.

Desigur toate aceste se obtin cu pretul unui cost mai ridicat.

Avantaje:

- sunt relativ ieftine;

- au un numar relativ mare de cicluri de icnarcare – descarcare;

- folosesc pentru electrozi pumbul care este disponibil in cantitati mari;

- se poate realiza in varianta “fara intretinere”;

- exista productie in serie;

- la iesirea lor din functiune, plumbul din electrozi poate fi usor reciclat.

Dezavantaje:

- au densitate redusa a energiei, ceea ce implica greutati si volume mari;

- puterea lor scade odata cu descarcarea;

- capacitatea si energia lor scad, la temperaturi scazute;

- ofera posibilitati limitate de incarcare rapida (incarcarea lor completa se face pe

timp de cateva ore);

- sunt sensibile la supracurenti (de incarcare sau descarcare).

• acumulatori Ni-Cd;

Caracteristi teoretice:

- tensiunea unei celule : 1,3 V;

- densitatea de energie : masica 209 Wh/kg; volumica 693 Wh/l.

Dintre celelalte tipuri de acumulatoare, perspectiva de a fi utilizate in tractiune,

datorita energiilor lor specifice ridicate, o au cele cu sodiu-sulf (Na-S), precum si cele

bazate pe litiu (Li). Pentru a obtine o conductivitate suficienta a electrolitului solid este

Page 37: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

necesara o temperatura ridicata (intre 300 – 400 oC; uzual 330 oC). Functionarea la o astfel

de temperatura necesita o izolare termica compacta si eficienta. De regula se foloseste o

izolatie termica vacuumata care acopera complet celulele acumulatorului, lasandu-se doar

locuri pentru realizarea conexiunilor electrice. In incinta termica se instaleaza un incalzitor

electric precum si un schimnbator de caldura lichid (pentru racirea celulelor in cazul unor

descarcari puternice).

Avantaje:

- au un numar foarte mare de cicluri de incarcare descarcare;

- puterea lor se mentine relativ constanta dupa o descarcare partiala;

- au o comportare foarte buna la temperaturi scazute;

- ofera posibilitatea reincarcarii rapide (se pot realiza incarcari cu curenti de pana

la 10 In);

- nu necesita intretinere (acumulatoare capsulate);

- exista productie in serie.

Dezavantaje:

- sunt scumpe (datorita costului ridicat al cadmiului);

- pun probleme ecologice, cadmiul fiind toxic;

- incarcarea lor pune probleme la temperaturi ridicate;

• acumulatori Na-S;

Caracteristi teoretice:

- tensiunea unei celule : 2,1 V;

- densitatea de energie : masica 792 Wh/kg; volumica 1196 Wh/l.

Principalele obstacole in utilizarea acestor baterii pe automobilele electrice sunt:

numarul redus de cicluri incarcare – descarcare si puterea specifica scazuta la functionarea

continua.

Tabel comparativ pentru baterii

Page 38: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Sistem

Densitate de energie

Wh/kg Wh/l

Putere specifica

W/kg

Nr. de cicluri de incarca -

descarcare

Disponibilitate industriala

Pb-acid 31 – 40 75 – 90 90 – 125 600 – 1000 DaNi-Cd 45 – 58 80 – 95 190 2000 DaNiMH 55 – 60 100 – 130 175 * NuNi-Fe 50 – 60 80 – 95 110 1000 – 1500 NuNa-S 80 – 100 110 – 135 100 – 120 500 Nu

Li 80 – 120 100 – 120 70 >200 Nu

5.3.2 Utilizarea ultracondensatoarelor

Page 39: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

Conectand in paralel cu bateria de acumulatoare condensatoare cu capacitati

ridicate (actualmente se realizeaza condensatoare cu dimensiuni rezonabile, avand

capacitati de ordinul a 600 F, la 3 V), acestea din urma pot asigura energiile necesare in

cazul pornirilor vehiculului sau al altor suprasarcini, menajand, astfel, bateria de

acumulatoare si asigurand o autonomie mai ridicata a autovehiculului.

6. Concluzii

Avantaje si dezavantaje ale folosirii autovehiculelor electrice in locul

autovehiculelor cu motoare clasice cu combustie interna.

Avantaje:

- au un cost de exploatare aproape gratuit (circa 1 euro/100km);

- se pot conduce usor, (unele nu au comenzi cu pedale pot fi utilizate si de catre

anumite persoane cu handicap fizic);

- intretinere simpla, usor de manevrat in parcare si de incarcat bateriile;

- nu fac zgomot si nu emana fum, oxid de carbon, metale grele si alte noxe

daunatoare mediului si vietii;

- nu consuma suplimentar la stationarea temporara -in trafic- la semafoare, etc;

- posibilitatea de utilizare a unor sisteme de actionare sofisticate, oferite de cele

mai moderne realizari in domeniul actionarilor electrice;

- posibilitatea realizarii comode a sistemelor de franare antiblocante, prin

utilizarea franarii electrice; daca franrea este recuperative, se face si o

importanta economie de energie;

- posibilitatea de actionare individuala a rotilor (eventual, prin inglobarea

motoarelor de tractiune in roti, realizand asanumitele motoroti); aceasta

conduce la simplificarea sistemelor de transmisie, cea mai importanta fiind

eliminarea diferentialului mecanic;

- au cuplu constant la variatii ale turatiei in limite mari.

Dezavantaje:

- principalul dezavantaj este acela al autonomiei reduse;

Page 40: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

- au cost de achizitie ridicat;

- bateria de acumulatori are o densitate de energie scazuta, o durata de viata

relativ mica limitata de numarul de cicluri incarcare – descarcare, timpi mari de

incarcare;

- cheltuielile pentru intretinerea bateriilor sunt destul de ridicate;

- sunt necesare statii de incarcare a bateriilor de acumulatoare; acestea pot fi

dotate fie cu acumulatoare preincarcate, care sa le schimbe pe cele descarcate

de pe automoblile-ceea ce pune probleme de depozitare si de asigurare a unei

diversitati de baterii, in functie de tipurile de automobile existente-, fie cu

instalatii de incarcare a bateriilor direct pe automobile; in ultimul caz, se pune

problema timpului de incarcare, acesta fiind de ordinal orelor pentru o incarcare

completa normala (doar pentru incarcari partiale, el poate fi redus la ordinal

minutelor-zecilor de minute);

- sunt necesare investitii initiale mari, daca productia automobilelor este de serie

mica.

7. Bibliografie

1. http://ro.wikipedia.org

2. www.venturifetish.fr

3. www.teslamotors.com

4. www.wrightspeed.com

5. http://www.econogics.com/ev/evhistry.htm

Page 41: 95114034-AUTOVEHICULUL-VIITORULUI

6. http://www.newton.mec.edu

7. http://www.dassault.fr

8. http://sloan.stanford.edu

9. http://mikes.railhistory.railfan.net

10. http://inventors.about.com

11. www.youtube.com


Recommended