PROJEKTNA NALOGA Celovita študija za predelavo ... · Tabela 1.1: Izračun največje skupne mase...

PROJEKTNA NALOGA

Celovita študija za predelavo električnega

kombiniranega vozila

Ljubljana, junij 2013

Celovita študija za predelavo električnega kombiniranega vozila

Naročnik: Ministrstvo za kmetijstvo in okolje Republike Slovenije

Pogodba št. 2330-13-000092

Izvajalec: Center odličnosti nizkoogljične tehnologije

Podizvajalec: Društvo za električna vozila Slovenije

Avtorji: univ. dipl. inž. str. Rok Ceglar

univ. dipl. gosp. inž. Simon Čretnik

univ. dipl. inž. el. Tadej Jerovšek

Svetovanje in revizija: prof. dr. Miran Gaberšček

Ključne besede: električna vozila, kombinirana vozila za prevoz oseb, predelava

vozil v električna, specifična raba električnih vozil, ekonomski

vpliv in doba vračanja investicije v električno vozilo, slovenska

električna mobilnost


Povzetek

V pričujočem delu je predstavljena celovita študija predelave kombiniranega vozila z

motorjem z notranjim zgorevanjem v električno gnano kombinirano vozilo, namenjeno

prevozu turistov po Krajinskem parku Zgornja Idrijca in prevozu rafterjev in opreme ob reki

Soči. Navedeni so razlogi za uporabo električnega vozila na teh območjih in - glede na

intervjuje s ponudniki prevozov ter meritev terena - določene tehnične lastnosti, katere mora

predelano vozilo imeti (moč, kapaciteta). Podrobno so opisane funkcije pomembnejših

komponent, potrebnih za predelavo, ter njihove tehnične lastnosti, ki so pomembne za

pridobivanje informativnih ponudb proizvajalcev. Pri izbiri komponent je poudarek na

izdelkih slovenskih podjetij, ki s svojim znanjem in produkti delujejo na področju električne

mobilnosti in bi lahko sodelovala pri nastanku električnega vozila. Na osnovi zbranih ponudb

je pripravljenih več različnih konfiguracij sistema predelanega kombiniranega vozila, v

sodelovanju s predelovalci pa sta bili pripravljeni tudi časovnica in stroškovnica za izvedbo

predelave. Na koncu je predstavljena doba vračanja investicije in njena primerjava z dobo

vračanja za nakup serijskega električnega kombiniranega vozila.

Abstract

In the following work an extensive study of conversion of a van with internal combustion

engine into an electrically driven van is presented. The van is intended for transportation of

tourists in Krajinski park Zgornja Idrijca and for transportation of rafters and the

corresponding equipment along the river Soča. The reasons for using electric vehicles in these

areas are explained. Based on interviews with organizations that offer the above mentioned

service and based on measurements on the road, technical specifications of converted vehicle

(power, capacity) are determined. Functions of selected components needed for conversion as

well as their technical performances are described thoroughly. These data are important for

selecting appropriate suppliers. When looking into the components market Slovenian

producers that are present in the field of electric mobility were in the focus. Based on the

collected quotations for various components, several different configurations for converting a

van were made. These configurations then served for calculation of the total project cost.

Together with Slovenian electric vehicle converters we managed to assess the total time

necessary for conversion. In the end, a calculation of the return time of investment into a

conversion of a van to electric one is made and the latter compared with the return time of

investment for purchase of a serial electric van.

I


Kazalo vsebine

1 Uvod .................................................................................................................................... 1

1.1 Projektna naloga ......................................................................................................... 1

1.2 Potencial predelave .................................................................................................... 2

1.3 Karakteristična uporaba vozil ..................................................................................... 4

1.3.1 Vprašalnik ............................................................................................................ 4

1.3.2 Posočje ................................................................................................................. 5

1.3.3 Krajinski park Zgornja Idrijca .............................................................................. 8

1.4 Meritve terena .......................................................................................................... 11

1.4.1 Postopek merjenja .............................................................................................. 11

1.4.2 Merilna oprema .................................................................................................. 11

1.4.3 Interpretacija rezultatov meritev ........................................................................ 12

1.4.4 Posočje ............................................................................................................... 13

1.4.5 Krajinski park Zgornja Idrijca ............................................................................ 17

2 Tehnične zahteve za predelavo ......................................................................................... 19

2.1 Teoretična opredelitev .............................................................................................. 19

2.1.1 Kotalni upor ........................................................................................................ 21

2.1.2 Aerodinamični upor ............................................................................................ 24

2.1.3 Upor mehanskih delov prenosa momenta .......................................................... 25

2.1.4 Električne izgube ................................................................................................ 26

2.1.5 Izgube motornega in krmilnega sklopa .............................................................. 28

2.1.6 Potencialna energija ........................................................................................... 30

2.1.7 Kinetična energija .............................................................................................. 31

2.1.8 Regenerativno zaviranje ..................................................................................... 32

2.2 Lastnosti vozil za predelavo ..................................................................................... 33

2.2.1 Renault Trafic ..................................................................................................... 33

2.2.2 Citroen Jumper ................................................................................................... 35

2.2.3 Bilanca mase komponent ................................................................................... 37

2.3 Podatki za preračun .................................................................................................. 38

2.4 Specifična poraba ..................................................................................................... 39

2.4.1 Izračun ................................................................................................................ 39

2.4.2 Rezultati ............................................................................................................. 39

2.4.3 Validacija rezultatov .......................................................................................... 41

2.5 Moč pogona .............................................................................................................. 42

II


2.5.1 Izračun ................................................................................................................ 42

2.5.2 Predpostavke ...................................................................................................... 43

2.5.3 Rezultati ............................................................................................................. 44

2.6 Polnjenje ................................................................................................................... 47

2.6.1 Gretje potniškega prostora.................................................................................. 47

2.6.2 Moč 12 V sistema ............................................................................................... 48

3 Nabor potrebnih komponent ............................................................................................. 49

3.1 Baterijski sklop ......................................................................................................... 49

3.1.1 Baterije ............................................................................................................... 49

3.1.2 Sistem za nadzor baterij (BMS) s prikazovalnikom stanja ................................ 53

3.1.3 Sistem za nadzor električne izolacije ................................................................. 54

3.1.4 Polnilci ............................................................................................................... 54

3.1.5 Močnostne povezave .......................................................................................... 56

3.2 Pogonski sklop ......................................................................................................... 56

3.2.1 Splošno ............................................................................................................... 56

3.2.2 Razdelitev električnih motorjev ......................................................................... 57

3.2.3 Izbira primernega motorja in krmilnika ............................................................. 58

3.2.4 Hladilni sistem .................................................................................................... 59

3.3 Varnostni sistem ....................................................................................................... 59

3.3.1 Varovalke ........................................................................................................... 59

3.3.2 Odklopni sistem .................................................................................................. 60

3.3.3 Predpolnilni sistem ............................................................................................. 60

3.4 12 V avtomobilski sistem ......................................................................................... 61

3.4.1 Enosmerni pretvornik ......................................................................................... 61

3.4.2 Vakuumska črpalka ............................................................................................ 62

3.4.3 Električna črpalka servoojačevalnika volana ..................................................... 63

3.5 Grelci ........................................................................................................................ 64

4 Časovnica predelave ......................................................................................................... 65

4.1 Priprava .................................................................................................................... 65

4.2 Inženiring ................................................................................................................. 65

4.3 Vgradnja ................................................................................................................... 66

4.4 Testiranje .................................................................................................................. 66

4.5 Zaključevanje ........................................................................................................... 66

III


5 Nabor slovenskih komponent ........................................................................................... 68

5.1 ENSTROJ Sušnik Roman s.p. .................................................................................. 68

5.2 KOLEKTOR GROUP d.o.o. .................................................................................... 69

5.3 REC d.o.o. ................................................................................................................ 69

5.4 ETI Elektroelement d.d. ........................................................................................... 70

5.5 Intesi, Inovativni Telekomunikacijski Sistemi, Jure Merkač s.p ............................. 70

5.6 Letrika d.d. ............................................................................................................... 71

5.7 Stoja d.o.o. ................................................................................................................ 71

5.8 Metron inštitut .......................................................................................................... 71

5.9 Ostala podjetja .......................................................................................................... 72

6 Ocena stroškov predelave ................................................................................................. 73

6.1 Stroškovnica predelave ............................................................................................ 73

6.2 Ekonomski vpliv in doba vračanja ........................................................................... 79

6.2.1 Krajinski park Zgornja Idrijca ............................................................................ 80

6.2.2 Posočje ............................................................................................................... 82

7 Alternativna ponudba dobavljivih vozil večjih proizvajalcev .......................................... 84

7.1 Ekonomski vpliv in doba vračanja ........................................................................... 86

7.1.1 Izračun Idrijsko .................................................................................................. 86

7.1.2 Izračun Posočje .................................................................................................. 88

7.2 Komentar .................................................................................................................. 90

8 Zaključek ........................................................................................................................... 91

9 Literatura ........................................................................................................................... 92

10 Priloge ........................................................................................................................... 96

IV


Kazalo tabel Tabela 1.1: Izračun največje skupne mase obremenjene prikolice za prevoze po Posočju .................................... 5 Tabela 1.2: Izračun največje skupne mase primernega kombiniranega vozila in prikolice za prevoze po Posočju 5 Tabela 1.3: Izračun največje obremenitve in skupne mase primernega kombiniranega vozila za prevoze po

Krajinskem parku Zgornje Idrijce ........................................................................................................................... 8 Tabela 1.4: Glavni parametri poti Trnovo – Bovec ............................................................................................... 13 Tabela 1.5: Glavni parametri poti Bovec-Lepena ................................................................................................. 15 Tabela 1.6: Glavni parametri poti Idrija-Krekovše-Idrija ..................................................................................... 17 Tabela 2.1: Tipične vrednosti kotalnih uporov ..................................................................................................... 23 Tabela 2.2: Tehnični podatki za vozilo Renault Trafic osebni Authentique dCi 90 (vir: [10]) ............................. 33 Tabela 2.3: Tehnični podatki za vozilo Renault Trafic osebni Grand Authentique dCi 115 (vir: [10]) ................ 34 Tabela 2.4: Tehnični podatki za vozilo Citroen Jumper Kombi 30 L1H1 Club HDi 110 BVM6 (vir: [11]) ........ 35 Tabela 2.5: Tehnični podatki za vozilo Citroen Jumper Kombi 33 L1H1 Confort HDi 110 BVM6 (vir: [11]) ... 36 Tabela 2.6: Ocenjena masa odvečnih komponent predelanega vozila .................................................................. 37 Tabela 2.7: Ocenjena masa električnih komponent za vgradnjo v predelano vozilo............................................. 37 Tabela 2.8: Podatki za preračun parametrov predelanega kombiniranega vozila ................................................. 38 Tabela 2.9: Porabljena energija na posamezni poti in potrebna kapaciteta baterijskega sklopa za 100 km dometa

.............................................................................................................................................................................. 39 Tabela 2.10: Potrebna kapaciteta baterij simuliranih poti ..................................................................................... 40 Tabela 2.11: Računski parametri Nissan Leaf ....................................................................................................... 41 Tabela 2.12: Parametri elektromotorja .................................................................................................................. 45 Tabela 2.13: Najmanjši potrebni navor za doseganje končne hitrosti za različne prestave – Posočje .................. 46 Tabela 2.14: Najmanjši potrebni navor za doseganje končne hitrosti za različne prestave - Idrijsko ................... 46 Tabela 2.15: Nazivna moč baterijskega paketa ..................................................................................................... 46 Tabela 2.16: Parametri polnilca ............................................................................................................................ 47 Tabela 2.17: Porabniki energije 12V sistema ........................................................................................................ 48 Tabela 3.1: Primerjava primernih sekundarnih (polnljivih) baterij ( [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21]) 50 Tabela 3.2: Primerjava mase baterijskega sklopa s 67 kWh kapacitete ( [17], [15], [20], [21], [18], [19]) .......... 51 Tabela 3.3: Primerjava mase baterijskega sklopa kapacitete 38 kWh ( [17], [15], [20], [21], [18], [19]) ............. 51 Tabela 3.4: Vezava celic baterije s kapaciteto 67 kWh, izbira najbolj primerne glede na maso in trajno moč (

[21], [16], [15], [20]) ............................................................................................................................................. 52 Tabela 3.5: Vezava celic baterije s kapaciteto 38 kWh, izbira najbolj primerne glede na maso in trajno moč (

[21], [16], [15], [20]) ............................................................................................................................................. 52 Tabela 3.6: Primerjava ponudb za baterijo kapacitete 38 kWh ............................................................................. 52 Tabela 3.7: Primerjava BMS sistemov za 400 V baterijski paket [23], [24] ......................................................... 53 Tabela 3.8: Primerjava polnilcev [27], [28] .......................................................................................................... 55 Tabela 3.9: Primerjava močnostnih kablov [27] ................................................................................................... 56 Tabela 3.10: Primerjava ponudb elektromotorjev in krmilnikov .......................................................................... 58 Tabela 3.11: Primerjava ponudb varovalk ............................................................................................................ 59 Tabela 3.12: Primerjava ponudbe za kontaktorje in predpolnilni upor ................................................................. 60 Tabela 3.13: Primerjava enosmernih pretvornikov ............................................................................................... 61 Tabela 3.14: Primerjava vakuumskih črpalk ......................................................................................................... 62 Tabela 3.15: Primerjava električnih črpalk servoojačevalnika volana .................................................................. 63 Tabela 3.16: Primerjava grelcev............................................................................................................................ 64 Tabela 4.1: Skrajšana časovnica............................................................................................................................ 65 Tabela 4.2: Alternativna časovnica v primeru predhodne dobave vseh komponent ............................................. 66 Tabela 4.3: Podrobna časovnica predelave kombiniranega vozila v električno vozilo ......................................... 67 Tabela 6.1: Konfiguracija 1 - Slovenske komponente, predelava Metron Inštitut ................................................ 75 Tabela 6.2: Konfiguracija 2 – Najugodnejša ponudba, predelava Metron inštitut ................................................ 76 Tabela 6.3: Konfiguracija 3 – Komponente in predelava Stoja d.o.o. ................................................................... 77 Tabela 6.4: Konfiguracija 1 - dodatki in razširitve................................................................................................ 78 Tabela 6.5: Konfiguracija 2 - dodatki in razširitve................................................................................................ 78

V


Tabela 6.6: Konfiguracija 3 - dodatki in razširitve................................................................................................ 78 Tabela 6.7: Primerjava stroškov - predelano električno in klasično kombinirano vozilo (Idrijsko) ..................... 80 Tabela 6.8: Primerjava stroškov - predelano električno in klasično kombinirano vozilo (Posočje) ..................... 82 Tabela 7.1: Tehnične lastnosti vozila Mercedes Vito E-CELL [46] ..................................................................... 84 Tabela 7.2: Tehnični lastnosti vozila German-E-cars Plantos [47] ....................................................................... 85 Tabela 7.3: Primerjava stroškov - serijsko električno in klasično kombinirano vozilo (Idrijsko) ......................... 86 Tabela 7.4: Primerjava stroškov - serijsko električno in klasično kombinirano vozilo (Posočje) ......................... 88

VI


Kazalo grafov Graf 1.1: Višinski profil poti Trnovo ob Soči - Bovec z oznakami glavnih postaj ............................................... 13 Graf 1.2: Hitrostni profil na poti Trnovo ob Soči – Bovec ................................................................................... 14 Graf 1.3: Naklon poti Trnovo ob Soči - Bovec ..................................................................................................... 14 Graf 1.4: Višinski profil poti Bovec - Lepena z oznakami glavnih postaj ............................................................ 15 Graf 1.5: Hitrostni profil na poti Bovec – Lepena................................................................................................. 16 Graf 1.6: Naklon poti Bovec-Lepena .................................................................................................................... 16 Graf 1.7: Višinski profil poti Idrija – Krekovše – Idrija z opisom glavnih postaj ................................................. 17 Graf 1.8: Hitrostni profil na poti Idrija - Krekovše – Idrija ................................................................................... 18 Graf 1.9: Naklon poti Idrija – Krekovše - Idrija .................................................................................................... 18 Graf 2.1: Graf pogonske moči v odvisnosti od hitrost za različne naklone cestišča - Posočje .............................. 44 Graf 2.2: Graf pogonske moči v odvisnosti od hitrost za različne naklone cestišča - Idrijsko .............................. 44 Graf 3.1: Graf napetosti (ang. Voltage), toka (ang. Current) in kapacitete (ang. Capacity) pri polnjenju litij-

ionske baterije [25] ................................................................................................................................................ 54

VII


Kazalo slik Slika 1.1: Zemljevid vstopnih in izstopnih postaj na reki Soči (zemljevid izdelan s pomočjo spletne aplikacije

http://maps.google.si) .............................................................................................................................................. 7 Slika 1.2: Prikaz običajne poti kombiniranega vozila na relaciji Bovec-Boka-Trnovo ob Soči-Bovec (zemljevid

izdelan s pomočjo spletne aplikacije http://maps.google.si) ................................................................................... 7 Slika 1.3: Prikaz poti, na kateri smo opravljali meritve (zemljevid izdelan s pomočjo spletne aplikacije

http://maps.google.si) .............................................................................................................................................. 9 Slika 1.4: Predlagana pot po krajinskem parku Zgornja Idrijca (zemljevid izdelan s pomočjo spletne aplikacije

http://maps.google.si) ............................................................................................................................................ 10 Slika 1.5: Naprava za logiranje podatkov DL1-MK3 [3] ...................................................................................... 11 Slika 2.1: Histereza viskoelastičnih materialov .................................................................................................... 21 Slika 2.2: Stoječa pnevmatika na trdi podlagi ....................................................................................................... 21 Slika 2.3: Kotaljenje pnevmatike po trdi podlagi .................................................................................................. 22 Slika 2.4: Kotaljenje pnevmatike po mehki podlagi ............................................................................................. 22 Slika 2.5: Aerodinamični upor na vozilo .............................................................................................................. 24 Slika 2.6: Prikaz baterijske celice kot vir napetosti in upor .................................................................................. 26 Slika 2.7: Izgube elektromotorja v odvisnosti od obremenitve [5] ....................................................................... 28 Slika 2.8: Sile na klancu ........................................................................................................................................ 30 Slika 2.9: Porabljena energija električnega vozila Nissaf Leaf na testu ................................................................ 41 Slika 3.1: Zavorni ojačevalec z opisi posameznih delov (vir: http://www.spn-

partner.com/stocksearch/pic/010200/20008086/01.jpg) ....................................................................................... 62 Slika 5.1: Pogon podjetja Enstroj, sestavljen iz sinhronskega motorja s trajnimi magneti EMRAX (levo) in

krmilnika UNITEK BAMO D3 (desno) [37] ........................................................................................................ 68 Slika 5.2: Pogon koncerna Kolektor, sestavljen iz sinhronskega motorja s trajnimi magneti (levo) in krmilnika

(desno) [39], [40] .................................................................................................................................................. 69 Slika 5.3: Sistem za nadzor litij-ionskih baterij (levo) podjetja REC skupaj s prikazovalnikom (desno) [23] ..... 69 Slika 5.4: Varovalka in podnožje podjetja ETI [41].............................................................................................. 70 Slika 5.5: Električni grelec podjetja Intesi [42] ..................................................................................................... 70

VIII


Fizikalne količine

A delo [J]

a pospešek ali pojemek [ ]

E energija [J]

F sila [N]

Fku kotalni upor [N]

Fau aerodinamični upor [N]

Fkl sila, potrebna za vožnjo vozila v klanec [N]

Fg sila teže [N]

I električni tok [A]

l dolžina [m]

M navor, moment [Nm]

m masa [kg]

P moč [W]

t čas [s]

U električna napetost [V]

v hitrost [km/h]

Wkin kinetična energija [J]

Wpot potencialna energija [J]

IX


Simboli

Ačelna prednja površina avtomobila [

A amper – osnovna enota električnega toka

Cau koeficient aerodinamičnega upora

Cku koeficient kotalnega upora

g gravitacijski pospešek [

h višina [m]

J joule – enota energije [ ]

kg osnovna enota mase

m meter – osnovna enota dolžine

N newton – enota sile [

x deformacija [m]

r radij [m]

R električna ohmska upornost (upornost pri enosmernem toku) [Ω]

Rn notranji ohmski upor baterije [Ω]

s pot [m]

s sekunda – osnovna enota časa

Unom nazivna napetost baterijskega sklopa [V]

V volt – osnovna enota električne napetosti

W watt – osnovna enota za moč [ ]

ζ specifična upornost vodnika [

ηem izkoristek elektromotorja

ηkrm izkoristek krmilnika

ηmeh mehanski izkoristek

Ω ohm – osnovna enota električne upornosti

X


Uporabljene kratice in simboli

BMS (ang. Battery Managment System) sistem za nadzor baterij

CAN (ang. Controller Area Network) komunikacijski protokol

DL (angl. Data Logger) zapisovalnik podatkov

DC (ang. Direct Current) enosmerni električni tok

EMC (ang. Electromagnetic Compatibility) elektromagnetna odpornost

EV (ang. Electric Vehicle) električno vozilo

GPS (ang. Global Positioning System) globalni sistem za določanje položaja

KV klasično vozilo z motorjem z notranjim zgorevanjem

Li-ion litij-ionska tehnologija

LTO lokalna turistična organizacija

MNZ motor z notranjim zgorevanjem

NDM največja dovoljena masa

ROI (ang. Return of investment) koliko kilometrov mora biti narejenih na letni ravni

za cilj, da se strošek investicije (vložek v dražje vozilo) povrne v zadanem roku

TIC turistično informacijski center

1


1 Uvod

Promet predstavlja okoli 13 % vseh izpustov toplogrednih plinov [1]. Vse večje število vozil

povzroča skokovito naraščanje onesnaženosti zraka, pri čemer se nevarno zvišujejo

koncentracije človeku najbolj škodljivih snovi, znanih pod oznako »trdi delci« oz. PM10.

Toplogredni plini in človeku nevarne snovi so posledica uporabe fosilnih goriv kot

primarnega vira energije za pogon vozil (95 % vozil uporablja naftne derivate). Stanje je tudi

v Sloveniji nezavidljivo. V mestih večkrat prihaja do prekoračitve mejnih vrednosti trdih

delcev, ki povzročajo predvsem težave z dihali [2].

Alternativne pogonske sklope, ki bi lahko pripomogli k rešitvi te težave, poznamo že dalj

časa. Ob prehodu v 20. stoletje so bila vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem v manjšini

– večina vozil je bila takrat električnih. Žal je njihov tržni delež po letu 1920 začel padati,

pred začetkom druge svetovne vojne pa jih na cestah praktično več ni bilo. Občasne težave z

dobavo surove nafte (predvsem posledica vojne na bližjem vzhodu) so bile med leti 1970 in

1980 razlog za ponovno povečevanje uporabe električni vozil, kar pa se je po stabilizaciji

razmer zopet ustavilo. Vse bolj očitne posledice globalnega segrevanja in širše politično

angažiranje ter v veliki meri sodobna tehnologija (litij-ionske baterije) so po letu 2000

vzbudile ponovno zanimanje za električna vozila. Današnja ponudba, za razliko od tiste v

preteklosti, omogoča tudi nakup nekaj vozil serijske proizvodnje. Poleg tega obstaja večje

število ponudnikov komponent za predelavo klasičnih vozil na električni pogon. Predelava

vozil tako precej poveča raznolikost voznega parka električno gnanih vozil (od koles,

avtomobilov do težkih tovornih vozil). Žal pa je njihov tržni delež še zmeraj zelo nizek, kar je

v največji meri posledica precejšnje razlike v ceni v primerjavi z vozili z motorjem z

notranjim zgorevanjem. S primerno davčno zakonodajo se lahko trend prodaje električnih

vozil razmeroma hitro obrne navzgor (zgled so npr. Norveška, Danska, ZDA).

1.1 Projektna naloga

Projektna naloga obsega študijo smotrnosti uporabe kombiniranih električnih vozil na dveh

omejenih področjih. Vozila, ki so predmet študije, so namenjena prevozu turistov in raftov ob

reki Soči in prevozu turistov po krajinskem parku Zgornja Idrijca, zato je pri določitvi

njihovih lastnosti upoštevana specifična raba, ki jo določajo njihovi morebitni uporabniki,

hkrati pa mora kombinirano vozilo v vsakem primeru z enim polnjenjem imeti doseg vsaj 100

km, ob tem pa ni potrebno dosegati visokih hitrosti. Končni cilj študije je izdelava

ekonomskega vpliva uporabe električnih vozil na omenjenih področjih in dobe vračanja

investicije.

2


1.2 Potencial predelave

Električna vozila pri vožnji ne povzročajo izpustov toplogrednih plinov na mestu uporabe,

prav tako je precej nižja stopnja hrupa, ki ga proizvajajo. Ob ustrezni izbiri komponent je

občutek pri vožnji z njimi boljši, saj je največji navor na voljo že pri nizkih vrtljajih motorja,

kar pomeni, da vozilo hitro in enakomerno pospešuje. Manjši so tudi tresljaji, ki jih pri vozilih

z motorji z notranjim zgorevanjem povzroča pogonski sklop, zato je vožnja lahko udobnejša.

Poleg značilne uporabe v mestih so električna vozila zelo uporabna za prevoze v ekološko

občutljivih okoljih, kjer so zaradi neokrnjene narave prisotne različne vrste redkih rastlin in

divjih živali. V takem okolju je zaželeno čim manj hrupa in škodljivih izpustov. Poleg

naštetega je dobra lastnost nizek strošek porabe goriva, oziroma energije, ki je v splošnem

bolj ugoden pri električnih vozilih kot pri tistih z motorjem z notranjim zgorevanjem. Višinski

profil predvidenih poti v Posočju in na območju Idrije omogoča relativno visoko stopnjo

regeneracije, ki poleg boljšega splošnega izkoristka sistema bistveno pripomore k nižji porabi

energije.

Pri nadomeščanju klasičnega vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem z električnim

vozilom je dobro upoštevati nekaj smernic, katerih cilj je čim širše sprejemanje električnih

vozil kot dobre alternative:

1. Vozilo mora ustrezati namenu uporabe

2. Visoka stopnja zanesljivosti komponent (v primeru predelanega vozila)

3. Doseg vozila, podan za realna okolja (kapaciteta baterij)

4. Podrobna preučitev poti, ki bi jih uporabljali (ali električno vozilo ustreza)

5. Nekaj rezerve pri maksimalnem dosegu (vsaj 10 % energije za nujne primere)

6. Življenjska doba vozila vsaj 10 let

Najpomembnejši faktor je vsekakor cenovna konkurenčnost. Celotni stroški obratovanja

vozila (nakup ali predelava, energija za pogon, vzdrževanje) morajo biti enaki ali nižji od

primerljivega klasičnega vozila. Le to je ob trenutni ceni tehnologije (predvsem baterije)

možno doseči z ustrezno davčno politiko na nivoju države ali z določenimi vzpodbudami

lokalne skupnosti ter namensko rabo vozila. Ob kvantitativni oceni pozitivnih učinkov vožnje

z ničelno stopnjo izpusta lahko do določene mere kompenziramo tudi višjo ceno električnih

vozil.

Število kombiniranih osebnih električnih vozil za prevoz do 9 oseb, ki so v letu 2013 v

prodaji, je v primerjavi z manjšimi osebnimi električnimi vozili zelo nizko. Od proizvajalcev

večjih serij vozil je na izbiro samo Mercedes VITO E-CELL in še tega je možno samo najeti.

Drugi proizvajalec je pravzaprav podjetje, ki se ukvarja s predelavo klasičnih vozil in sicer

German E-Cars, z modelom Plantos. Električna gospodarska vozila, kot so npr. Renault

Kangoo Z.E., Citroen Berlingo EV, Peugeot Partner EV, so manjša in lahko sprejmejo do 5

oseb.

Glede na obseg obstoječega trga je možno sklepati, da je potencial za predelavo obstoječih

vozil na električni pogon lahko razmeroma visok. Prednosti predelave v primerjavi z

nakupom (ali najemom) so predvsem v prilagodljivosti in razmeroma veliki ponudbi

komponent za predelavo. V Sloveniji je za predelavo dovolj znanja, saj je ta aktivnost

3


prisotna že več kot 20 let. V času študije se profesionalno s to dejavnostjo ukvarjajo vsaj tri

podjetja (Metron inštitut, Stoja d.o.o. in Svarun). Če se aktivnosti različnih podjetij,

raziskovalnih inštitutov in tudi izobraževalnih ustanov združijo in v sodelovanju izvedejo

projekt, ki vključuje predelavo nekaj električnih vozil, bi lahko to pomenilo zelo dobro

priložnost za enotno nastopanje na trgu in s tem večjo konkurenčnost. Taka vozila bi lahko

poleg vsakdanje uporabe hkrati služila kot mobilni laboratoriji za preučevanje posameznih

sklopov električnih vozil (pogonski sklopi, baterije), kot tudi vpliva uporabe na lokalno

elektroenergetsko omrežje.

4


1.3 Karakteristična uporaba vozil

Na podlagi zahtev projektne naloge je bil v maju 2013 izveden intervju s ponudniki turističnih

storitev in prevozov ob reki Soči ter prevozov po Krajinskem parku Zgornja Idrijca. Namen

intervjujev je bil opredeliti turistične aktivnosti, pri katerih bi lahko koristila uporaba

predelanih vozil in z organizatorji teh aktivnosti določiti lokacije in poti, po katerih bi se

vozila peljala. Pridobljeni podatki služijo kot osnova za določitev tehničnih lastnosti, ki jih

zahteva namen uporabe. Intervjujem je sledilo pridobivanje realnih podatkov o topologiji

terena z meritvami tipičnih poti prevozov, opravljenimi z osebnim vozilom in napravo za

določevanje absolutnega geografskega položaja. Ti podatki opredeljujejo specifično rabo

električnega vozila, ki je pomembna za določitev njegovih tehničnih zmogljivosti.

1.3.1 Vprašalnik

Predstavljena vprašanja so bila osnovno gradivo za pogovor s ponudniki turističnih storitev in

prevozov v Posočju in na Idrijskem.

Kakšne so tipične poti prevozov?

Kakšno je povprečno in kakšno je maksimalno število potnikov vozilu?

Koliko podjetji na preučevanem področju opravlja storitve turističnih prevozov?

Kakšna vozila sestavljajo obstoječi vozni park?

Kakšna je specifična raba teh vozil (še kaj drugega kot prevoz potnikov, uporaba

prikolice itd.)?

Ali se obravnavana podjetja ukvarjajo s prevozništvom, ki je del osnovne dejavnosti

ali sodelujejo z drugimi podjetji?

Kakšni so obratovalni časi prevozov:

o Kdaj je se opravi prvi prevoz in kdaj zadnji?

o Koliko časa traja prevoz (start – cilj in nazaj)?

o Začetek in konec sezone (mesec, temperature)?

o Število dnevno prevoženih kilometrov?

o Kateri so dnevi z največ in dnevi z najmanj prevozi (pon – ned)?

Ali imajo prevozniki vmesne postanke (možnost polnjenja)?

5


1.3.2 Posočje

Opravljen je bil intervju z g. Adisom Hrovatom, direktorjem podjetja Bovec Rafting Team in

predsednikom sveta zavoda Lokalna turistična organizacija Bovec (LTO). Njegovo podjetje

se ukvarja z organizacijo raftinga in ostalih športnih aktivnosti na reki Soči. Na podlagi

intervjuja in meritev smo v nadaljevanju študije ugotavljali tehnične zahteve za predelano

električno kombinirano vozilo, ki bi se uporabljal za prevoze rafterjev (in ostalih

adrenalinskih navdušencev) ob reki Soči. Skupno število ponudnikov tega športa v Bovcu je

trinajst, poleg raftinga pa se navadno ukvarjajo še s kanjoningom in kajakaštvom. Večina

ponudnikov na obravnavanem območju zagotavlja podobne usluge, zato lahko povzamemo,

da je specifična raba njihovih vozil podobna.

1.3.2.1 Specifični raba vozila

Izčrpno pojasnilo predstavnika obravnavanega ponudnika je dobro opredelilo specifično rabo

vozil, ki jih v svojem voznem parku uporabljajo. Ponavadi morajo poleg turistov na lokacijo

aktivnosti prepeljati tudi čolne za spust po reki Soči. V razpredelnici (Tabela 1.1) je podan

izračun največje skupne mase naložene prikolice, ki je običajno priklopljena na vozilo.

Prikolico se uporablja za prevoz do največ pet čolnov (raftov) in pripadajoče opreme (vesla,

obleka, rešilni jopič). Pri podatku za maso opreme je bila upoštevana največja možna vrednost

(mokra obleka).

Tabela 1.1: Izračun največje skupne mase obremenjene prikolice za prevoze po Posočju

Predmet Masa [kg]

Prikolica 150

Raft (za 8 oseb) 48

Oprema (za 1 osebo) 8-9

Skupaj (raft + oprema za 8 oseb) 120

Največja obremenitev prikolice (5 x Skupaj) 600

Skupna masa (obremenitev + prikolica) 750

Vozni park ponudnika je bil v času opravljanja intervjuja sestavljen iz dveh kombiniranih

vozil Transporter znamke Volkswagen. Poganja ju dizelski motor z notranjim zgorevanjem,

prostornine 2370 cm3, tip motorja 2.4D. Motor lahko razvije največjo moč 57 kW, najvišja

vozna hitrost, ki jo po navedbah prevoznika dosegajo, znaša 80 km/h in pri tem poraba goriva

navadno ne preseže 10 l/100km. V tabeli (Tabela 1.2) je podan izračun največje skupne mase

obremenjenega kombiniranega vozila in prikolice. Za maso kombiniranega vozila je bila

upoštevana tipična vrednost primerljivega vozila (Citroen Jumper, Renault Trafic).

Tabela 1.2: Izračun največje skupne mase primernega kombiniranega vozila in prikolice za prevoze po Posočju

Predmet Masa [kg]

Kombinirano vozilo 1900-2010

Oseba 80

Natovorjena prikolica 750

Skupaj obremenitev (9 oseb + prikolica) 1470

Skupna masa (obremenitev + kombinirano vozilo) 3480

6


1.3.2.2 Časovna opredelitev uporabe

Prevozi potekajo vsak dan v času sezone, ki traja od 15. marca do 31. oktobra, v povprečju

dvakrat dnevno. V visoki sezoni (julij, avgust) pa so prevozi tudi pogostejši (do trikrat

dnevno). Povprečno število dnevno prevoženih kilometrov je po navedbah prevoznikov okoli

100, največji dnevni doseg pa lahko preseže 150 km v visoki sezoni.

Prvi prevoz se navadno prične ob 10:00 uri zjutraj in traja približno pol ure, da potniki

prispejo na cilj. Pol ure po prihodu (ob 11:00) se normalno prične spust po reki Soči, ki traja

eno uro in pol. Potnike in opremo nato prevoznik pobere ob 12:30 na končni točki in jih

prepelje nazaj v bazo ob 13:00. Skupaj traja aktivnost tri ure, potrebno pa je poudariti, da je

vozilo med tem časom lahko uporabljeno v druge namene, kot sta kajakaštvo in kanjoning.

Lahko pa se voznik enostavno vrne v bazo, kjer počaka na povratno vožnjo.

Drugi dnevni prevoz se prične ob 14:00. Vozilo tako čaka v bazi eno uro, ta čas pa bi se lahko

izkoristilo za delno polnjenje baterij preko trifazne vtičnice, ki je nameščena v bazni postaji.

Drugi prevoz tako kot prvi traja tri ure in se konča ob 17:00.

1.3.2.3 Poti prevozov

Vstopne točke spustov z rafti so prikazane na sliki (Slika 1.1). Tipične poti prevozov zato

potekajo na naslednjih relacijah:

(1) Kal-Koritnica – Srpenica (12 km)

(2) Boka – Trnovo (10 km)

(3) Srpenica – Trnovo (8 km)

Vstopne točke pri ostalih adrenalinskih aktivnostih (kanjoning, kajak) so:

(1) Srpenica

(2) Lepena

Pot tipičnega prevoza poteka od bazne postaje (zbirne točke v Bovcu) do vstopa na Soči

(Slika 1.1), kjer se prične spust (s kajakom ali raftom). Med tem lahko kombinirano vozilo

opravlja ostale aktivnosti, kot je to prevoz turistov. Prevoznik na izstopni točki ob Soči ob

koncu aktivnosti naloži plovila in turiste ter jih vrne v bazo.

7


Slika 1.1: Zemljevid vstopnih in izstopnih postaj na reki Soči (zemljevid izdelan s pomočjo spletne aplikacije

http://maps.google.si)

Na sliki (Slika 1.2) je prikazana tipična pot kombiniranega vozila za prevoz rafterjev in

opreme od Bovca (točka A) do vstopne postaje Boka (točka B). Po eni uri in pol, kolikor traja

spust, prevoznik prevzame rafte in osebe na končni postaji Trnovo ob Soči (točka C) in jih

odpelje nazaj v bazno postajo (točka D). Skupno število prevoženih kilometrov v tem primeru

znaša 31,4 km. Potrebno pa je upoštevati, da je vozilo na poti od končne postaje nazaj v

Bovec najbolj obremenjeno (mokra oprema, potniki, rafti).

Slika 1.2: Prikaz običajne poti kombiniranega vozila na relaciji Bovec-Boka-Trnovo ob Soči-Bovec (zemljevid izdelan

s pomočjo spletne aplikacije http://maps.google.si)

Bovec

Kal-Koritnica

Lepena

Trnovo ob Soči

Srpenica

Boka

8


1.3.3 Krajinski park Zgornja Idrijca

Opravljen je bil intervju z gospo Mirko Rupnik, vodjo TIC Idrija (Turistično informacijski

center) v zvezi s turističnimi prevozi po krajinskem parku Zgornja Idrijca. Po njenih navedbah

se trenutno sicer nobena organizacija ne ukvarja s prevozi po krajinskem parku zaradi plazov

in udorov, ki onemogočajo dostop po poteh krajinskega parka, vendar pa obstajajo želje in

pobude po ponovnem zagonu turističnih prevozov po obravnavanem območju - po njegovi

sanaciji.

1.3.3.1 Specifična raba vozila

Za prevoze turistov se uporabljajo avtobusi ali kombinirana vozila. Ker študija obravnava le

kombinirana vozila za prevoz oseb, se bomo osredotočili le na območje, ki ga ta lahko

pokrivajo. Primerna so kombinirana vozila, ki omogočajo prevoz do osem turistov, pri

prevozu pa ni potrebe po dodatni prikolici. Hitrost potovanja po gozdnih poteh je razmeroma

nizka. V tabeli (Tabela 1.3) je podan izračun skupne mase primernega kombiniranega vozila

in potnikov - vsak turist ima lahko s seboj opremo (denimo nahrbtnik z osebnimi predmeti).

Tabela 1.3: Izračun največje obremenitve in skupne mase primernega kombiniranega vozila za prevoze po

Krajinskem parku Zgornje Idrijce

Predmet Masa [kg]

Kombinirano vozilo 1900-2010

Oseba 80

Dodatna oprema 10

Skupaj obremenitev (9 * oseb + 8 * oprema) 800

Skupna masa (obremenitev + kombinirano vozilo) 2810

1.3.3.2 Časovna opredelitev uporabe

Pred poškodbami cestišča je sezona prevozov trajala od marca do novembra, odvisna pa je

bila predvsem od vremena (sneg, temperatura). Kjer je bilo cestišče dovolj široko, so prevozi

potekali z avtobusi, sicer pa s kombiniranimi vozili za prevoz oseb. Prevoze je organiziral

TIC Idrija in v ta namen najel ustrezno vozilo. Pot prevozov je delno asfaltirana podeželska

cesta, delno pa makadamska gozdna pot ob reki Idrijci in Belci. Navadno je bil ogled

krajinskega parka le del širšega celodnevnega dogodka. Dnevno sta se organizirala največ dva

ogleda krajinskega parka, aktivnosti pa niso potekale redno vsak dan.

9


1.3.3.3 Poti prevozov

Na sliki (Slika 1.3) je prikazana pot, na kateri smo opravljali meritve z merilno opremo. Pot

smo pričeli v Idriji (točka A), nadaljevali mimo Idrijske Bele do urejenega kopališča in nato

do kulturne znamenitosti Belčni klavž (točka C). Pot nas je vodila mimo Putrihovih klavž

(točka D) in do Idrijskega »laufa«. Ker je bil dostop do Idrijskega klavža zaradi plazov in

udorov na cestišču nemogoč, smo se vrnili mimo kopališča do Idrijske bele in nato zaključili

v Idriji.

Slika 1.3: Prikaz poti, na kateri smo opravljali meritve (zemljevid izdelan s pomočjo spletne aplikacije


Na naslednji sliki (Slika 1.4) prilagamo predlagano pot, ki bi peljala mimo vseh glavnih

znamenitosti krajinskega parka, kot so od klavži, kopališče, Idrijski »lauf«, Divje jezero,

Vojsko in bi jo bilo možno prevoziti z električnim kombiniranim vozilom. V bližini te poti se

nahaja tudi partizanska bolnišnica Pavla. V prihodnosti je načrtovana obnova cestišča, ki bi

predlagano pot, ki je dolga 45 km, omogočila.

10


Slika 1.4: Predlagana pot po krajinskem parku Zgornja Idrijca (zemljevid izdelan s pomočjo spletne aplikacije


Vojsko

Idrijske

klavže

Putrihov

e klavže Belčne

klavže

Idrijski

»lauf«

Idrijska

Bela

Idrija

11


1.4 Meritve terena

1.4.1 Postopek merjenja

Tipične poti prevozov, ki bi jih predelano električno vozilo opravljalo, in so bile določene na

podlagi intervjujev s ponudniki, smo prevozili z osebnim avtomobilom z vgrajeno merilno

opremo, ki je merila in shranjevala spremenljivke, potrebne za določitev tehničnih zahtev

poti. Zanimale so nas predvsem spremenljivke, kot so:

Absolutni geografski položaj [° geografske širine in dolžine]

Hitrost [km/h]

Prevožena razdalja [m]

Nadmorska višina [m]

Naklon cestišča [%]

Izračun navedenih spremenljivk iz meritev GPS položaja in pospeškov je potekal avtomatično

preko programskih algoritmov merilne naprave. Merjeni podatki so bili podajani s frekvenco

vzorčenja 5-20 Hz, ki je v splošnem odvisna od števila vidnih satelitov in postopka nadaljnje

obdelave podatkov. Pridobljeni nabori meritev so bili povprečeni v intervalih, s čimer se je

zmanjšal vpliv nepravilnosti na cesti in s tem izboljšal merilni rezultat.

1.4.2 Merilna oprema

Za opravljanje meritev topologije terena je bila uporabljena merilna naprava DL1-MK3

podjetja Race Technology (Slika 1.5). Omogoča določevanje trenutnega položaja vozila s

pomočjo vgrajenega GPS sprejemnika (ang. Global Positioning System – globalni sistem za

določanje položaja) in tri osnega merilnika pospeška. Po navedbah proizvajalca je napaka

merilne opreme približno 0,1 % pri določevanju hitrosti (če so izpolnjeni zahtevani pogoji

vgradnje in dobra vidnost satelitov) [3]. Te napake v nadaljevanju ne bomo posebej

opredeljevali, saj študija podaja zgolj informativno oceno parametrov in morebitno napako pri

merjenju zajame v varnostnem faktorju pri določitvi tehničnih lastnosti vozil.

Slika 1.5: Naprava za logiranje podatkov DL1-MK3 [3]

12


1.4.3 Interpretacija rezultatov meritev

Podatke smo analizirali s pomočjo namenskega programa Analysis podjetja Race Technology,

končna obdelava pa je bila izvedena s programom Microsot Excel. Naslednji sestavek podaja

grobi opis tipičnih parametrov, s katerimi so popisane analizirane poti.

Povprečni vzpon (oz. spust v nasprotno smer vožnje) - povprečje pozitivnih vrednosti

spremenljivke naklona.

Povprečni spust (oz. vzpon v nasprotno smer vožnje) - povprečje negativnih vrednosti

spremenljivke naklon.

Največji naklon - največja absolutna vrednost spremenljivke naklon.

Povprečna hitrost – povprečna vrednost spremenljivke hitrost, določena na podlagi

hitrostnega profila osebnega avtomobila, s katerim smo opravljali meritve, ki je bil prilagojen

težjim vozilom (manjši pospeški in nižje končne hitrosti)

Skupen vzpon - (oz. spust v nasprotno smer vožnje)– integral pozitivnih vrednosti

spremembe nadmorske višine med vožnjo

Skupen spust - (oz. vzpon v nasprotno smer vožnje)– integral negativnih vrednosti

spremembe nadmorske višine med vožnjo

Na podlagi dobljenih rezultatov analize topologije terena lahko sklepamo o največji in nazivni

moči (in navoru), ki jo mora zagotoviti motor za normalno obratovanje, ter o minimalni

kapaciteti baterij za doseganje želenega dosega predelanega vozila pri specifični uporabi po

predvidenih poteh.

13


1.4.4 Posočje

V dveh ločenih vožnjah smo z osebnim avtomobilom, opremljenim z merilno opremo,

prevozili vse možne poti, ki povezujejo vhodne in izhodne postaje iz reke Soče. Obenem smo

merili vrednosti spremenljivk, ki so potrebne za določitev parametrov poti. Prva pot je

vključevala vstopne točke na Soči od Bovca do Trnovega ob Soči. Na drugi poti pa smo

posneli profil poti od Bovca preko Kal-Koritnice do Lepene.

1.4.4.1 Primer 1: Trnovo ob Soči – Bovec

V tabeli (Tabela 1.4) so povzeti glavni parametri izmerjene poti, določeni glede na profile

poti, ki jih povzemajo prikazani grafi (Graf 1.1, Graf 1.2, Graf 1.3). Na grafu (Graf 1.3)

vidimo, da znaša največji naklon poti 32 % (po 6,2 km prevožene razdalje). Ta naklon nastopi

na makadamskem dovozu do postaje Srpenica.

Tabela 1.4: Glavni parametri poti Trnovo – Bovec

Povprečni vzpon 4,04 %

Povprečni spust 4,24 %

Največji naklon 31,66 %

Povprečna hitrost 41,06 km/h

Skupni vzpon 360 m

Skupni spust 239 m

Graf 1.1: Višinski profil poti Trnovo ob Soči - Bovec z oznakami glavnih postaj

Bovec

Trnovo

ob Soči

Srpenica

Boka

14


Graf 1.2: Hitrostni profil na poti Trnovo ob Soči – Bovec

Graf 1.3: Naklon poti Trnovo ob Soči - Bovec

15


1.4.4.2 Primer 2: Bovec – Lepena


poti, ki jih povzemajo prikazani grafi (Graf 1.4, Graf 1.5, Graf 1.6). Največji naklon glede na

opravljene meritve je znašal približno 34 % (Graf 1.6). Pojavil se je na območju spusta iz

kraja Kal-Koritnica proti Soči. Na grafih lahko opazimo prazna območja, ki so posledica

izgube GPS signala. Prevožena pot med časom izgubljenega signala ne vsebuje posebnosti v

reliefu, kar sklepamo iz opazovanja poti med merjenjem, zato bistveno ne vpliva na skupni

rezultat meritve.

Tabela 1.5: Glavni parametri poti Bovec-Lepena





Skupni vzpon 187 m

Skupni spust 185 m

Graf 1.4: Višinski profil poti Bovec - Lepena z oznakami glavnih postaj

Lepena

Bovec Kal-

Koritnica

16


Graf 1.5: Hitrostni profil na poti Bovec – Lepena

Graf 1.6: Naklon poti Bovec-Lepena

17




poti, ki jih povzemajo prikazani grafi (Graf 1.7, Graf 1.8, Graf 1.9). Na grafu (Graf 1.9) lahko

vidimo, da znaša največji naklon poti 19 % pri vzpenjanju do območja Krekovše. Povprečni

vzpon je razmeroma velik in znaša 5,4 %. Padec pa je manjši, saj je pot, po kateri smo se

vračali, manj strma. Ker je bil del poti do Idrijskega klavža neprevozen, smo ta del poti

izpustili iz meritev in njegov profil opredelili na podlagi izmerjenega.

Tabela 1.6: Glavni parametri poti Idrija-Krekovše-Idrija





Skupni vzpon 484,5 m

Skupni spust 484,5 m

Graf 1.7: Višinski profil poti Idrija – Krekovše – Idrija z opisom glavnih postaj

Idrija

Idrija Idrijska

Bela

Idrijska

Bela

Putrihove klavže

Brusove klavže

Krekovše

Idrijski »lauf«

18


Graf 1.8: Hitrostni profil na poti Idrija - Krekovše – Idrija

Graf 1.9: Naklon poti Idrija – Krekovše - Idrija

19


2 Tehnične zahteve za predelavo

V tem poglavju so podani parametri, bistveni za določitev novih komponent vozila. Osnova

za njihovo določitev so zahteve, ki jih predpisuje projektna naloga, intervju s potencialnimi

uporabniki, analiza terena in omejitve vozil, določenih za predelavo.

2.1 Teoretična opredelitev

Vsa avtonomna vozila potrebujejo lastno, mobilno zalogo energije za delovanje. Največji

delež jo z delom porabi pogonski sklop vozila za premikanje po želenem poligonu. Pri vozilih

z motorjem z notranjim zgorevanjem (MNZ) za premikanje porabljamo kemično vezano

energijo v gorivu, pri električnih vozilih (EV) pa električno energijo, shranjeno v potencialni

energiji baterijskega sklopa.

Ena najpomembnejših lastnosti vozila je čim učinkovitejša pretvorba shranjene energije v

uporabno mehansko delo, ki je potrebno za premikanje vozila. Enačba (2.1) predpostavlja, da

v splošnem spremembo energije pri vožnji lahko razdelimo na tri postavke: delo, ki je

potrebno za spremembo kinetične energije, delo, ki je potrebno za spremembo potencialne

energije in delo, ki je potrebno za premagovanje uporov in izgub.

(2.1)

Če opazujemo samo majhen delec poti, lahko z enačbo (2.2) izračunamo spremembo energije,

ki smo jo dosegli s premikanjem vozila.

(2.2)

Če v predstavljeno enačbo vstavimo robne pogoje, dobimo enačbo (2.3) in ugotovimo, da sta

glavni notranji spremenljivki, ki vplivata na spreminjanje kinetične in potencialne energije

hitrost in masa vozila, zunanja spremenljivka pa je topologija terena – naklon cestišča.

( )

( ( ))

(2.3)

Energija, ki se porablja za upore in sistemske izgube, se v splošnem izraža kot presežek

energije, ki ga porabi pogonski sklop pri premikanju vozila in se ne odrazi v povečanju

potencialne ali kinetične energije. Po tipu porabnika lahko delo izgub razdelimo med več

postavk: kotalni upor ( ), zračni upor ( ), krmilnik ( ), elektromotor

( ), baterije ( ), vodniki ( ) in prenos momenta ( ). Pri opazovanju

kratkega zaključenega dela poti lahko porabo na tem delu razčlenimo v enačbo (2.4).

20


( )

( ( ))

(2.4)

Za nadaljnjo obravnavo je smiselno, da enačbo (2.4) razširimo v enačbo (2.5) tako, da vanjo

vključimo veličine, ki jih potrebujemo za določitev porabljene energije. Te so poleg že znanih

veličin naslednje: sila kotalnega upora , sila aerodinamičnega upora , izkoristek

elektromotorja , izkoristek krmilnika , izkoristek mehanskega prenosa pogonske

moči , moč, ki se porablja na notranjem uporu baterijskih celic in moč, ki se

porablja na izgubah v vodnikih in drugih prenosnih elementih električne moči .

( )

( ( ))

(2.5)

Tako enačba (2.5) opisuje spremembo energije baterijskega paketa, na katero vplivajo delo

omenjenih sil na delčku poti , sprememba kinetične in potencialne energije vozila,

izkoristki mehanskih in električnih komponent ter poraba moči za ostale električne izgube v

času , ki ga vozilo potrebuje, da prevozi ta delec poti. Za izračun parametrov, ki bodo

vplivali na izbor komponent za vgradnjo, pa bomo enačbo za izračun (2.6) še nekoliko bolj

poenostavili. V tem primeru poenostavitve so vse izgube na električnih komponentah

vključene v električni izkoristek sistema .

( ) ( ( ))

(2.6)

Katerikoli sistem, ki je podvržen znanim fizikalnim veličinam in njihovi transformaciji, lahko

na tak ali drugačen način opišemo s prenosno funkcijo, ki v abstraktnem smislu prikaže

delovanje tega sistema oz. vhodnim veličinam priredi izhodne. V primeru sistema kot je

vozilo, je skoraj nemogoče v eni prenosni funkciji podrobno opisati celotno delovanje. Zato je

bolje, da se omejimo na posamezne sklope, ki se nato smiselno povezujejo med seboj. Tak

način nam omogoča študijo prenosa energije med posameznimi deli vozila z namenom

določitve njihovih osnovnih lastnosti. Če opazujemo posamezne komponente, ki se pojavljajo

v enačbi (2.5), ki smo jo izpeljali v prejšnjem delu, opazimo, da pravzaprav opazujemo

lastnosti posameznega sklopa vozila. Torej je ta enačba dobra osnova za osnovanje takega

modela. Dobra opredelitev tipičnih veličin, vključenih v izračun, oziroma poznavanje

interakcije med njimi, je tako bistvenega pomena za korektno izvedbo izračuna tehničnih

zahtev. V naslednjih poglavjih bo podrobneje predstavljena teoretična opredelitev vplivnih

veličin.

21


2.1.1 Kotalni upor

Kotalni upor koles vozila na trdih površinah povzroča predvsem histereza viskoelastičnih

materialov v pnevmatikah. Ta pojav strnjeno opisuje Gordon McCabe [4], ki pravi, da se

viskoelastični material na obremenitev odzove z elastično deformacijo in viskoznim tečenjem.

Viskozno tečenje je za razliko od plastičnega prisotno pri katerikoli velikosti obremenitve,

čeprav meja tečenja še ni dosežena in je zanj značilno, da generira toploto. Ko obremenitev

preneha, se material povrne v izhodiščno stanje po drugi krivulji na grafu odvisnosti sile

obremenitve od deformacije (Slika 2.1).

Slika 2.1: Histereza viskoelastičnih materialov

Površina, ki jo omejujeta krivulji obremenjevanja in razbremenjevanja, opredeljuje delo, ki ga

material pri tem opravi in se med kotaljenjem avtomobilske pnevmatike odvaja kot toplotni

tok.

Slika 2.2: Stoječa pnevmatika na trdi podlagi

Če povzamemo opredelitev kotalnega upora, ki ga v svojem delu opisujejo M. Ehsani, Y. Gao

in A. Emadi [5], je to sila, ki nasprotuje kotaljenju kolesa. Ta sila se pojavi samo takrat, ko se

kolo kotali, saj je v mirovanju porazdelitev tlaka med pnevmatiko in podlago simetrična glede

na navpičnico, ki gre skozi središče pesta. Tlak je posledica sile , ki deluje na vpetje

kolesa in je odvisna predvsem od sile teže. Po zakonu o vzajemnem učinku podlaga, na kateri

kolo stoji, nanj deluje z nasprotno enako silo z rezultanto , ki je enakomerno razporejena

po stični površini (Slika 2.2). Tako kot je porazdelitev sile simetrična glede na navpičnico

skozi središče, je simetrična tudi deformacija x pnevmatike.

22


Slika 2.3: Kotaljenje pnevmatike po trdi podlagi

Ko se pnevmatika kotali po trdi podlagi (Slika 2.3), se material nad vodilno polovico

kontaktne površine pod obremenitvijo krči in nad drugo polovico, ki ji sledi, vrača v prvotno

obliko, saj obremenitev ni več prisotna. Histereza v viskoelastičnem materialu povzroči

asimetrično porazdelitev sil na kotalno površino. Tlak je zato v vodilni polovici kontaktne

površine večji kot v polovici, ki ji sledi. Posledica tega pojava je, da se rezultanta odziva tal

pomakne nekoliko naprej v smeri kotaljenja. Ekscentričnost te sile glede na center kolesa

ustvarja moment z ročico e, ki nasprotuje kotaljenju kolesa.

Slika 2.4: Kotaljenje pnevmatike po mehki podlagi

Na mehkih podlagah je kotalni upor predvsem posledica deformacije podlage (Slika 2.4).

Odziv podlage je v tem primeru nekoliko kompleksnejši, saj rezultanta odziva podlage

vsebuje tako komponento, ki je posledica viskoelastičnih deformacij, kot komponento, ki

predstavlja nasprotovanje vzpenjanju kolesa preko ugreza v podlago.

V vseh primerih se pojavi moment zaradi pomika prijemališča rezultante odziva podlage

v sprednji del stične površine, ki mu pravimo moment kotalnega upora ter ga lahko

izrazimo z enačbo (2.7):

(2.7)

23


Da se kolo lahko kotali, moramo na center kolesa delovati s silo , ki ustvari nasproten

moment momentu kotalnega upora. Silo izrazimo z enačbo (2.8), v kateri poleg znanih

komponent nastopa tudi efektivni radij pnevmatike .

(2.8)

Komponento sile, ki deluje v središču kolesa in je nasprotno enaka sili , ki jo moramo

ustvariti za premagovanje momenta kotalnega upora, pravimo kotalni upor , spremenljivki

pa koeficient kotalnega upora (enačba 2.9).

(2.9)

Koeficient kotalnega upora je odvisen od materiala in zgradbe pnevmatike, temperature

pnevmatike in podlage, tlaka v pnevmatikah, geometrije vrezanega profila, hrapavosti in

sestave podlage ter prisotnosti tekočine na podlagi. Tipične vrednosti koeficientov kotalnega

upora za različne podlage so predstavljene v tabeli (Tabela 2.1) in so povzete po gradivu

predavanja Dinamika vozil [6].

Tabela 2.1: Tipične vrednosti kotalnih uporov

Pogoji

0,01–0,05 pnevmatika na asfaltu ali betonu

0,035 pnevmatika na makadamski cesti

0,3 pnevmatika na sipkem pesku

Za popisovanje zmogljivosti vozila je dovolj natančna predpostavka, da je koeficient

kotalnega upora konstanten ali da se linearno minimalno povečuje s povečevanjem hitrosti.

Kotalni upor zapišemo z enačbo (2.10), kjer je enak gravitacijskemu pospešku, pa

skupni masi vozila.

(2.10)

24


2.1.2 Aerodinamični upor

Gibanju vozila, ki se premika skozi prostor z določeno hitrostjo, nasprotuje sila, ki je

posledica zračnega upora. V glavnem je sestavljena iz dveh komponent: zračnega upora kot

posledice oblike avtomobila in zračnega upora kot posledice površinskega trenja zračnega

toka, ki obteka vozilo.

Slika 2.5: Aerodinamični upor na vozilo

Objekt, ki ima v smeri gibanja določeno površino, pred seboj odriva zračno maso. Vztrajnost

mase zraka povzroči porast tlaka na to površino. Na drugi strani površine se ravno obratno

pojavi zmanjšanje tlaka. Ti dve področji različnega tlaka ustvarjata rezultirajočo silo, ki

nasprotuje gibanju objekta, kot je vozilo (Slika 2.5).

Drugo komponento aerodinamičnega upora opredeljuje površinsko trenje. Zrak na površini

karoserije vozila se premika skoraj skupaj z vozilom, medtem ko zrak v dovolj oddaljeni

okolici miruje. Med plastmi zraka se zaradi različne hitrosti gibanja pojavi trenje, ki

nasprotuje gibanju vozila.

Aerodinamični upor popisujemo s kvadratno funkcijo hitrosti vozila , zmanjšane za

čelno hitrost vetra , čelne površine avtomobila , gostote zraka in oblike vozila,

ki jo opisuje koeficient zračnega upora v enačbi (2.11).

( ) (2.11)

Tipične vrednosti koeficienta zračnega upora so za cestne avtomobile med 0,30 in 0,35, za

bolj škatlaste oblike celo do 0,45 [6].

25


2.1.3 Upor mehanskih delov prenosa momenta

Mehanske izgube lahko v grobem razdelimo na izgube v kolesnih ležajih, izgube v

menjalniku, izgube v diferencialu in izgube pri prenosu med posameznimi strojnimi

komponentami.

Teoretični izračun mehanskih izgub je preveč kompleksen, da bi ga lahko strnili v krajšem

opisu. Hkrati imamo zaradi nedostopnosti podatkov proizvajalca ali zapletenosti meritev

premalo potrebnih parametrov za natančen izračun, zato na tem mestu ne bo podrobneje

obravnavan. Tipični generatorji izgub pri mehanskem prenosu preko zobnikov so trenje med

zobniki, hidrodinamične izgube (vrtenje zobnikov v olju) in izgube zaradi trenja na tesnilih in

v ležajih. Vse te izgube se sproščajo v obliki toplotnega toka, v končnem izračunu pa jih

lahko prikažemo kot izkoristek pogonske moči, torej jih opazimo kot relativno povišanje

moči, ki se porablja na pogonskem sklopu, vendar ne vpliva na spremembo kinetične ali

potencialne energije.

26


2.1.4 Električne izgube

2.1.4.1 Notranja upornost baterijskega sklopa

Baterijsko celico lahko poenostavljeno ponazorimo v realnem vezju kot napetostni vir z

zaporedno vezanim uporom (Slika 2.6). Kadar skozi celico teče električni tok, se del moči

porablja tudi na notranjem uporu. To se kaže v padcu napetosti na celici, ki je po enačbi

(2.12) tem večji, čim večji tok teče skozi celico. Moč, ki se porablja na uporu, se sprošča v

obliki toplote, ki greje baterijsko celico – enačba (2.13).

(2.12)

(2.13)

Pri vožnji se vpliv izgub na baterijskem sklopu kaže na manjši napetosti, ki jo baterijski paket

lahko zagotavlja pogonskemu sklopu pri višjih obremenitvah in pri manjši količini energije, ki

jo lahko dobavi baterija v primerjavi s tisto, ki smo jo vložili vanjo pri polnjenju. Pri

opazovanju sistema v električnem vozilu lahko o previsokem notranjem uporu baterijskega

sklopa sklepamo pri prevelikih padcih napetosti pri obremenitvah. Običajno je povečanje

notranjega upora povezano s časovnim staranjem ali poslabšanjem izkoristka kemičnih in

fizikalnih procesov v celici zaradi uporabe. Na notranjo upornost močno vpliva tudi

temperatura celice. Pri nižji temperaturi je upornost višja in zato uporabna kapaciteta energije,

shranjene v celici, manjša.

Slika 2.6: Prikaz baterijske celice kot vir napetosti in upor

27


2.1.4.2 Upornost v vodnikih

Del moči se izgubi tudi pri prenosu elektrine po različnih vodnikih. Električni upor vodnika

je sorazmeren z dolžino vodnika l [m] in obratno sorazmeren prečnemu prerezu vodnika

S [ ], kar opisuje enačba (2.14).

(2.14)

Grška črka zeta [

je konstanta, ki označuje specifično upornost vodnika in je odvisna

od vrste snovi, iz katere je vodnik narejen. Moč v enačbi (2.15), ki se pri tem porablja, se

pojavi v obliki toplotnega toka, ki prehaja v okolico oz. se akumulira v vodnikih in drugih

komponentah s poviševanjem notranje temperature.

(2.15)

Tipična vrednost specifične upornosti mehkega bakra, ki sestavlja večino vodnikov,

uporabljenih v električnem vozilu je 0,0175

(po Krautovem strojniškem priročniku

[7]). Upornost pri kovinah narašča s temperaturo, zato ta vrednost velja le za ustaljeno stanje

pri normalnih pogojih.

Pri nadaljnjem izračunu smo izgube v vodnikih zanemarili, saj so v primeru ustreznega

dimenzioniranja elementov relativno majhne v primerjavi z ostalimi, hkrati pa njihova

odvisnost od konfiguracije sistema, ki pred prvo analizo še ni povsem jasna, onemogoča

njihovo določitev.

28


2.1.5 Izgube motornega in krmilnega sklopa

2.1.5.1 Elektromotor

Za elektromotor, ki bo uporabljen v predelanem električnem vozilu, je značilno, da se njegov

izkoristek spreminja v odvisnosti od vrtilne frekvence in obremenitve. Za višjo obremenitev je

izkoristek manjši, enako velja za nižjo vrtilno frekvenco elektromotorja.

Izgube asinhronskega motorja razdelimo na štiri dele (Slika 2.7): izgube v železu ali

magnetne izgube, izgube v bakrenem navitju (proporcionalne kvadratu toka po enačbi (2.15)),

izgube zaradi trenja in ventilacije in dodatne izgube (zaradi stresanih magnetnih polj statorja

in rotorja, višjih harmonskih komponent, prehodnih pojavov itd.) [8].

Slika 2.7: Izgube elektromotorja v odvisnosti od obremenitve [5]

Izgube, ki se pojavijo v statorju, so kvadratno odvisne od toka in upornosti navitja, ki ga

pogojuje material. V rotorju elektromotorja pa nimamo navitja, ampak kratkostično kletko, v

kateri so kovinske palice sklenjene v prevodni obroč. Material palic zopet predstavlja

električno upornost v sistemu, na kateri se porablja moč. Izkoristek rotorja pa je odvisen tudi

od relativnega »zdrsa« (ang. slip) glede na sinhronsko hitrost vrtilnega magnetnega polja

statorja, ki se povečuje z navorom, s katerim rotor obremenimo.

Drugi del izgub predstavljajo izgube v železu. Sestavljene so iz histereznih izgub in izgub,

povezanih z vrtinčnimi tokovi. Te izgube se odvedejo s toplotnim tokom preko ohišja

motorja.

29


Tretji sklop izgub je odvisen predvsem od mehanskih izgub v ležajih, od izgub v zračni reži

med statorjem in rotorjem in morebitnega hlajenja motorja z ventilatorjem.

Zadnjo skupino izgub pa predstavljajo t. i. dodatne izgube, ki jih lahko določimo le z

meritvami. Te pokažejo, da so približno kvadratno odvisne od toka. Mednje štejemo tiste, ki

so posledica oblike navitja statorja, razmerje med dolžino rotorja in širino zračne reže, izgube,

ki nastanejo zaradi varjenja posameznih delov motorja med sabo in še nekaj drugih.

Z ustreznim oblikovanjem motorja je moč posamezne izgube zmanjšati, vendar jih

popolnoma ne moremo odpraviti, ker so odvisne od konstrukcijskih poenostavitev idealnega

modela, brez katerih je ekonomska upravičenost razvoja in izdelave manjša.

2.1.5.2 Krmilnik motorja

Krmilnik motorja običajno deluje s precej visokim izkoristkom (nad 90 %, pogosto tudi nad

95 %). Izgube se pojavljajo pri pretvorbi enosmerne napetosti v izmenično preko

polprevodniških elementov kot tudi v notranjih električnih povezavah. Običajno se pri

opazovanju sistema izgube elektromotorja in krmilnika združi in smatra kot celota, saj so med

seboj do neke mere povezane.

30


2.1.6 Potencialna energija

Kadar vozilo vozi navzgor ali navzdol po klancu, se mu spreminja potencialna energija. Pri

vožnji navzgor se povečuje, pri vožnji navzdol se zmanjšuje. Povečanje potencialne energije

vozila je enako delu sile , ki je potrebna, da vozilo vozi v povprečni klanec. Določa ga

višinska razlika med opazovanima točkama poti, če predpostavimo, da se kinetična energija

ne spreminja in na vozilo ne deluje nobena druga sila upora.

Slika 2.8: Sile na klancu

Spremembo potencialne energije lahko zapišemo kot razliko absolutne vrednosti

potencialne energije med dvema opazovanima točkama poti z višinama in po enačbi

(2.16).

( ) (2.16)

Na Sliki 2.8 vidimo, da na vozilo med vožnjo v klanec deluje sila upora klanca , ki je

komponenta sile teže, ki je vzporedna s cestiščem. Velikost te sile lahko izračunamo po

enačbi (2.17), kjer je a kot naklona cestišča, pa sila teže vozila.

( ) ( ) (2.17)

Za spremembo potencialne energije vozila mora pogonski sklop na cestišče delovati z

nasprotno enako silo . Spremembo potencialne energije potemtakem lahko enačimo z

opravljenim delom sile na opazovanem odseku poti (enačba 2.18).

( ) (2.18)

Izraza v enačbah 2.16 in 2.18 sta si podobna, vendar zahteva vsak svojo metodo merjenja za

ugotavljanje vrednosti spremenljivk, ki nanju vplivajo. Če imamo v vozilo vgrajen žiroskop,

lahko merimo naklon cestišča, po katerem vozimo. Če hkrati merimo prevoženo razdaljo,

lahko spremembo potencialne energije izračunamo po enačbi (2.18). Če te možnosti nimamo,

moramo poznati višinski profil cestišča za izračun po enačbi (2.16).

Pomembno je poudariti, da pri vožnji v klanec s pridobivanjem potencialne energije v vozilih

z MNZ porabljamo energijo, shranjeno v gorivu, vendar pri vožnji navzdol te energije ne

vrnemo v zalogo, ampak se preko uporov in zaviranja pretvori v toploto. Pri EV lahko del te

energije povrnemo z regeneracijo.

31


2.1.7 Kinetična energija

Kinetična energija vozila pove, koliko energije je shranjene v vztrajnosti mase opazovanega

telesa. Je premo-sorazmerna s kvadratom hitrosti vozila in njegovo maso ter jo v

splošnem lahko zapišemo, kot prikazuje enačba (2.19).

(2.19)

Spremembo kinetične energije med dvema točkama na poti lahko zapišemo kot razliko

absolutnih vrednosti kinetične energije v teh dveh točkah (enačba 2.20) oz. kot delo sile

pospeševanja (ali zaviranja), ki ga je opravila na opazovanem delcu poti, če predpostavimo,

da ni drugih zunanjih sil, ki delujejo na opazovani sistem (enačba 2.21).

( )

(2.20)

(2.21)

V prvem primeru moramo za celoten popis spremembe kinetične energije poznati hitrostni

profil vožnje po opazovani poti, v drugem primeru, ki ga opisuje enačba (2.20), pa moramo

poznati vrednosti pospeška. Metoda, ki si jo izberemo, je tako odvisna od spremenljivk, ki so

nam na voljo in njihove natančnosti.

Če predpostavimo, da se je vsa energija, ki smo jo porabili za pospeševanje, pri zaviranju

vrnila v zalogo, bi se ob enakih začetnih in končnih pogojih absolutna vrednost kinetične

energije na začetku in na koncu vožnje morala ohraniti. Seveda je v tem primeru potrebno

predpostaviti tudi, da na vozilo ne deluje nobena druga sila kot ta, ki vozilo pospešuje ali

zavira. V realnosti moramo poleg uporov upoštevati, da pri običajnih vozilih kinetično

energijo, pridobljeno s pospeševanjem, pri zaviranju enostavno pretvorimo v toploto preko

trenja v zavorah, del pa jo porabijo sile uporov, ki delujejo na vozilo vedno, ko se premika. Za

električna vozila (EV) velja, da del zavorne energije lahko povrnemo s pomočjo

regenerativnega zaviranja, ki bo podrobneje opisano v naslednjih poglavjih.

32


2.1.8 Regenerativno zaviranje

Vozilu se pri pospeševanju povečuje kinetična energija, pri vožnji v klanec pa potencialna. To

povečanje je enako delu sile, ki ga poganja in jemlje potrebno energijo iz zaloge goriva. Pri

običajnih avtomobilih z MNZ pri zaviranju v to zalogo ne moremo vrniti goriva, ki smo ga

porabili za pospeševanje, saj motor ne omogoča povratnega procesa. Zato torej vso shranjeno

energijo pri zaviranju sprostimo v okolico preko trenja v zavorah. S stališča porabe goriva je

to velika škoda, saj kljub delu zunanjih uporov, ki pomagajo zavirati vozilo, ostane na voljo

precej energije, ki jo enostavno zavržemo.

V preteklosti se je uveljavilo kar nekaj uspešnih poskusov mehanske regeneracije energije pri

zaviranju. Eden od njih je shranjevanje energije v vrtilno količino težkega (ali hitro vrtečega)

vztrajnika, ki je s svojim pospeševanjem preko sklopke ustvaril zavorni moment na kolesa, pri

pospeševanju pa se je shranjena energija zopet sprostila preko pogonskega momenta in

zmanjševanja vrtilne frekvence diska.

Ena pomembnih značilnosti EV je, da elektromotor lahko deluje tako v pogonskem kot

generatorskem načinu, če to omogočata kompatibilni krmilnik in mehanski zavorni sistem, ki

mora biti nekoliko prilagojen novi razporeditvi zavorne moči. Elektromotor v generatorskem

načinu delovanja mehansko moč, ki jo ustvarja premikanje vozila, pretvarja nazaj v električno

in polni baterijski sklop. V primeru, da krmilnik to omogoča, je možno zavorno moč regulirati

zvezno, tako kot pri pospeševanju, in na tak način regenerirati relativno velik odstotek

energije, ki je na voljo za dani sistem.

Regenerativno zaviranje ima nekaj omejitev, ki jih je vredno omeniti. Pri hitrem zaviranju se

v kratkem času sprosti ogromno energije, kar pomeni visoko moč zaviranja. Baterijski paket

je običajno navzgor varnostno omejen s polnilnim tokom, zato ne moremo shraniti tako velike

količine energije v tako kratkem času. Za ta namen se lahko uporabljajo superkondenzatorji,

ki sicer nimajo velike kapacitete, imajo pa lastnost, da se jih da zelo hitro napolniti. Shranjeno

energijo lahko po zaviranju preko elektronskega regulacijskega sistema počasneje predajo

baterijskemu paketu. Problem hitrega zaviranja z regeneracijo je tudi neenakomerna

razporeditev zavorne moči na vsa štiri kolesa, saj zavirajo samo pogonska kolesa (v primeru

dvokolesnega pogona). Tako v slabših vremenskih pogojih obstaja nevarnost

nekontroliranega zdrsa, še posebej v primeru pogona na sprednja kolesa, kjer je potrebno

dodatno zavirati z zavorami na zadnjih kolesih za zagotavljanje longitudinalne stabilnosti, pri

vožnji v zavoj pa je potrebno z zavorami dodatno preprečevati zdrsavanje manj obremenjenih

koles. Druga omejitev nastopi, če se odpeljemo z vrha klanca v dolino s polno napolnjenimi

baterijami. Energije, ki se sprošča pri zaviranju, tako ne moremo več shranjevati v baterijski

paket in regenerativno zaviranje se izklopi ali pa zavorno moč porabljamo na dodatnem

električnem uporu, ki ga lahko dogradimo sistemu.

Glede na izkušnje uporabnikov EV, ki so se na seminarju o predelavi EV [9] opredelili okoli

vprašanja o tem, koliko uporaba regeneracije vpliva na celoten doseg vozila, lahko

predpostavimo stopnjo regeneracije med 10 % in 20 %, kar pomeni, da v realnosti lahko v

baterijski paket vnesemo 10–20 % zavorne energije, ki se sprošča na kolesih pri zaviranju.

33


2.2 Lastnosti vozil za predelavo

V naslednjih tabelah bodo podani tehnični podatki za 3,5 tonsko vozilo za prevoz osem oseb

in voznika, ki bi bilo glede na zahteve primerno za predelavo na električni pogon.

2.2.1 Renault Trafic

V spodnjih dveh tabelah (Tabela 2.2, Tabela 2.3) so zbrani tehnični podatki za kombinirani

vozili Renault Trafic Osebni. Tip prvega vozila, katerega podatki so zbrani v tabeli 2.2, je

Authentique, tip drugega vozila pa Grand Authentique. Vozili se med seboj razlikujeta v

višini in dolžini.

Tabela 2.2: Tehnični podatki za vozilo Renault Trafic osebni Authentique dCi 90 (vir: [10])

Mase

Masa vozila 1912 kg

Največja dovoljena masa 2890 kg

Upor

Koeficient zračnega upora 0,36

Motor (dizel)

Največja moč 66 kW (3500 vrt/min)

Največji navor 260 Nm (1500 vrt/min)

Število prestav 6

Poraba Goriva (dizel)

Mestna Vožnja 8,1 l/100km

Izven mestna vožnja 5,8 l/100km

Kombinirana vožnja 6,7 l/100km

Dimenzije

Višina 1940 mm

Širina 1904 mm

Dolžina 4782 mm

Ostalo

Število sedežev 9

Dimenzije pnevmatik 205/65 R16

Cena

Cena brez DDV 16.550€ (Priloga 21)

34


Tabela 2.3: Tehnični podatki za vozilo Renault Trafic osebni Grand Authentique dCi 115 (vir: [10])

Mase

Masa vozila 1907 kg


Upor


Motor (dizel)



Število prestav 6

Poraba Goriva (dizel)




Dimenzije

Višina 1940 mm

Širina 1904 mm

Dolžina 5182 mm

Ostalo

Število sedežev 9

Dimenzije pnevmatik 205/65 R16

Cena


35


2.2.2 Citroen Jumper

V spodnjih dveh tabelah (Tabela 2.4 in Tabela 2.5) so zbrani podatki za kombinirani vozili

Citroen Jumper Kombi. Dimenzije vozil so iste, vozili se razlikujeta le v največji dovoljeni

masi (NDM). Prvo vozilo tip Club je težje (Tabela 2.4), saj ponuja za potnike večje udobje v

vožnji (ločeni sedeži), njegova največja dovoljena masa pa je manjša. Drugo vozilo, tip

Confort (Tabela 2.5), bi bilo zaradi manjše mase praznega vozila (boljša avtonomija) in večje

NDM primernejše za predelavo (večja masa baterijskega sklopa).

Tabela 2.4: Tehnični podatki za vozilo Citroen Jumper Kombi 30 L1H1 Club HDi 110 BVM6 (vir: [11])

Mase

Masa vozila 2275 kg


Največja masa prikolice brez zavor 750 kg

Upor


Motor



Število prestav 6

Prestavna razmerja (skupaj z diferencialom)

1. prestava 3,727 (19,5)

2. prestava 1,952 (10,21)

3. prestava 1,29 (6,75)

4. prestava 0,875 (4,58)

5. prestava 0,673 (3,52)

6. prestava 0,585 (3,06)

Poraba Goriva




Dimenzije

Višina 2254 mm

Širina 2508 mm

Dolžina 4963 mm

Ostalo

Število sedežev 9

Dimenzije pnevmatik 215/70 R 15 C

Cena


36


Tabela 2.5: Tehnični podatki za vozilo Citroen Jumper Kombi 33 L1H1 Confort HDi 110 BVM6 (vir: [11])

Mase

Masa vozila 2010 kg



Upor


Motor



Število prestav 6

Prestavna razmerja (skupaj z diferencialom)

1. prestava 3,727 (19,5)

2. prestava 1,952 (10,21)

3. prestava 1,29 (6,75)

4. prestava 0,875 (4,58)

5. prestava 0,673 (3,52)

6. prestava 0,585 (3,06)

Poraba Goriva




Dimenzije

Višina 2254 mm

Širina 2508 mm

Dolžina 4963 mm

Ostalo

Število sedežev 9


Cena


37


2.2.3 Bilanca mase komponent

V tabeli (Tabela 2.6) je prikazan izračun ocenjene mase odvečnih komponent, ki bodo

odstranjene med predelavo vozila z motorjem na notranje zgorevanje. V naslednji tabeli

(Tabela 2.7) pa je prikazan izračun dovoljene mase električnih komponent, ki bodo vgrajene

med predelavo. Na podlagi razlike med največjo dovoljeno maso vozila, maso obremenjenega

vozila (Tabela 1.2 in Tabela 1.3) in maso odvečnih komponent (Tabela 2.6) je izračunana

skupna dovoljena masa električnih komponent. Nadalje smo na podlagi mase električnega

pogona in ostalih komponent izračunali največjo dovoljeno maso baterijskega paketa

električnega vozila. Vozilo 1 predstavlja kombinirano vozilo Citroen Jumper Kombi 30L1H1,

vozilo 2 Citroen Jumper Kombi 33L1H1, vozilo 3 Renault Trafic osebni Authentique in

vozilo 4 Renault Trafic osebni Grand Authentique.

Tabela 2.6: Ocenjena masa odvečnih komponent predelanega vozila

Komponenta Masa

Motor (brez menjalnika) 130 kg

Rezervoar (z gorivom) 90 kg

Izpušni sistem 35 kg

Skupaj 255 kg

Tabela 2.7: Ocenjena masa električnih komponent za vgradnjo v predelano vozilo

Vozilo 1 Vozilo 2 Vozilo 3 Vozilo 4

Masa vozila (z voznikom) [kg] 2275 2010 1912 1907

Odvečne komponente [kg] 255 255 255 255

SKUPAJ [kg] 2020 1755 1657 1652

Masa bremena (8 potnikov + 80kg opreme) [kg] 720 720 720 720

Največja dovoljena masa [kg] 3150 3300 2890 3055

Dovoljena masa električnih komponent [kg] 410 825 513 683

Elektromotor in krmilnik [kg] * 65 65 65 65

Ostalo (konstrukcija, kabli, črpalke, pretvornik,

polnilec...) [kg] 100 100 100 100

Baterije [kg] 245 660 348 518

*Upoštevana masa tipične konfiguracije motor in krmilnik

38


2.3 Podatki za preračun

Na podlagi ugotovitev in meritev iz prvega dela je potrebno določiti tehnične lastnosti

komponent električnega vozila kot so: potreben navor elektromotorja, kapaciteta baterijskega

sklopa, potrebna moč polnilcev baterijskega paketa, moč enosmernega pretvornika in moč

grelnega sistema potniškega prostora. V tabeli (Tabela 2.8) so prikazani parametri

kombiniranega vozila, ki bodo uporabljeni v nadaljnjih preračunih.

Tabela 2.8: Podatki za preračun parametrov predelanega kombiniranega vozila

Idrijsko Posočje

Sezona prevozov Marec - November Marec - Oktober

Največja dolžina posameznega

prevoza

45 km 32 km

Največje število dnevnih

prevozov

2 2 (+2 brez prikolice)

Najdaljša dnevna pot 90 km 64 (128) km

Možnost vmesnega polnjenja DA DA (1 ura)

Radij koles 0,34 m 0,34 m

Največji trenutni naklon poti 19 % 34 %

Največji povprečni naklon poti 5,4 % 5,8 %

Povprečna hitrost 26,6 km/h 49,9 km/h

Čelna površina vozila (Avoz) 5,65 m2 6,33 m

2 (5,65 m

2

brez prikolice)

Koeficient zračnega upora (Czu) 0,4 0,4

Koeficient kotalnega upora (Cku) 0,02 0,02

Koeficient mehanskih izgub

(kmizg)

0,9 **

0,9 **

Koeficient električnih izgub (keizg) 0,8 **

0,8 **

Gostota zraka (ρ) 1,2 kg/m3 *

1,2 kg/m3

*

Masa obremenjenega vozila

(mvoz)

2810 kg 3480 kg

*pri temperaturi 20 °C in tlaku 101.325 kPa

**pri nominalni obremenitvi

39


2.4 Specifična poraba

2.4.1 Izračun

Izračun je sestavljen iz dveh delov: poraba energije pri povečevanju hitrosti in poraba ter

regeneracija energije pri zmanjševanju hitrosti. Algoritem, ki smo ga pripravili na podlagi

predstavljenih teoretičnih predpostavk, iz izmerjenih podatkov izloči in računsko obdela del,

kjer se kinetična in potencialna energija povečujeta (za kar je potrebno vlagati delo). Vloženo

delo izračunamo z upoštevanjem kinetične in potencialne energije, poleg tega pa upoštevamo

še delež za premagovanje zračnega in kotalnega upora ter sistemskih izgub. Nasprotno se v

primeru zmanjševanja hitrosti ali vožnji po klancu navzdol kinetična in potencialna energija

zmanjšujeta, razliko med kinetično, potencialno energijo in ostalimi upori, ki zavirajo vozilo,

pa lahko izkoristimo z regeneracijo (polnjenje baterij). Pri tem upoštevamo tudi izkoristke

električni delov (generator, baterije), ki zmanjšujejo stopnjo regeneracije.

Zanima nas količina energije, ki se potroši, in ne hitrost s katero jo trošimo (kar predstavlja

moč vozila). Pri končnem izračunu potrebne zaloge energije smo upoštevali varnostni faktor

velikosti 10%, kar nam omogoča nekaj svobode pri interpretaciji rezultatov in dopušča

možnost napake.

2.4.2 Rezultati

V prvem stolpcu razpredelnice (Tabela 2.9) je prikaz rezultatov izračuna potrebne energije za

prevoz posamezne poti polno obremenjenega kombiniranega vozila. V drugem stolpcu je

prikazana dolžina posamezne poti, v tretjem pa smo porabljeno energijo na posamezni poti

normirali tako, da ima vozilo domet vsaj 100 km. Pot Trnovo-Bovec-Trnovo je iz stališča

porabe energije najbolj zahtevna. K temu prispeva relativno velik naklon poti skupaj z

razmeroma visoko hitrostjo potovanja, saj gre za glavno cesto med Bovcem in Kobaridom

(hitrost omejena na 50 km/h v naselju in 90 km/h izven). Rezultati zadnjega stolpca

predstavljajo porabljeno energijo praznega vozila z voznikom in upoštevano dodatno maso

baterijskega sklopa za domet 100 km. Ti rezultati služijo kot referenca za validacijo

izračunane porabe. V vseh izračunih je upoštevana 10% varnost.

Tabela 2.9: Porabljena energija na posamezni poti in potrebna kapaciteta baterijskega sklopa za 100 km dometa

Vrsta poti Porabljena

energija

Prevožena

razdalja

Potrebna kapaciteta

za domet 100 km pod

istimi pogoji

Potrebna kapaciteta

za domet 100 km

praznega vozila

Trnovo-

Bovec-Trnovo

22,4 kWh 30,5 km 73,4 kWh 53,6 kWh

Bovec-

Lepena-Bovec

12,9 kWh 17,95 km 71,9 kWh 52,1 kWh

Idrijsko 11,9 kWh 31,4 km 37,8 kWh 33,1 kWh

40


V naslednji razpredelnici (Tabela 2.10) smo na podlagi simulacije največjega števila realnih

prevozov dnevno izračunali porabljeno energijo. V primeru Posočja smo upoštevali, da

prevozimo dvakrat tipično pot, ko je kombinirano vozilo polno obremenjeno, predvideli pa

smo tudi uporabo vozila med čakanjem raftarjev. Vozilo dnevno poleg tipične poti med

čakanjem še dvakrat prevozi isti profil poti. V eno smer je v vozilu samo voznik (masa vozila

2090 kg), v drugo smer pa so z njim prisotni še potniki (masa vozila 2730 kg). V primeru

Idrijskega pa smo upoštevali, da dvakrat polno obremenjeni prevozimo izmerjeno pot, te

vrednosti pa smo nato normirali na opredeljeno predlagano pot dolžine 45 km (ki je nismo

mogli prevoziti zaradi poškodovanega cestišča).

Tabela 2.10: Potrebna kapaciteta baterij simuliranih poti

Profil poti Porabljena energija Skupno število kilometrov

Trnovo-Bovec 77,2 kWh 121,83 km

Bovec-Lepena 44,6 kWh 71,81 km

Idrijsko – izmerjena pot 23,8 kWh 62,8 km

Idrijsko – predlagana pot 34,1 kWh 90 km

Pri primerjavi rezultatov, ki zadostujejo pogojem v projektni nalogi (doseg 100 km) in tistih

ki opredeljujejo porabo na podlagi specifične uporabe vozil konkretnih prevoznikov, smo

določili največje vrednosti, ki določujejo potrebno kapaciteto baterijskega sklopa. Predelano

električno vozilo za prevoz oseb po Idrijskem mora imeti kapaciteto baterij vsaj 37,8 kWh, da

lahko doseže vsaj 100 km z enim polnjenjem in hkrati zadosti potrebam prevoznika. Po drugi

strani pa mora imeti kombinirano vozilo za prevoz raftarjev ob reki Soči kapaciteto vsaj

77,2 kWh za doseganje vsaj 100 km dometa in da hkrati zadostuje zahtevam prevoznikov.

Ker je vozilo možno med postanki polniti, kot je to v primeru Posočja, lahko kapaciteto

baterijskega paketa zmanjšamo. V tem primeru je kapaciteta, ki zadostuje zahtevam

prevoznikov manjša za vrednost: moč polnilcev x število ur polnjenja (Posočje: 77,2 kWh –

[10 kW polnilec * 1 ura] = 67,2 kWh).

41


2.4.3 Validacija rezultatov

Kalkulacije potrebnih parametrov vozil so podkrepljene tudi s podatki pridobljenimi iz

serijskega električnega vozila Nissan Leaf. Le ta za tipično progo v Posočju (med Lepeno in

Trnovim na Soči) porabi približno 17 kWh energije za 100 prevoženih kilometrov. V tabeli so

predstavljeni parametri simulacijskega modela, pridobljeni iz tehničnih podatkov za vozilo

Nissan Leaf [12]. Brez upoštevanja 10 % računske varnosti je izračunana poraba vozila z

enakim simulacijskim modelom kot pri računanju dosega kombiniranega vozila za 100 km

dometa z upoštevanim profilom poti Lepena-Bovec-Trnovo ob Soči 17,2 kWh. Dejanska

poraba se z izračunano skoraj popolnoma ujema.

Tabela 2.11: Računski parametri Nissan Leaf


Čelna površina vozila (Avoz) 2,74 m2

Koeficient zračnega upora (Czu) 0,29

Koeficient kotalnega upora (Cku) 0,01

Koeficient mehanskih izgub (kmizg) 0,9 **

Koeficient električnih izgub (keizg) 0,9 **

Gostota zraka (ρ) 1,2 kg/m3

*

Računska masa vozila (mvoz) 1600 kg

*pri temperaturi 20 °C in tlaku 101.325 kPa

**pri razmeroma majhni obremenitvi upoštevane vrednosti rezultirajo v 80 % sistemskem

izkoristku, ki jo podaja proizvajalec tega vozila (testiranje je potekalo pri neobremenjenem

vozilu, študija pa predvideva polno obremenjeno kombinirano vozilo, pri katerem je potrebno

predpostaviti slabši izkoristek sistema)

Slika 2.9: Porabljena energija električnega vozila Nissaf Leaf na testu

42


2.5 Moč pogona

2.5.1 Izračun

Z odvajanjem enačbe (2.6) po času določimo trenutno moč pogona, kar ponazarja enačba

(2.22). Hitreje kot trošimo energijo, večja je moč. Moč je negativna, kadar energijo

porabljamo, in pozitivna, kadar jo regeneriramo.

( )

(2.22)

Diferencial hitrosti je v resnici trenutni pospešek (ali pojemek za negativne vrednosti) vozila,

ki vpliva na spreminjanje te hitrosti. Opazimo, da je moč, ki se porablja za spreminjanje

kinetične energije vozila, odvisna od pospeševanja vozila z maso mvoz pri povprečni hitrosti v

opazovanem časovnem intervalu (ker gre za majhen časovni interval, lahko uporabimo izraz

trenutna hitrost). Moč za spreminjanje potencialne energije je poleg sile teže odvisna tudi od

vertikalne hitrosti (to opredelita naklon cestišča in horizontalna hitrosti). Ostane še delež

povečanja pogonske moči, ki je potreben za premagovanje sistemskih uporov, ki ga lahko pri

izračunu mehanske moči zmanjšamo za delež, ki ga prispevajo električne izgube. Pri izračunu

električne moči pa moramo ta delež upoštevati. Če enačbo (2.22) nekoliko poenostavimo,

dobimo osnovni enačbi za izračun absolutne moči pogonskega (2.25) in baterijskega (2.24)

sklopa (predznak za njuno opredelitev ni relevanten – predpostavimo, da vse sile delujejo v

isto smer).

(2.23)

(2.24)

(2.25)

Moč elektromotorja , ki je glavni element pogonskega sklopa, se določi z njegovim

navorom in vrtilno frekvenco. Ti dve spremenljivki sta pogojeni s prenosnim sistemom vozila

(menjalnik, diferencial). Enačba opredeljuje povezavo moči, ki jo mora pogonski slop

zagotoviti med vožnjo, in osnovnih karakteristik motorja.

43


(2.26)

Vrtilni moment elektromotorja in vrtilna frekvenca se preko menjalnika oziroma

večstopenjskega reduktorja s prestavnim razmerjem prenašata na pogonska kolesa.

Pogonski vrtilni moment na kolesih preko ročice, ki jo predstavlja radij kolesa ,

ustvari silo . Ta sila pospešuje vozilo ali vzdržuje njegovo hitrost , pri

regenerativnem zaviranju pa ustavlja vozilo. Moč elektromotorja je tako enaka pogonski moči

vozila.

2.5.2 Predpostavke

Kot merilo za določitev nominalnih lastnosti motorja smo predpostavili končno hitrost 90

km/h na ravnem predelu (zahteva študije). Pri tej hitrosti vozilo s predvidenimi lastnostmi

doseže ravnotežje sile pogona in sile uporov pri trajnem toku skozi navitje motorja. Poleg

končne hitrosti smo kot merilo upoštevali tudi hitrosti vozila pri vožnji v klanec z različnimi

nakloni (5 - 20 %), vendar le informativno, saj predvidene poti ne zahtevajo visokih hitrosti

pri vožnji v klanec. Poleg tega je bil pogoj za izbiro motorja tudi to, da je vozilo zmožno iz

mesta speljati v največji možni klanec, na katerega lahko naleti na izbranih poteh. Za

speljevanje smo predpostavili uporabo kratkotrajnega maksimalnega momenta motorja, ki je

pri elektromotorjih lahko več kot 2-krat višji od nazivnega, saj izračunani maksimalni nakloni

nastopajo le na zelo kratkih odsekih poti (do nekaj 10 m).

44


2.5.3 Rezultati

2.5.3.1 Moč in navor elektromotorja

Glede na teoretične predpostavke smo izračunali krivulje najmanjše moči, ki jo mora

pogonski sklop zagotoviti za doseganje želenih hitrosti za različne naklone cestišča. Moč

pospeševanja vozila bo pri realni vožnji večja, kot je prikazana na grafu (Graf 2.1), saj bo

poleg trajne moči pogonski sklop omogočal tudi kratkotrajno, ki pa zaradi možnosti

pregrevanja motorja ni upoštevana v izračunu konstantnih vrednosti.

Graf 2.1: Graf pogonske moči v odvisnosti od hitrost za različne naklone cestišča - Posočje

Graf 2.2: Graf pogonske moči v odvisnosti od hitrost za različne naklone cestišča - Idrijsko

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

po

gon

ska

mo

č [k

W]

hitrost [km/h]

klanec 0%

klanec 5%

klanec 10%

klanec 15%

klanec 20%

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

po

gon

ska

mo

č [k

W]

hitrost [km/h]

klanec 0%

klanec 5%

klanec 10%

klanec 15%

klanec 20%

45


Kot vidimo, se izračuna minimalnih potrebnih moči za doseganje končne hitrosti 90 km/h za

primer Posočja in za Idrijsko precej razlikujeta. V primeru Posočja potrebujemo najmanj 45,3

kW, na Idrijskem pa bi pogonski sklop moral zagotoviti vsaj 28,8 kW. Razlika je posledica

prednje površine in računske mase, ki je za vozilo v Posočju znatno višja (Tabela 2.8). Masa

pri tem vpliva zgolj na linearni del enačbe krivulje in na končni rezultat vpliva manj kot

prednja površina vozila, ki povečuje kubični del te enačbe.

Največji navor smo določili na podlagi zahtev pri speljevanju v izredno strmih odsekih poti,

ki pa v dolžino ne merijo več kot nekaj 10 m (strm ovinek). Največji navor elektromotorja je

potrebno omejiti s primerno nastavitvijo krmilnika, da ne preseže tistega, za katerega je

menjalnik dimenzioniran (ocenimo ga lahko glede na največji moment motorja z notranjim

zgorevanjem).

Navor na kolesih, ki ga mora pogonski sklop zagotoviti, da 3480 kg vozilo (Posočje) spelje v

34 % klanec pri polmeru kolesa 0,34 m, je najmanj 3736 Nm. Če predpostavimo prestavno

razmerje prve prestave predlaganega kombiniranega vozila 19,5, mora elektromotor doseči

stojni navor vsaj 192 Nm. Pri enakem vozilu z maso 2810 kg (Idrijsko) bi elektromotor za

speljevanje v 19 % klanec potreboval zgolj 90 Nm kratkotrajnega navora.

V spodnji tabeli (Tabela 2.12) so predstavljene vrednosti nazivne moči in maksimalnega

navora elektromotorja z upoštevano 10 % varnostjo zaradi dodatne mase, ki jo dodajo različni

baterijski paketi.

Tabela 2.12: Parametri elektromotorja

Posočje Idrijsko

Nazivna moč elektromotorja 50 kW 32 kW

Največji kratkotrajni navor >211 Nm >99 Nm

Elektromotor je potrebno izbrati tako, da pri najvišjih dovoljenih vrtljajih menjalnika

izbranega vozila v določeni prestavi doseže navor za vožnjo pri želeni hitrosti. Tako bi moral

elektromotor s trajno močjo 50 kW za vožnjo predvidenega vozila v Posočju pri hitrosti 90

km/h zagotavljati vsaj 101 Nm navora pri vrtilni frekvenci 4740 vrt/min. Pri tem bi vozili v

tretji prestavi (prestavno razmerje 6,75). Če bi vozili v četrti (prestavno razmerje 4,58), bi

moral elektromotor pri 3216 vrt/min zagotoviti vsaj 148 Nm navora. Vrednosti za vse

prestave za Idrijsko in Posočje so prikazane v tabelah (Tabela 2.13, Tabela 2.14).

46


Tabela 2.13: Najmanjši potrebni navor za doseganje končne hitrosti za različne prestave – Posočje

Prestava Prestavno

razmerje

Vrtilna frekvenca

pri najvišji hitrosti

[1/min]

Najmanjši

potrebni navor

[Nm]

1. 19,50 13692 35

2. 10,21 7169 67

3. 6,75 4740 101

4. 4,58 3216 148

5. 3,52 2472 192

6. 3,08 2163 221

Tabela 2.14: Najmanjši potrebni navor za doseganje končne hitrosti za različne prestave - Idrijsko

Prestava Prestavno

razmerje

Vrtilna frekvenca

pri najvišji hitrosti

[1/min]

Najmanjši

potrebni navor

[Nm]

1. 19,50 13692 22

2. 10,21 7169 43

3. 6,75 4740 64

4. 4,58 3216 95

5. 3,52 2472 124

6. 3,08 2163 141

Prva in druga prestava (označeno z rdečo) nista primerni za vožnjo pri končni hitrosti, saj se

menjalnik vrti prehitro, kar lahko pri daljšem obratovanju vodi v okvaro oziroma bi se pri taki

uporabi življenjska doba precej skrajšala.

2.5.3.2 Moč baterijskega sklopa

Predstavljeni rezultati (Tabela 2.15) na podlagi enačb, opisanih v teoretičnem delu, opredelijo

trajno moč, ki jo mora zagotavljati baterijski sklop za napajanje predvidenega pogonskega

sklopa. Moč je za faktor nominalnega električnega izkoristka sistema (0,8) večja kot trajna

moč pogonskega sklopa. Kratkotrajno moč pogonskega sklopa je potrebno pri kalibraciji

vozila nastaviti tako, da ne bo presegla kratkotrajne moči, ki jo lahko zagotovi baterijski

sklop.

Tabela 2.15: Nazivna moč baterijskega paketa

Posočje Idrijsko

Nazivna moč baterijskega sklopa 62,5 kW 40 kW

47


2.6 Polnjenje

Polnjenje električnega vozila je predvideno ponoči, ko vozilo miruje, poleg tega pa je cena

elektrike nižja. V primeru polnjenja od 22:00 do 6:00 znaša skupni čas 8 ur. Ker je izračunana

kapaciteta baterije 77 kWh, moramo za polnjenje obvezno uporabiti trifazni polnilec z

najmanjšo močjo 10 kW. V tem primeru je možno baterijo napolniti v osmih urah. Uporaba

enofaznega polnilca s tako močjo ni običajna, saj bi bila obremenitev na fazni priključek

prevelika za večino odjemalcev. Možno pa je namesto trifaznega polnilca uporabiti tri

enofazne polnilce in jih ustrezno električno povezati (3x3,3 kW).

Pri polnilcih je poleg moči polnjenja pomembna tudi instalirana moč odjemnega mesta

električne energije oz. največji dopusten fazni električni tok. Pri uporabi 10 kW polnilca je

možno vozilo polniti povsod, kjer so za zaščito uporabljene 16 ali več amperske varovalke. V

primeru uporabe trifaznega polnilca z močjo od 10 - 17 kW pa morajo biti uporabljene

varovalke z največjimi dopustnimi tokovnimi obremenitvami 25 A.

Za pocenitev sistema je možno uporabiti enofazni 3 kW polnilec, ki pa bi paket kapacitete

38 kW ur polnil približno 12 ur. S tem bi se polnjenje podražilo, saj bi morali polniti tudi v

času višje tarife. Hkrati je ta metoda manj primerna za Posočje zaradi previsoke kapacitete

baterijskega paketa. Vseeno se nam zdi smiselno v vozilo vgraditi tudi enofazni polnilec, če

trifazni ne omogoča enofaznega polnjenja pri nižji moči, saj s tem povečamo število

primernih polnilnih mest.

Tabela 2.16: Parametri polnilca

Kapaciteta 77 kWh 38 kWh

Najmanjša Moč 10 kW 3 kW

Čas polnjenja 8 ur 13 ur

Tip Trifazni polnilec (ali 3x enofazni polnilec) Enofazni polnilec

2.6.1 Gretje potniškega prostora

Kljub temu, da se bodo vozila uporabljala v toplejšem obdobju - od marca do oktobra, je

priporočena vgradnja grelnih teles. Ker električni grelci vplivajo na domet vozila, je

priporočena uporaba grelcev na etanol ali plin, ki so relativno varčni, hkrati pa imajo zelo

nizek ogljični odtis. Grelci naj dosegajo moč gretja vsaj 3 kW. Poleg udobja pa grelna telesa,

vgrajena v prezračevalni sistem, zadostijo potrebi po odroševanju vetrobranskih stekel, kar je

poleg praktične uporabnosti tudi homologacijska zahteva.

48


2.6.2 Moč 12 V sistema

Ocenjena poraba energije v 12 V avtomobilskem sistemu, ki je prikazana v razpredelnici

(Tabela 2.17), opredeljuje najmanjšo moč enosmernega pretvornika. Pretvornik skrbi za

napajanje 12 V akumulatorja s pretvorbo visoke napetosti baterijskega sklopa. Njegova vršna

moč in kapaciteta akumulatorja pa zagotavljata potrebno napajanje tudi ob višji porabi

(dodatne luči v kabini, cigaretni vžigalnik itd.). Enosmerni pretvornik bo glede na oceno

moral zagotoviti vsaj 400 W trajne moči.

Tabela 2.17: Porabniki energije 12V sistema

Porabnik Ocenjena trajna moč

Luči in signalizacija 120 W

Vakuumska črpalka 30 W

Notranja ventilacija 60 W

Brisalci 60 W

Črpalka servovolana 80 W

Ostalo 50 W

Skupaj 400 W

49


3 Nabor potrebnih komponent

V tem poglavju bomo opisali funkcije posameznih sistemov, ki bi se jih lahko vgradilo v

predelano električno vozilo. Raziskali smo trg ponudnikov in v primeru da je komponenta

zadoščala minimalnim pogojem, določenim v prejšnjem poglavju, pridobili ponudbo za to

komponento. Na koncu vsakega podpoglavja smo izvedli še primerjavo med vsemi

pridobljenimi ponudbami. Ponudb, ki so se izkazale za slabe oziroma so nakazovale preveliko

tveganje pri nakupu, nismo vključili.

3.1 Baterijski sklop

3.1.1 Baterije

V bateriji se kemična energija, shranjena v obeh elektrodah, pretvarja v električno.

Sestavljena je iz ene ali več elektrokemičnih celic. Posamezne celice v bateriji so lahko med

seboj povezane vzporedno, zaporedno ali pa s kombinacijo ene in druge vezave. Z zaporedno

vezavo celic povečujemo izhodno napetost, medtem ko z vzporedno vezavo celic povečujemo

želeno kapaciteto in največjo tokovno zmogljivost baterije. S kombinacijo obeh vezav lahko

sestavimo baterijo s točno določenimi lastnostmi. [13]

Pri kapaciteti baterijskega sklopa za Posočje smo upoštevali vsaj eno uro dodatnega vmesnega

polnjenja z 10 kW polnilcem, tako da znaša potrebna kapaciteta 67 kWh (poglavje 2.4). V

nasprotnem primeru bi bila masa baterijskega sklopa prevelika. Ker baterije s tako kapaciteto

ne moremo vgraditi v vse tipe kombiniranih vozil, kar je razvidno iz tabel (Tabela 2.6 in

Tabela 2.7), smo se zaradi univerzalnosti odločili predpostaviti kapaciteto baterije za prevoze

po Krajinskem parku Zgornje Idrijce 38 kWh. V Posočju bi bilo možno uporabiti dve bateriji

enake kapacitete (38 kWh) in jo po vsakem prevozu izmenjati. Tako bi lahko z uporabo dveh

zamenljivih baterijskih paketov zadostili zahtevam prevoznikov. V vmesnem času bi se

odstranjeni baterijski paket polnil s polnilcem, ki bi bil nameščen izven vozila, kar pa še

dodatno zmanjša težo.

V spodnji tabeli (Tabela 3.1) je prikazana primerjava sekundarnih (polnljivih) baterij, ki so

primerne za uporabo v električnih vozilih. Primerjali smo t.i. ciklične (ang. deep-cycle)

svinčevo-kislinske akumulatorje z izpustnimi ventili (ang. VRLA – valve regulated lead-acid)

vrste GEL podjetja Trojan Battery Company tipa 5SHP-Gel 12V in vrste AGM podjetja

MHB-Battery tipa MD45-12. Poleg tega pa smo primerjali tudi litij ionske celice naslednjih

proizvajalcev: A123 tipa AMP20m1HD-A, Kokam tipa SLPB 140460330, Sinopoly tipa SP-

LFP200AHA, Whinston tipa WB-LYP60AHA in General Electronics Battery (GeB) tipa

LP20320230.

50


Tabela 3.1: Primerjava primernih sekundarnih (polnljivih) baterij ( [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21])

Tip baterije Kapaciteta

[Ah]

Nazivna

napetost

[V]

Energija

[Wh]

Masa

[kg]

Specifična moč

(trajna) [W/kg]

Specifičn

a energija

[Wh/kg]

Števil

o

ciklov

AMP20m1H

D-A

20 3,3 65 0,5 2400 130 >3500

WB-

LYP100AHA

100 3,2 320 3,3 273 97 3000

SP-

LFP100AHA

100

(200*)

3,2 320

(640*)

3,1

(5,8*)

288 102

(110*)

3000

LP20320230 100 3,2 320 2,4 250 133 1500

SLPB

140460330

200 3,8 740 4,4 172 168 1200

5SHP-Gel

12V

110 12 1320 39 - 33,85 600

MD45-12 48 12 576 17,3 - 33,3 650

*vrednost v oklepaju je podana za celico podjetja Sinopoly kapacitete 200 Ah, tip SP-

LFP200AHA

Pri zbiranju ponudb za baterije podjetja A123 so nam dobavitelji sporočili, da te celice niso

več dobavljive, saj je podjetje trenutno v stečajnem postopku (oziroma nastaja novo podjetje,

ki pa nima proizvodnih kapacitet). Ker starih zalog ni več, proizvodnja pa trenutno ne poteka,

smo bili ta tip baterij primorani odstraniti iz nadaljnjih izračunov, omenjene pa so zaradi

njihovih dobrih lastnosti in velike verjetnosti, da bodo kmalu zopet na trgu.

V naslednjih dveh tabelah (Tabela 3.2 in Tabela 3.3) smo primerjali baterijske pakete

omenjenih proizvajalcev s kapaciteto 67 in 38 kWh. Glede na dovoljeno maso baterijskega

sklopa (Tabela 2.7) in glede na rezultate predstavljene v tabelah lahko sklepamo, da je za

vgradnjo 67 kWh baterijskega sklopa v vozilo potrebno izbrati baterije podjetja Sinopoly,

GeB ali Kokam. Tak baterijski paket je primeren za vgradnjo v vozila 2 in 4 (Tabela 2.7). Kot

drugo možnost predlagamo uporabo dveh 38 kWh zamenljivih baterijskih paketov, ki bi bila

primerna tudi za ostala dva tipa vozil (Tabela 2.7 in Tabela 3.3). Baterijski paket bi se

zamenjalo po vsaki vožnji in na ta način zadostilo zahtevam prevoznikov raftarjev ob reki

Soči. Za prevoze po Idrijskem pa bi bil lahko uporabljen en sam baterijski paket kapacitete

38 kWh, ki bi zadoščal vsem podanim zahtevam.

51


Tabela 3.2: Primerjava mase baterijskega sklopa s 67 kWh kapacitete ( [17], [15], [20], [21], [18], [19])

Tip baterije Minimalno

Število

celic

Masa

[kg]

Primernost

WB-LYP100AHA 210 693 NE

SP-LFP100AHA 210 657 DA

LP20320230 210 504 DA

SLPB 140460330 92 404,8 DA

5SHP-Gel 12V 52 2028 NE

MD45-12 119 2058,7 NE

Tabela 3.3: Primerjava mase baterijskega sklopa kapacitete 38 kWh ( [17], [15], [20], [21], [18], [19])

Tip baterije Minimalno

Število

celic

Masa

[kg]

Primernost

WB-LYP60AHA 119 392,7 DA

SP-LFP100AHA 119 372,5 DA

LP20320230 119 285,6 DA

SLPB 140460330 52 228,8 DA

5SHP-Gel 12V 29 1131 NE

MD45-12 66 1141,8 NE

3.1.1.1 Vezava

Baterija je sestavljena iz ene ali več celic, ki so med seboj električno povezane. Celice so

lahko povezane vzporedno, s čimer povečujemo kapaciteto baterije ali pa zaporedno, s čimer

povečujemo skupno napetost. S kombinacijo obeh vezav lahko tako izdelamo baterijo

poljubne napetosti in kapacitete.

Vezavo celic označimo na naslednji način: »<število celic vzporedno> p <število celic

zaporedno> s«.

Primer 1: Baterija, ki je sestavljena iz dveh celic povezanih vzporedno se označi kot 2p1s.

Primer 2: Baterija je sestavljena iz treh celic, ki so povezane vzporedno. Tri take baterije so

med seboj povezane zaporedno. Tako vezavo celic v baterijskem paketu označimo kot 2p3s.

V tem podpoglavju je izračunano število celic za štiri tipe baterij, ki bi bili primerni za

vgradnjo v kombinirano vozilo. Upoštevana je potrebna nazivna napetost (ki jo zahtevajo

krmilniki) in kapaciteta celotnega baterijskega paketa.

52


Tabela 3.4: Vezava celic baterije s kapaciteto 67 kWh, izbira najbolj primerne glede na maso in trajno moč ( [21],

[16], [15], [20])

200 V 400 V

Vezava Energija

[kWh]

Moč

[kW]

Masa

[kg]

Vezava Energija

[kWh]

Moč

[kW]

Masa

[kg]

SLPB

140460330

2p52s 79 79 458 1p104s 79 79 458

SP-

LFP200AHA

2p63s 80,6 226 730,8 1p126s 80,6 226 730,8

LP20320230 4p63s 80,6 151,2 604,8 2p126s 80,6 151,2 604,8

Tabela 3.5: Vezava celic baterije s kapaciteto 38 kWh, izbira najbolj primerne glede na maso in trajno moč ( [21],

[16], [15], [20])

200 V 400 V

Vezava Energija

[kWh]

Moč

[kW]

Masa

[kg]

Vezava Energija

[kWh]

Moč

[kW]

Masa

[kg]

SLPB

140460330

1p52s 39,5 39,5 228 1p104s** 39,5** 39,5 228**

WB-

LYP100AHA

2p63s 40,3 113 441 1p126s 40,3 113 441

SP-

LFP100AHA

1p63s* 40,3 113 365,4 1p126s 40,3 113 390,6

LP20320230 2p63s 40,3 75,6 302,4 1p126s 40,3 75,6 302,4

*Upoštevana Sinopoly celica 200 Ah SP-LFP200AHA

**Izbrana 100 Ah celica LiPo SLPB 70460330

V zgornjih dveh tabelah (Tabela 3.4, Tabela 3.5) so predstavljene možne vezave celic za

doseganje želene kapacitete in napetosti baterijskega paketa. V tabelah je izvedena primerjava

glede na trajno moč, ki jo je paket sposoben zagotoviti in maso paketa. Z zeleno barvo je

označen najbolj primeren, z oranžno je označen manj primeren medtem ko je z rdečo barvo

označen najmanj primeren tip celice. Pri bateriji s kapaciteto 67 kWh so najboljša izbira

celice podjetja Kokam, sledijo celice podjetja GeB. Pri paketu kapacitete 38 kWh pa se

najbolje izkažejo celice podjetja GeB, sledi podjetje Sinopoly. Celice proizvajalca Kokam so

za paket z manjšo kapaciteto premalo zmogljive, saj so zmožne trajno zagotoviti le 39,5 kW

električne moči, pogonski sklop pa zahteva vsaj 32 kW za Idrijsko in 62,5 kW za Posočje

(Tabela 2.15). Po naših ocenah bi bile celice za uporabo na Idrijskem pogojno primerne,

vendar jih zaradi vpliva obremenjevanja na življenjsko dobo odsvetujemo.

Tabela 3.6: Primerjava ponudb za baterijo kapacitete 38 kWh

Podjetje Tip celic Število celic Dobavni rok Cena skupaj [€]

Li2 d.o.o. LP20320230P 126 5 tednov 16.380 (Priloga 15)

Metron Inštitut SLPB 70460330 104 8 tednov 29.744 (Priloga 17)

Stoja d.o.o. SP-LFP200AHA 126 - 12.840 (Priloga 20)

53


Velog d.o.o. WB-LYP100AHA 126 10 tednov 16.380 (Priloga 23)

Glede na rezultate izračunov (Tabela 3.4, Tabela 3.5 in Tabela 3.6) je najbolj primerna izbira

celic tipa LP20320230, dobavitelja Li2 d.o.o. ali celica SP-LFP200AHA dobavitelja Stoja

d.o.o..

3.1.2 Sistem za nadzor baterij (BMS) s prikazovalnikom stanja

Sistem za nadzor baterij ang. Battery Managment System je elektronski sistem, ki varuje

polnljive baterije pred:

previsokimi temperaturami

prenizkimi temperaturami

previsoko napetostjo

prenizko napetostjo

prevelikim tokom (stopnjo praznjenja, polnjenja)

To omogoča na podlagi merjenja napetosti, električnega toka, napolnjenosti (ang. State of

Charge), zdravja (ang. State of Health) in temperature celic. Elektronska enota z odklopom

varnostnega kontaktorja poskrbi, da se tokokrog razklene v primeru delovanja baterije v

nedovoljenem temperaturnem, tokovnem ali napetostnem območju. Poleg tega omogoča

izravnavo shranjenega energijskega potenciala preko posebnega postopka praznjenja, tako z

lastnim sistemom za uravnavanje napolnjenosti, kot tudi s komunikacijo s polnilci. Navadno

je v BMS vključena ločena enota, ki omogoča prikazovanje vseh parametrov baterije

(napolnjenost, zdravje, tok, napetost). [22]

Raziskali smo trg potencialnih slovenskih in tujih ponudnikov sistema za nadzor baterij

skupaj s prikazovalnikom. Pregledali smo ponudbo slovenskih podjetij REC d.o.o. in Emsiso

d.o.o. BMS podjetja Emsiso d.o.o. za našo aplikacijo ni primeren, saj omogoča uravnavanje

napolnjenosti do 24 zaporedno vezanih celic. BMS podjetja REC d.o.o. pa se je izkazal za

primernega za našo aplikacijo. Pri iskanju ponudb smo se ozrli tudi na tuji trg in našli zanimiv

sistem za nadzor baterij Lithiumate PRO, ki ga izdeluje ameriško podjetje Elithion.

Primerjava obeh sistemov za 400 V baterijski paket se nahaja v spodnji tabeli.

Tabela 3.7: Primerjava BMS sistemov za 400 V baterijski paket [23], [24]

REC Elithion

Največji tok balansiranja 1300 mA 200 mA

Prikazovalnik stanja DA DA

Konfiguracija 1 glavna, 9 podrejenih enot

(največ 15 celic na enoto)

1 glavna, 126 podrejenih

enot (na vsaki celici)

Merjenje temperature Največ 8 senzorjev na

podrejeno enoto

Merjenje temperature

vsake celice

Nadzor izolacije med VN in NN NE DA

Cena sistema (nad 10/100

kompletov)

3110,8€ (2800€) – (Priloga 19)

2173€ (1555€ / 1335€)*

- (Priloge 4,5,6)

Dobavni rok - 2 tedna *za pretvorbo je bilo uporabljeno razmerje 1EUR=1,321USD, cena v oklepaju ponazarja ceno sistema v primeru

naročila 10 / 100 komponent

54


V prikazani tabeli (Tabela 3.7) lahko vidimo primerjavo obeh sistemov za nadzor baterij.

Ponudba podjetja REC je veliko dražja kot ponudba podjetja Elihion, po drugi strani pa

omogoča njihov BMS več kot 6-krat večje tokove uravnavanja napolnjenosti celic, kar

pomeni krajši skupni čas polnjenja celic. Poleg tega pa je na njihovem prikazovalniku

prikazanih veliko več parametrov baterije kot pri Lithiumate PRO. Elithion pa ima za razliko

od REC že vgrajen sistem za nadzor izolacije med visoko in nizkonapetostnim sistemom, o

katerem je napisanega več v poglavju 3.1.3. Oba sistema imata svoje prednosti in slabosti. Če

postavljamo na prvo mesto slovenskega proizvajalca, predlagamo uporabo sistema BMS

podjetja REC, sicer pa sistem podjetja Elithion.

3.1.3 Sistem za nadzor električne izolacije

Sistem za nadzor električne izolacije je naprava, ki meri izolacijo med visokonapetostnim

litij-ionskim baterijskim paketom in 12 V avtomobilsko napetostjo. Sistema morata biti v

električnem vozilu med seboj električno izolirana. V primeru, da bi prišlo do preboja in stika

enega pola visokonapetostne baterije z maso (šasijo) vozila, to sistem zazna in onemogoči

zagon električnega vozila. Sistem ni obvezen (zato zanj nismo iskali posebnih ponudb,

nekateri ponudniki pa ta sistem že vključujejo v svoj paket - Tabela 3.7), je pa vsekakor

zaželen in povečuje varnost predelanega električnega vozila.

3.1.4 Polnilci

Polnilec je naprava, s pomočjo katere baterijski paket ponovno napolnimo. Litij-ionske

baterije polnimo v dveh stopnjah. Sprva je električni tok konstanten, napetost na sponkah

baterije se povečuje do največje dovoljene meje. V drugi fazi polnjenja pa polnilec skrbi, da je

napetost konstantna in ne preseže dovoljene meje, električni tok pa pada proti ničli. Ko tok

pade na nič, so baterije napolnjene [25], [26]. Na grafu (Graf 3.1) sta prikazani obe fazi

polnjenja litij-ionske baterije.

Graf 3.1: Graf napetosti (ang. Voltage), toka (ang. Current) in kapacitete (ang. Capacity) pri polnjenju litij-ionske

baterije [25]

55


Polnilci se napajajo iz enofaznega ali trifaznega izmeničnega vira fazne napetosti 230 V

(380 V medfazno) in frekvence 50 Hz (omrežje). Pomembna parametra polnilca sta največja

izhodna napetost in največja moč polnjenja.

Tabela 3.8: Primerjava polnilcev [27], [28]

Podjetje Model polnilca Največja moč (kW) /

izhodna napetost (V)

Dobavni rok Cena (10 - 100)

BRUSA NLG664-U0-01A-

C01

22 / 410 5 tednov 6938€ (6606€) (Priloga 3)

BRUSA NLG513-U1-02A-

A01

3,3 / 520 4 tedne 1372€ (Priloga 3)

STOJA 3x380V/8kW 8 / 250 na zalogi 4750€ (Priloga 20)

STOJA 230V/3kW 3 / 250 na zalogi 940€ (Priloga 20)

V zgornji tabeli lahko vidimo primerjavo med polnilci proizvajalca BRUSA in podjetja

STOJA d.o.o. Glede na ceno in izhodno moč predlagamo uporabo 22 kW polnilca podjetja

Brusa ali 3x380V/8kW polnilca podjetja Stoja d.o.o. v primeru 200 V sistema. Prednost

22 kW polnilca je tudi v možnosti le enofaznega polnjenja.

56


3.1.5 Močnostne povezave

Napajalni kabli povezujejo baterije, varovalke, kontaktorje in krmilnike med seboj. Pri njihovi

izbiri je pomemben presek, saj le ta določa trajni in maksimalni električni tok, ki lahko teče

po njih. Neustrezno dimenzioniranje povzroči, da se na kablu sproščajo prevelike toplotne

izgube, kar slabša izkoristek celotnega sistema, lahko pa celo vodi do pregrevanja, taljenja in

posledično preboja izolacije in kratkega stika. V električnih vozilih z napetostjo višjo od 60 V

je priporočena uporaba dvojno izoliranih kablov [27]. V tabeli (Tabela 3.9) je primerjava dveh

ponudb za močnostne povezave. Zaradi večje varnosti dvojno izoliranih kablov priporočamo

uporabo kablov podjetja BRUSA tipa AACC501.

Tabela 3.9: Primerjava močnostnih kablov [27]

Podjetje Model kabla Dobavni rok Cena (10 - 100)

BRUSA AACC501, presek 70mm2, oranžen,

dvojno izoliran

8 tednov 36 €/m (Priloga 3)

ENAA NSGAFÖU Gumirani kabel 1 x

70mm2, črn, LappKabel

<1 teden 19,96 €/m (Priloga 7)

3.2 Pogonski sklop

Pogonski sklop električnega vozila je sestavljen iz elektromotorja, krmilnika, mehanskih

prilagoditev, ki so potrebne za sklopitev motorja in menjalnika, menjalnika in prenosa na

pogonski kolesi preko diferenciala in polosovin. Naštetih strojnih elementov posebej ne bomo

popisovali, saj na našo študijo bistveno ne vplivajo in so stvar načrtovanja predelave, omeniti

pa je potrebno elektromotor in njegovo krmiljenje.

3.2.1 Splošno

Pri izbiri elektromotorja moramo upoštevati naslednje parametre:

- Navor (trajni, kratkotrajni)

- Obrati (pri kateri napetosti)

- Energijski izkoristek (različne delovne točke)

- Moč (trajna, kratkotrajna)

- Napetost delovanja

- Kompatibilnost s krmilnikom

Navor in obrati določujejo moč, ki jo motor lahko doseže. Trajna moč je tista moč, pri kateri

motor lahko deluje trajno, kar pomeni, da je odvod toplote, ki jo generirajo izgube, dovolj

velik, da je temperatura sistema stabilna. Kratkotrajno moč lahko dosežemo, če motor

obremenimo z večjim navorom, kot je trajni, pri konstantnih obratih. Posledica je pregrevanje

sistema, ki pa ima zaradi mase, ki se segreva, nekaj histereze, kar pomeni, da lahko

kratkotrajno preobremenitev izkoriščamo, dokler sistem ne preseže kritične temperature. V

tistem trenutku mora krmilnik zmanjšati tok skozi navitja, kar posledično zmanjša navor, ki

ga motor proizvaja. Če je breme, ki deluje na rotor preveliko (npr. daljša vožnja v strm

klanec), se obrati začnejo zniževati, dokler ne pridejo v območje dovolj visokega

57


nominalnega navora, ali pa se rotor ustavi. Pri dimenzioniranju moči motorja je zato potrebno

upoštevati, za kakšen profil poti bo predvidena raba vozila. [9]

Energijski izkoristek močno vpliva na doseg, tako iz vidika boljše izrabe energije pri

pospeševanju kot pri regenerativnem zaviranju. Vožnja v območju ugodnih obratov vpliva na

izkoristek sistema, pri čemer si lahko pomagamo s prestavami. Napetost delovanja močno

vpliva na izkoristek, saj za enako moč potrebujemo manjši tok, ki je glavni generator izgub. V

splošnem velja, da z višjo napetostjo dosežemo višje obrate (druga spremenljivka, ki vpliva,

je tudi frekvenca krmilnika). Na vse te spremenljivke vpliva izbira krmilnika, ki mora

zagotoviti njihovo pravilno usklajenost za optimalno delovanje motorja. [9]

3.2.2 Razdelitev električnih motorjev

V električnem avtomobilu lahko uporabimo elektromotorje različnih vrst. Katera je najboljša,

je trenutno stvar vroče debate med proizvajalci, saj se močno razlikujejo v marsičem. V

nadaljevanju bomo videli osnovno predstavitev glavnih tehnologij, ki smo jih povzeli po delu

Zagradišnika in Slemnika [29] in študijskem gradivu predmeta servosistemi na Fakulteti za

elektrotehniko, računalništvo in informatiko v Mariboru [30], ki omenjajo dva načina delitve

električnih motorjev. Osnovna razdelitev je razdelitev na:

- enosmerne motorje in

- izmenične motorje.

Ta razdelitev je najbolj splošna in jo avtorji v strokovni literaturi tudi najpogosteje podajajo.

Podaja razdelitev glede na napajalno napetost, ki jo priključimo na sponke električnega

motorja. Enosmerne motorje naprej delimo na enosmerne motorje z in brez ščetk, izmenične

pa na asinhronske in sinhronske motorje, ki jih delimo na motorje s permanentnimi magneti,

koračne motorje in reluktančne motorje.

Druga razdelitev deli motorje glede na strukturo. V osnovi imamo tako motorje s ščetkami in

motorje brez ščetk. Motorji s ščetkami so enosmerni motorji, motorji brez ščetk pa se naprej

delijo na asinhronske in sinhronske motorje, ki se naprej delijo na motorje s permanentnimi

magneti, koračne motorje in reluktančne motorje. Motorje s permanentnimi magneti delimo

na enosmerne motorje brez ščetk in sinhronske motorje s permanentnimi magneti. Ta

razdelitev se bolj kot na samo napajalno napetost nanaša na zasnovo motorja, upošteva pa tudi

uporabljene materiale in princip vodenja. Seveda poleg teh dveh obstajajo tudi druge delitve,

ki pa jih ne bomo navajali. Kot je razvidno iz podanih primerov, je mogoče izbrani tip

motorja postaviti v dve precej različni družini, kar se v podanih primerih zgodi z enosmernim

motorjem brez ščetk. Le-ta je namreč v osnovi enak sinhronskemu motorju s permanentnimi

magneti, razlikujeta se le v obliki magnetnega polja in postopku vodenja.

58


3.2.3 Izbira primernega motorja in krmilnika

V spodnji tabeli (Tabela 3.10) so zbrani sistemi elektromotorjev in krmilnikov, ki so glede na

zahteve najprimernejši in za katere smo uspeli pridobiti ponudbe. Če upoštevamo ceno, je

najprimernejši sistem slovenskega proizvajalca Kolektor. Slabost tega sistema je razmeroma

majhen konstantni navor, ki je potreben za doseganje končne hitrosti (Tabela 2.13 in Tabela

2.14). Bolj primeren je zato prototipni motor EMRAX LC slovenskega podjetja Enstroj, ki je

napajan iz krmilnika proizvajalca UNITEK. Slovensko alternativo predstavlja pogonski

sistem podjetja Stoja. Slabost vseh slovenskih ponudnikov je v tem, da noben pogon v času

študije še ni imel ustreznih dokazil o skladnosti za potrebe homologacijskega postopka,

vendar so po njihovih navedbah vsi v postopku pridobivanja. Od tujih proizvajalcev je

najprimernejši pogon podjetja HEC-DRIVES, ki je tudi po tehničnih specifikacijah najboljši,

vendar precej drag. Ta pogon ima tudi ustrezna potrdila. Zaradi previsoke cene smo iz

nadaljnje obravnave izključili pogon podjetja Brusa.

Tabela 3.10: Primerjava ponudb elektromotorjev in krmilnikov

Podjetje Pogonski sistem Vrsta

motorja

Trajna /

največja moč

(navor)

Vrtilna

frekvenca

[vrt/min]

Dobavni

rok

Cena (10 -

100) /€

Enstroj EMRAX LC in

BAMO D3

PMSM 50/100 kW

(128/240 Nm)

4000 4 tedne 6936€ (Priloga 8)

Kolektor 1019 BLDC

Drive System

PMSM 50/110 kW

(70/200 Nm)

7000 8 tednov 4900€ (Priloga 14)

Brusa HSM1-6.17.12-

E01 in DMC524-

ISU-F08

HSM 70/100 kW

(130/220 Nm)

4200 8 tednov 18564€

(15629€) (Priloga 3)

Hec-

drives

1PV5135-

4WS18 in TI-

4520

AM 50/105 kW

(160/330 Nm)

3000 na zalogi 9800€

(7700€ -

6350€) (Priloga 13)

Stoja

d.o.o.

ZPM112L4NC

in FRA40

AM 50/100 kW (-/-) - na zalogi 9453€ (Priloga 20)

MES 200-330W in AM 40/85 kW (130-

280 Nm)

2850 - 10681€

(7120€ -

5572€) (Priloga 16)

59


3.2.4 Hladilni sistem

Kljub temu, da pogonski sklop električnega vozila deluje s precej višjim izkoristkom kot

motor z notranjim zgorevanjem, se še vedno pojavljajo izgube, katerih absolutna vrednost pri

močnejših elektromotorjih nikakor ni zanemarljiva in jih je zato potrebno primerno odvesti.

Zaradi mesta vgradnje pogona v vozilo je težje zagotavljati ustrezno prezračevanje motorja, ki

bi omogočilo najbolj preprost sistem odvoda toplote z zračnim hlajenjem. Tako je večina

močnejših elektromotorjev vodno hlajena preko vgrajenega hidravličnega sistema in

zunanjega izmenjevalca toplote. Celoten sistem vodnega hlajenja predvideva poleg naštetih

elementov tudi pretočne črpalke in cevovod, vsi deli pa morajo biti dimenzionirani tako, da

pri najmanjšem pretoku tekočine (z znanimi prenosnimi lastnostmi) omogočajo zadosten

odvod toplote pri danih pogojih okolice (temperatura in vlažnost). Generatorji toplotnega toka

so v primeru konfiguracije, ki jo predpostavljamo v študiji najmanj trije in sicer motor,

krmilnik in polnilnik. Motor in krmilnik zaradi različnih izkoristkov in dovoljene temperature

obratovanja zahtevata vsak svoj hladilni tokokrog, polnilnik pa se lahko priklopi na enega

izmed njih, saj nikoli ne delujejo hkrati. Tak sistem seveda zahteva tudi ustrezno elektronsko

krmiljenje, ki ga je običajno potrebno prilagoditi celotnemu sistemu v predelanem vozilu in

izdelati po naročilu. Določitev komponent hladilnega sistema je odvisna od konfiguracije

celotnega sistema predelave in vključuje natančne tehnične izračune, zato smo imeli premalo

podatkov za izvedbo povpraševanja pri ponudnikih posameznih komponent. Ponudbo za

izdelavo celotnega sistema sta zato podala samo predelovalca in sta vključeni v stroškovnici.

3.3 Varnostni sistem

3.3.1 Varovalke

Varovalke predstavljajo zaščitni element, ki prekine električni tokokrog v primeru prevelikih

tokov. Na ta način preprečimo dodatno škodo, ki bi lahko nastala v sistemu zaradi pregrevanja

in požara [31]. V električnem vozilu pa varovalke ščitijo vozilo in potnike tudi v primeru

nesreče, ko lahko zaradi deformacije baterijskega paketa pride do kratkega stika. Zato je

priporočljiva namestitev vsaj dveh varovalk na obeh baterijskih polih. Na ta način lahko

zagotovimo varnost tako v primeru napake v sistemu, človeške napake ali prometne nesreče.

Pri izbiri varovalk je pomembna nazivna napetost in nazivni električni tok sistema. V našem

primeru morajo biti varovalke zato grajene vsaj za 450 V napetost, ki je največja napetost

obeh konfiguracij baterijskega paketa, (Tabela 3.4 in Tabela 3.5) in 300 A nazivni električni

tok (nazivni tok 200 V baterijskega paketa). V spodnji tabeli je prikazana primerjava ponudbe

dveh varovalk s podnožji slovenskega proizvajalca ETI in spletnega posrednika FARNELL.

Glede na primerjavo so primernejše varovalke slovenskega proizvajalca ETI.

Tabela 3.11: Primerjava ponudb varovalk

Podjetje Model varovalke Model

podnožja

Dobavni

rok

Cena (10 - 100) /€

ETI d.d. M2UQ2/400A/690V PK2 3 tedni 146,45(138,31- 97,63) (Priloga 9)

FARNELL COOPER BUSSMANN

350FM

- 1 teden 174,1 (Priloga 11)

60


3.3.2 Odklopni sistem

3.3.2.1 Kontaktorji

Kontaktorji so električno nadzorovana stikala, ki skrbijo za vklapljanje močnostnega vezja.

Njihova funkcija je zelo podobna funkciji relejev, vendar za razliko od njih preklapljajo večje

električne tokove. V električnem vozilu skrbijo za vklapljanje in izklapljanje krmilnikov in

polnilcev iz baterij [32]. S pomočjo kontaktorjev BMS ščiti baterije pred nedovoljenimi stanji.

Za normalno delovanje je dovolj že en sam kontaktor na enem izmed obeh polov baterije, ker

pa lahko kontaktor odpove in posledično ostane stalno vklopljen je priporočena uporaba dveh

kontaktorjev. Na ta način zagotovimo dvojno varnost v primeru napake. Tako je prvi

kontaktor nameščen na pozitivnem in drugi na negativnem baterijskem polu. Poleg dvojne

varnosti pa taka konfiguracija omogoča popolnoma izoliran napajalni in porabniški tokokrog

v času neaktivnosti. [33]

3.3.3 Predpolnilni sistem

Eden pomembnejših sestavnih delov krmilnika so kondenzatorji, ki pa ob začetnem priklopu

napetosti zaradi polnjenja povzročijo zelo velike polnilne tokove (

). Ker močnejše

tokovne obremenitve močno skrajšujejo življenjsko dobo kontaktorjev, je priporočena

namestitev polnilnega upora, ki zmanjša tok ob trenutku priklopa napetosti na krmilnike.

Predpolnilni sistem (ang. precharge system) je sestavljen iz kontaktorja in predpolnilnega

upora, ki ju je potrebno ustrezno dimenzionirati na podlagi primerljivega sistema. [33]

Za potrebe pridobivanja ponudb smo izbrali upor z upornostjo R=50 Ω in močjo vsaj P=10 W

(ocena glede na predvideni sistem). Za upor in kontaktorje so bile pridobljene ponudbe

angleške spletne trgovine Farnell in slovenskega podjetja REC d.o.o., v tabeli spodaj (Tabela

3.12). Za celoten sistem bomo potrebovali 3 kontaktorje in 1 predpolnilni upor. Po našem

mnenju je najboljša ponudba slovenskega podjetja REC.

Tabela 3.12: Primerjava ponudbe za kontaktorje in predpolnilni upor

Podjetje Tip kontaktorjev Tip upora Dobavni

rok

Cena

skupaj/€

REC d.o.o. EV200AAANA 500A 12V 50R 10W <1 teden 360,5 (Priloga 11)

FARNELL EV200AAANA THS2550RJ (50R 25W) <1 teden 419,1 (Priloga 10)

61


3.4 12 V avtomobilski sistem

3.4.1 Enosmerni pretvornik

Enosmerni ali DC-DC pretvornik je naprava, ki pretvarja vir enosmerne napetosti iz enega

napetostnega nivoja na drugega. Ker morata biti oba sistema v vozilu pri sistemski napetosti

nad 60 V med seboj izolirana, mora to omogočati tudi pretvornik [34]. Pretvornik skrbi za

napajanje 12V avtomobilskega akumulatorja po odstranitvi alternatorja. V našem primeru bo

pretvornik pretvarjal 400 V ali 200 V napetost litij-ionskih baterij v 12 V akumulatorsko

napetost. Pri pretvorniku je poleg napetosti pomembna tudi trajna in največja moč, ki jo lahko

pretaka.

Tabela 3.13: Primerjava enosmernih pretvornikov

Podjetje Model pretvornika Moč (napetost) Dobavni rok Cena (10-100) [€]

BRUSA BSC623-12V-B02 3,5kW (400V) 10 tednov 5130 (4530) (Priloga 3)

MES 400-1000 400/1000W (400V) 3 tedne 1403 (Priloga 16)

Stoja d.o.o. 12V/900W 900W (200V) na zalogi 746 (Priloga 20)

Pridobili smo ponudbe več različnih proizvajalcev izoliranih enosmerni pretvornikov, ki so

zbrane v tabeli (Tabela 3.13). Glede na zahtevano moč in ceno se nam zdi za prvo

konfiguracijo (400 V sistem) najbolj primeren pretvornik podjetja MES, za drugo

konfiguracijo (200 V sistem) pa ponudba podjetja STOJA. Od slovenskih ponudnikov obstaja

še podjetje Piktronik, ki ponuja pretvornik tipa KOP96-300, ki pa zaradi premajhne izhodne

moči (280 W) in premajhne dovoljene vhodne napetosti (<300 V) za našo aplikacijo ni

primeren.

62


3.4.2 Vakuumska črpalka

Zavorni sistem v vozilu z motorjem z notranjim zgorevanjem je sestavljen iz zavornega

pedala, zavornega ojačevalca, hidravličnega sistema in zavornih diskov s čeljustmi ali

zavornimi bobni, odvisno od tipa vozila [35]. Zavorni ojačevalec uporablja vakuum, ki ga

proizvaja motor, s čimer ojači silo, s katero voznik pritiska na glavni zavorni cilinder. Opis

posameznih komponent zavornega ojačevalca se nahaja na spodnji sliki. [36]

Slika 3.1: Zavorni ojačevalec z opisi posameznih delov (vir: http://www.spn-

partner.com/stocksearch/pic/010200/20008086/01.jpg)

V predelanem električnem vozilu je zato potrebno zagotoviti vakuum v posodi, ki ga je do

pred tem zagotavljal motor z notranjim izgorevanjem. Za ta namen se uporablja namenske, t.i.

vakuumske črpalke. Raziskali smo trg ponudnikov električnih vakuumskih črpalk in pridobili

ponudbe proizvajalcev/dobaviteljev, zbrane v spodnji tabeli (Tabela 3.14). Cenovno najbolj

ugodna je ponudba švicarskega proizvajalca MES.

Tabela 3.14: Primerjava vakuumskih črpalk

Podjetje Model črpalke Dobavni rok Cena [€]

MES 70/6 E-2 5 tednov 314,7 (Priloga 16)

STOJA - na zalogi 550 (Priloga 20)

Metron inštitut Hella - 350(Priloga 17)

Pritrjeno na

zavorno stopalko

Vakuumska

posoda

Zavorni cilinder

z ventili

Raztezna posoda

za olje

63


3.4.3 Električna črpalka servoojačevalnika volana

Obstajajo trije glavni sistem ojačevanja volanske moči: hidravlični, elektro-hidravlični in

električni. Pri predelavi vozila z električnim sistemom je potrebno prilagoditi krmiljenje

servomotorja, pri hidravličnem pa menjati oljno črpalko, ki jo je pred predelavo preko

jermenice poganjal motor z notranjim zgorevanjem, z električno gnano črpalko (elektri-

hidravlični sistem). Vrsta sistema je sicer odvisna od izbire vozila za predelavo, vendar ima

večina kombiniranih vozil vgrajen hidravlični sistem z mehansko oljno črpalko in jermenskim

pogonom.

Tabela 3.15: Primerjava električnih črpalk servoojačevalnika volana

Podjetje Model električne servo črpalke Dobavni rok Cena [€]

GMT d.o.o. JER116 2 tedna 635 (Priloga 12)

Stoja d.o.o. Električno-hidravlični sistem na zalogi 1240 (Priloga 20)

Ponudba GMT je sicer ugodnejša, vendar gre samo za eno komponento, pri ponudbi podjetja

STOJA pa gre za predelavo celotnega sistema servoojačevalnika volana.

64


3.5 Grelci

V predelanem električnem vozilu se zaradi razmeroma visokega izkoristka celotnega

pogonskega dela vozila proizvede relativno malo odvečne toplote, ki bi jo lahko uporabili za

gretje vozila in odroševanje stekel. Zato je potrebno v električno vozilo namestiti dodaten

grelni sistem. Pri tem sta v grobem na voljo dve rešitvi, prva je električni grelni sistem

(električni grelci ali toplotna črpalka), ki pa še dodatno obremenjuje baterijski paket in

skrajšuje domet vozila. Druga rešitev pa so grelci, ki za svoje delovanje uporabljajo etanol ali

plin in zato ne vplivajo na domet električnega vozila, hkrati pa imajo zelo nizek ali ničen

ogljični odtis. Pridobili smo dve ponudbi za obe možnosti gretja električnega vozila. Ponudba

podjetja Beja d.o.o. vključuje celotno predelavo grelnega sistema, medtem ko ponudba

podjetja Intesi, Inovativni Telekomunikacijski Sistemi, Jure Merkač s.p. vključuje le

električni grelec brez predelave.

Tabela 3.16: Primerjava grelcev

Podjetje Tip Rok dobave Cena (10) [€]

Beja d.o.o. Webasto evo 4 2 tedna 1900 (Priloga 24)

Intesi Električni grelec 3 tedne 390 (273) (Priloga 25)

Zaradi boljše avtonomije in neodvisnosti dometa EV od uporabe gretja priporočamo vgradnjo

grelnega sistema na osnovi Webasto evo 4, ki ga ponuja podjetja Beja d.o.o. in deluje na

bioetanol e85.

65


4 Časovnica predelave

Predstavljena časovnica predvideva, da je kombinirano vozilo za predelavo predhodno

dobavljeno. Dobavni rok vozila je lahko dolg tudi več mesecev, v tem času pa predelovalec

težko kvalitetno izkoristi čas in bi čakanje po nepotrebnem višalo stroške predelave.

Časovnica, predstavljena v tabeli (Tabela 4.3), je razdeljena na pet glavnih faz izdelave:

priprava, inženiring, vgradnja, testiranje in zaključek. Te faze si smiselno sledijo in so

podrobneje opredeljene v nadaljevanju.

Tabela 4.1: Skrajšana časovnica

Mesec 1. mesec 2. mesec 3. mesec 4. mesec

Teden 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1

Priprava

Inženiring

Vgradnja

Testiranje

Zaključek

4.1 Priprava

Ker gre za nestandardno predelavo, je potrebno na začetku pregledati in preučiti

dokumentacijo komponent, predvidenih za vgradnjo, oceniti razpoložljiv prostor v vozilu in

nato naročiti komponente ter dobaviteljem podati morebitne dodatne parametre končne

konfiguracije sistema. V tej fazi je potrebno vozilo razstaviti, kar bo omogočilo še zadnjo

oceno primernosti komponent pred vgradnjo (predvsem dimenzije, ki niso predmet te študije).

4.2 Inženiring

V drugi fazi je glede na izbrane komponente in tip vozila potrebno najprej pripraviti idejno

električno in mehansko shemo celotnega sistema. Optimalni razporeditvi komponent po

vozilu je pri tem potrebno posvetiti dodatno pozornost, s čimer zmanjšamo stroške drobnega

materiala in izgube sistema (dolžina kablov, število kontaktnih mest…). Sledi izdelava

natančne strojne in elektrotehnične dokumentacije, ki mora biti pripravljena v skladu s

standardi. tako za potrebe homologacijskega postopka kot tudi za pomoč pri kasnejšem

servisiranju vozila. Na podlagi načrtov se izdela strojne dele, konstrukcijo in električna vezja,

ki služijo kot prilagoditev prvotnega sistema vozila novemu namenu oziroma vgradnji

komponent električnega pogona. Deli morajo biti izdelani v skladu z ustreznimi standardi, da

bodo zagotavljali enako življenjsko dobo vozila kot pred predelavo, predvsem pa morajo

zagotavljati čim večjo varnost potnikov pri vožnji.

66


4.3 Vgradnja

Med izvajanjem druge faze (inženiring) se izteče večina predvidenih rokov za dobavo

naročenih komponent in hkrati se zaključuje izdelava prilagoditvenih delov. Tako je vse

pripravljeno na vgradnjo in električno vezavo komponent v vozilo. Prispele komponente je

zato moč relativno hitro vgraditi in med seboj povezati. V zadnjem delu je potrebno še

nastaviti parametre za delovanje in preizkusiti delovanje posameznih sklopov. Elementi

morajo biti vgrajeni na način, ki omogoča njihovo servisiranje in je v skladu z navodili

proizvajalca, kar omogoča uveljavljanje morebitnih garancijskih popravil. Prav način

vgradnje ne sme omogočati lahkega dostopa nepooblaščenim osebam oziroma ogrožati

uporabnika pri normalni uporabi vozila. Vsi deli vozila, ki so pod visoko napetostjo, morajo

biti ustrezno označeni.

4.4 Testiranje

Testiranje se izvaja že po vgradnji komponent, faza testiranja pa je namenjena predvsem

splošni sinhronizaciji sistema v smislu nastavitve komunikacije med posameznimi elementi

vozila po načrtih in predpostavkah izdelanih v fazi inženiringa. Testiranje delovanja celotnega

vozila omogoči še zadnje fine popravke nastavitev in ni namenjeno odpravi večjih napak pri

vgradnji. V sklopu testiranja je predvideno tudi ugotavljanje skladnosti zahtev naročnika z

dejanskimi parametri predelanega vozila, določenimi s preizkusom na poligonu.

4.5 Zaključevanje

Predelano vozilo mora prestati homologacijski postopek in preizkus naročnika, sledi pa

uradna predaja in zaključek projekta.

Kot možnost alternativnega pristopa (Tabela 4.2) je po dogovoru s predelovalcem možno

časovnico predelave prestrukturirati tako, da se ob naročilu vozila za predelavo izvede tudi

delna študija primernosti predvidenih komponent ter njihovega naročila. Sledi faza čakanja,

ko tečejo dobavni roki komponent in vozila. Dejanska predelava se prične, ko so vse

pomembnejše komponente in vozilo dobavljeni, kar bi pri zadostni kapaciteti delovne sile

predelovalca lahko skrajšalo čas celotne predelave, saj bi se inženiring in vgradnja komponent

lahko časovno prekrivala. Za konec pa še vedno ostane faza testiranja in zaključevanja. Po

našem mnenju tako prestrukturiranje ne bi smelo bistveno vplivati na strošek predelave, bi pa

omogočilo več časa za študijo komponent in zato kvalitetnejšo izvedbo. Hkrati pa bi takšna

časovnica nekoliko skrajšalo čas izvedbe celotnega projekt (za približno mesec dni).

Tabela 4.2: Alternativna časovnica v primeru predhodne dobave vseh komponent

Mesec 1. mesec 2. mesec 3. mesec

Teden 1 2 3 4 1 2 3 4 1

Priprava

Inženiring

Vgradnja

Testiranje

Zaključek

67

Tabela 4.3: Podrobna časovnica predelave kombiniranega vozila v električno vozilo

4. mesec

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1

Priprava Testiranje Zaključek

Odstranitev komponent

Prodaja komponent

Elektromotor

Krmilnik

Študija komponent

Meritve in načrti

Izdelava delov

Baterije

Sistem za nadzor baterij

Polnilci

Študija komponent

Meritve in načrti

Izdelava delov

Varovalke

Kontaktorji

Študija komponent

Meritve in načrti

Izdelava delov

Enosmerni pretvornik

Vakuumska črpalka

Električna servo črpalka

Gretje

Močnostne povezave

Študija komponent

Meritve in načrti

Izdelava delov

Testiranje

Odpravljanje napak

Sinhronizacija sistema

Homologacija

Prevzem

Faze predelave

Vozilo

VgradnjaInženiring

1. mesec 2. mesec 3. mesecMesec

Teden

Zaključna dela

Baterijski sklop

Varnostni sklop

Ostali sistemi

Pogonski sklop

68


5 Nabor slovenskih komponent

V Sloveniji danes obstaja širok spekter podjetji, ki se ukvarjajo s področji, povezanimi z

električno mobilnostjo. Del podjetij se osredotoča na uvoz in prodajo komponent tujih

proizvajalcev, velik del pa je razvojno in proizvodno usmerjenih. V tem poglavju bodo

predstavljena slovenska podjetja, ki bi lahko s svojim znanjem ali proizvodi prispevala k

nastanku predelanega električnega kombiniranega vozila. Podjetij, ki uvažajo in prodajajo

komponente tujih proizvajalcev, tukaj ne bomo posebej omenjali. Prednost slovenskih podjetij

je v krajših dobavnih rokih in v manjših stroških prevoza. Predstavljeni bosta tudi dve

organizaciji, ki sta pripravljeni predelavo kombiniranega vozila z motorjem na notranje

zgorevanje v električno gnanega na podlagi podanih specifikacij tudi izvesti.

5.1 ENSTROJ Sušnik Roman s.p.

Podjetje se ukvarja z razvojem, proizvodnjo in prodajo visoko zmogljivih elektromotorjev s

trajnimi magneti EMRAX. Poleg motorjev dobavljajo tudi primerne krmilnike proizvajalca

UNITEK z oznako BAMO D3, ki so jih sami modificirali in tako zmanjšali maso in velikost.

Podjetje se nahaja v Radomljah in je lastnik patenta, ki se nanaša na EMRAX električne

motorje s patentno številko P-201000114 in P-201200215. Prodajajo različne izvedbe teh

elektromotorjev, od zračno hlajenih, vodno hlajenih, hitro-vrtečih in nizkonapetostnih

motorjev. Glede sodelovanja pri predelavi smo se pogovarjali z lastnikom podjetja

g. Romanom Sušnikom. Po njegovih besedah naj bi v kratkem z motorjem EMRAX in

krmilnikom UNITEK opravili EMC teste, ki so pogoj za homologacijo predelanega vozila s

tem pogonom. Za namen študije je bila pridobljena ponudba za vodno hlajen motor z oznako

EMRAX LC (Slika 5.1, levo), ki bi bil primeren za pogon predelanega kombiniranega vozila

in pripadajoč krmilnik UNITEK BAMO D3 (Slika 5.1, desno). Tak pogonski sistem je

sposoben proizvesti 50 kW trajne moči na gredi (130 Nm navora) in več kot 100 kW

kratkotrajno (240 Nm navora). Največja dovoljena hitrost vrtenja znaša 4000 vrt/min, z

izkoristki pretvorbe električne v mehansko moč do 96%. [37].

Slika 5.1: Pogon podjetja Enstroj, sestavljen iz sinhronskega motorja s trajnimi magneti EMRAX (levo) in krmilnika

UNITEK BAMO D3 (desno) [37]

69


5.2 KOLEKTOR GROUP d.o.o.

Koncern Kolektor je svetovno znana transnacionalna družba, ki se ponaša s tradicijo v visoko

specializirani industrijski proizvodnji, s podružnicami v Evropi, Ameriki in Aziji [38]. Stopili

smo v kontakt z g. Matjažem Potočnikom iz oddelka Elektronski in pogonski sistemi, ki je

odgovoren za prodajo. Oddelek pokriva inovativne, razvojne in proizvodne rešitve s področja

tehnološko naprednih izdelkov za vodenje elektromotorjev v električnih vozilih, električnih

orodjih in gospodinjskih aparatih ter industrijskih aplikacijah. Za nas je pripravil promocijsko

ponudbo za njihov pogon, ki vključuje električni sinhronski motor s trajnimi magneti (Slika

5.2, levo) in primerno krmiljenje (Slika 5.2, desno). Pogon je namenjen napajanju iz 400 V

baterijskega paketa in je zmožen proizvesti 50 kW trajne moči pri navoru 70 Nm in 110 kW

maksimalne moči (pri 200 Nm navora). Največja dovoljena hitrost vrtenja motorja znaša

7000 vrt/min, največji izkoristek pa 97%. Krmilniki in motorji bodo imeli po zagotovilih g.

Potočnika do konca poletja 2013 opravljene EMC/EMI teste. [39], [40]

Slika 5.2: Pogon koncerna Kolektor, sestavljen iz sinhronskega motorja s trajnimi magneti (levo) in krmilnika (desno)

[39], [40]

5.3 REC d.o.o.

Je mlado podjetje usmerjeno v razvoj in proizvodnjo elektronskih rešitev za okolju prijazne

aplikacije v hibridnih in električnih vozilih. Sedež podjetja je v Postojni. Pogovarjali smo se s

predstavnico podjetja ga. Majo Požar Andrejašič, ki je za nas pripravila ponudbo za njihov

sistem za nadzor baterij (Slika 5.3) skupaj s kontaktorji in predpolnilnim uporom. Njihov

sistem omogoča zaščito in balansiranje litij-ionskih celic s tokovi do 1,4 A. V sistem je

vključen tudi na dotik občutljiv prikazovalnik, kjer se izpisujejo vsi relevantni parametri

baterijskega paketa. Sistem je možno preko CAN komunikacijskega vodila povezati s

krmilniki, polnilci ali centralno enoto električnega vozila. [23]

Slika 5.3: Sistem za nadzor litij-ionskih baterij (levo) podjetja REC skupaj s prikazovalnikom (desno) [23]

70


5.4 ETI Elektroelement d.d.

Povezali smo se s slovenskim podjetjem ETI Elektroelement d.d. iz Izlak, ki je na trgu od leta

1950. Velja za enega vodilnih svetovnih proizvajalcev rešitev za stanovanjske in poslovne

inštalacije, distribucijo električne energije za nizko in srednjo napetost ter močnostno

elektroniko in polprevodnike. Poleg tega pa proizvaja tudi izdelke tehnične keramike, orodja

in naprave ter izdelke iz plastike in tehnične gume [41]. Pogovarjali smo se z g. Janezom

Vrtačnikom, dipl. ing. el., ki nam je pripravil ponudbo za njihove izdelke. Ponudba vsebuje

varovalke, ki bodo ščitile električno vozilo v primeru napake v sistemu ali nesreče, tip

varovalke M2UQ2/400A/690V in podnožje PK2 (Slika 5.4).

Slika 5.4: Varovalka in podnožje podjetja ETI [41]

5.5 Intesi, Inovativni Telekomunikacijski Sistemi, Jure Merkač s.p

Podjetje Intesi je razvojno-storitveno podjetje, ustanovljeno leta 2009. Skupaj s partnerji

razvijajo elektronske komponente in aplikativne rešitve, namenjene predvsem za vozila. Plod

tega sodelovanja je tudi električni grelni sistem, namenjen ogrevanju potniškega prostora v

predelanem električnem vozilu. Sistem je možno enostavno vgraditi v vozilo brez razdiranja

armaturne plošče. Njihov produkt je prikazan na sliki (Slika 5.5). Podpira napajalne napetosti

do 260 V in omogoča do 3,5 kW grelne moči [42]. Pogovarjali smo se z g. Juretom

Merkačem glede možnosti uporabe sistema v predelanem vozilu. Po njegovih besedah je

sistem primeren za maksimalne napetosti do 300 V, zato ga je možno vgraditi samo v

konfiguracijo, kjer je predviden 200 V baterijski paket (pogon podjetja Stoja d.o.o.).

Slika 5.5: Električni grelec podjetja Intesi [42]

71


5.6 Letrika d.d.

Letrika d.d. je skupina podjetij, ki svoje kakovostne, inovativne in k sodobnim trendom

usmerjene izdelke in storitve tržijo po skoraj vsem svetu. Usmerjeni so v proizvodnjo, razvoj

in prodajo zaganjalnikov, alternatorjev, električnih pogonskih in mehatronskih sistemov, vse

bolj pa se usmerjajo k zelenim tehnologijam. Kontaktirali smo g. Iztoka Špacapana, direktorja

razvoja, glede primernosti in možnosti dobave njihovega električnega pogonskega sistema.

Na žalost je njihov pogonski sistem še v razvoju, poleg tega pa ne ustreza podanim tehničnim

zahtevam.

5.7 Stoja d.o.o.

Podjetje Stoja d.o.o. se ukvarja z inovacijami, razvojem in proizvodnjo energetske

elektronike. Specializiralo se je za razvoj sistemov za električna vozila in plovila. Na oddelku

za razvoj razvijajo in preizkušajo električne sisteme, na mehanskem oddelku sisteme

vgrajujejo in preizkušajo direktno na vozilih, zraven pa imajo tudi oddelek za razvoj

programske opreme [28]. Opravljen je bil sestanek z g. Mirom Zoričem, direktorjem podjetja.

G. Zorič je zelo zainteresiran za sodelovanje pri predelavi kombijev za prevoz potnikov.

Njegovo podjetje bi bilo zmožno v celoti predelati kombi na električni pogon. V vozilo bi

vgradili lasten asinhronski električni motor, frekvenčni pretvornik, enosmerni pretvornik za

napajanje 12 V baterije, hladilni sistem z dvema ločenima krogoma za hlajenje motorjev in

krmilnikov itd. Ostale komponente, potrebne za predelavo, bi lahko tudi sami dobavili

(baterije, polnilci itd.). Trenutno razvijajo tudi sistem za nadzor in uravnavanje litij-ionskih

baterij. Podjetje je za nas pripravilo ponudbo predelave, ki zajema predelavo skupaj z vsemi

potrebnimi komponentami, ki jih je izbral glede na naše specifikacije.

5.8 Metron inštitut

Inštitut Metron se ukvarja s predelavo vozil v električna, z razvojem novih električnih vozil, z

izdelavo prototipov električnih vozil, s šolanjem za predelovalce in razvojnike električnih

vozil, s šolanjem za vzdrževalce električnih, hibridnih in klasičnih vozil in s študijami na

področju električne mobilnosti. Stopili smo v kontakt z g. Gašperjem Jerebom, ki nam je

posredoval informativno ponudbo za litij-ionske celice podjetja Kokam skupaj z izdelavo

baterijskega paketa. Poleg tega je inštitut za nas napravil informativno ponudbo za predelavo

kombiniranega vozila. Na podlagi te ponudbe smo sestavili dve konfiguraciji za izračun

stroškov predelave kombiniranega vozila [8].

72


5.9 Ostala podjetja

Poleg opisanih podjetij je v Sloveniji še veliko drugega potenciala na področju električne

mobilnosti. Zaradi tehničnih zahtev ta podjetja trenutno nimajo primernih komponent, ki bi

jih lahko uporabili za predelavo kombiniranega vozila v električno. Kljub vsemu pa se lahko

to zaradi hitrega razvoja spremeni. Ta podjetja so:

Emsiso d.o.o.

eCAT, električna vozila in elektronski inženiring, Gregor Maček s.p.

Hidria d.d.

Piktronik d.o.o.

EXOR EVS, EVSIS d.o.o.

HRIBI-TEC, Gašper Hribšek s.p.

73


6 Ocena stroškov predelave

Na podlagi pridobljenih ponudb komponent (poglavje 3) smo sestavili tri primerne

konfiguracije, ki so osnova za določitev celotnih stroškov predelave kombiniranega vozila na

električni pogon. Komponente so bile izbrane glede na njihovo ceno, skladnost s tehničnimi

zahtevami projektne naloge in pogovorom s predelovalci: Metron inštitutom (ponudba

predelave v prilogi 17) in podjetjem Stoja d.o.o. (ponudba predelave v prilogi 20). V zadnjem

poglavju pa smo opredelili ekonomski vpliv in dobo vračanja investicije. Pri predelovalcu

Metron inštitut je predstavljena le stroškovnica za predelavo enega in deset vozil, saj v

primeru predelave večjih vozil organizacija trenutno nima zadostnih kapacitet (prostor,

delovna sila). Pri konfiguraciji, narejeni po ponudbi Stoja d.o.o., ni bila izdelana stroškovnica

za primer predelave večjega števila vozil, saj nam podjetje podatkov o možnih popustih pri

večjih količinah ni posredovalo.

6.1 Stroškovnica predelave

V sodelovanju z Metron inštitutom smo določili stroškovnico predelave za dve različni

konfiguraciji. Prva vključuje večino komponent slovenskih proizvajalcev (Tabela 6.1), druga

pa je osnovana na nižji ceni z vključevanjem tujih komponent (Tabela 6.2). Podjetje Stoja

d.o.o. je na podlagi zahtevanih lastnosti vozila pripravilo konkurenčno ponudbo z lastnimi

proizvodi (Tabela 6.3). V predstavljenih stroškovnicah smo predvideli predelavo

kombiniranega vozila v električno vozilo s kapaciteto baterijskega paketa 38 kWh. Kot

opcijske dodatke smo navedli dodatni baterijski paket, skupaj z vsemi potrebnimi dodatki

(sistem za nadzor, ohišje, delo) in klimatsko napravo. Z dodatnim baterijskim paketom lahko

predelano kombinirano vozilo zadosti tudi vsem zahtevam prevoznikov v Posočju. Stroški

dodatkov so prikazani v tabelah (Tabela 6.4, Tabela 6.5 in Tabela 6.6). V cene niso vključeni

davek na dodano vrednost (DDV), stroški pošiljanja ter carine (razen v primeru dobave

komponent preko slovenskih posrednikov).

V prvi konfiguraciji (Tabela 6.1) smo prednostno vključili vse slovenske proizvajalce, ne

glede na ceno njihovih proizvodov. Predvideli smo hitre trifazne polnilce, ki močno

zmanjšajo čas polnjenja, baterijski paket je zato možno napolniti v dveh urah (če priključno

mesto to omogoča). Za nadzor baterijskega sistema je bil izbran proizvod slovenskega

proizvajalca REC, ki omogoča velike tokove uravnavanja napolnjenosti celic, s čimer se

nekoliko skrajša čas polnjenja baterijskega paketa (Tabela 3.7). Vključili smo električni

pogon podjetja Enstroj, s katerim lahko zadostimo vsem postavljenim zahtevam (speljevanje

v klanec, končna hitrost). V tej konfiguraciji je bil izbran baterijski paket nazivne napetost

400 V (126 litij-ionskih celic vezanih zaporedno). Z visoko napetostjo baterije smo dosegli

boljši izkoristek sistema zaradi manjših ohmskih izgub, manjše obremenitve celic in

kontaktorjev. Ta možnost omogoča najboljše parametre predelanega vozila je pa zato

najdražja. Najbolj primerna je za prevoze po Posočju. Že s trenutno konfiguracijo lahko brez

dodatnega baterijskega paketa ob malo daljših časih polnjenja, kot smo jih predpostavili,

zadostimo tudi zahtevam prevoznikov po dometu.

Z drugo konfiguracijo (Tabela 6.2) smo predstavili alternativno ponudbo tretji konfiguraciji

podjetja Stoja. V primerjavi s prvo smo izbrali drugačen električni pogon podjetja Kolektor,

ki sicer le delno zadostuje postavljenim zahtevam. Namesto hitrega 22 kW polnilca smo

74


izbrali cenejše tri enofazne polnilce z močjo 3,3 kW in skupno močjo 9,9 kW in cenejši

sistem za nadzor baterij z manjšimi tokovi uravnavanja napolnjenosti celic v primerjavi s

sistemom podjetja REC. Predstavljena konfiguracija je po našem mnenju najcenejša možnost

glede na zbrane ponudbe in je v primerjavi s prvo predstavljeno stroškovnico optimalna izbira

glede na vozne lastnosti vozila in ceno za prevoze po Idrijskem ter pogojno primerna za

prevoze v Posočju (nekoliko pod-dimenzioniran motor).

Tretja konfiguracija (Tabela 6.3) je povzeta po ponudbi podjetja Stoja d.o.o., ki je glede na

podane zahteve za nas pripravilo informativno ponudbo za celotno predelavo kombiniranega

vozila s svojimi komponentami. Uporabljen je baterijski paket nižje nazivne napetosti (200 V)

kot pri prvih dveh možnostih, kar zaradi večjih električnih tokov pomeni večje obremenitve

komponent in nižji izkoristek sistema. Ta možnost je najcenejša zaradi vgradnje nekaj lastnih

komponent in vključevanja ostalih, ki jih podjetje samo dobavlja od tujih proizvajalcev. Po

navedbah predelovalca naj bi njihov sistem zadostil potrebam predvidenih prevozov, v študiji

pa večina njihovih komponent ni bila obravnavana zaradi pomanjkljivega nabora njihovih

lastnosti. Kljub temu, glede na izvedeni intervju s podjetjem in reference, ocenjujemo, da je

njihovim navedbam moč zaupati.

75

Tabela 6.1: Konfiguracija 1 - Slovenske komponente, predelava Metron Inštitut

Vrsta komponente Opis komponente Cena enega vozila Cena 10 vozil

Vozilo Kombinirano vozilo Renault Trafic Authentique dCi 90 16.550,00 € 16.550,00 €

Vlečna kljuka in elektronika Ponudba AC Jerovšek d.o.o. 400,00 € 400,00 €

Baterijski sklop Baterije Baterije LP20320230, Li2 d.o.o. 16.380,00 € 15.272,71 €

Sistem za nadzor baterij (BMS) REC-BMS 4.147,10 € 3.732,39 €

Ohišje Metron Inštitut (ponudba za Kokam celice) 1.800,00 € 1.674,00 €

Polnilci Brusa 22kW polnilec 6.938,00 € 6.606,00 €

Pogonski sklop Elektromotor EMRAX LC 2.790,00 € 2.790,00 €

Krmilnik UNITEK BAMO D3 Enstroj modified 2.990,00 € 2.990,00 €

Konstrukcija (prilagoditvena plošča,

prirobnica, motorni nosilci) Metron Inštitut 1.650,00 € 1.534,50 €

Hladilni sistem (dva ločena hladilna kroga) Metron inštitut 500,00 € 465,00 €

Varnostni sklop Varovalke in podnožje M2UQ2/400A/690V in PK2 146,45 € 138,31 €

Kontaktorji in predpolnilni sistem Vključeno v ponudbo za BMS 0,00 € 0,00 €

Ostali sistemi Enosmerni pretvornik MES 1kW 1.415,10 € 948,10 €

Vakuumska črpalka Metron inštitut (proizvajalec Hella) 350,00 € 325,50 €

Servo črpalka - električna GMT 635,00 € 635,00 €

Gretje Beja d.o.o. 1.900,00 € 1.900,00 €

Močnostne povezave Brusa, 10 m 360,00 € 360,00 €

Polnilna vtičnica in napajalni kabel Metron Inštitut 650,00 € 604,50 €

Drobni material Kablovje, konektorji 800,00 € 744,00 €

Homologacija Referenca Stoja 484,00 € 484,00 €

Delo Izvedba celotne predelave 12.500,00 € 11.625,00 €

Skupaj predelava 73.385,65 € 69.779,01 €

Vrednost odstranjenih delov 4.000,00 € 4.000,00 €

Skupaj (brez DDV) 69.385,65 € 65.779,01 €

76

Tabela 6.2: Konfiguracija 2 – Najugodnejša ponudba, predelava Metron inštitut

Vrsta komponente Opis komponente Cena enega vozila Cena 10 vozil

Vozilo Kombinirano vozilo Renault Trafic Authentique dCi 90 16.550,00 € 16.550,00 €

Vlečna kljuka in elektronika Ponudba AC Jerovšek d.o.o. 400,00 € 400,00 €

Baterijski sklop Baterije Baterije Sinopoly 38 kWh, ponudba Stoja d.o.o. 12.840,00 € 12.840,00 €

Sistem za nadzor baterij (BMS) Elithion Lithiumate Pro 2.173,00 € 1.555,00 €

Ohišje Metron Inštitut (ponudba za Kokam celice) 1.800,00 € 1.674,00 €

Polnilci Brusa 3x3,3 kW 4.116,00 € 4.116,00 €

Pogonski sklop Elektromotor Kolektor, 1019 BLDC Drive System 4.900,00 € 4.900,00 €

Krmilnik Vključeno v ponudbo Kolektor 0,00 € 0,00 €

Konstrukcija (prilagoditvena plošča,

prirobnica, motorni nosilci) Metron Inštitut 1.650,00 € 1.534,50 €

Hladilni sistem (dva ločena hladilna kroga) Metron inštitut 500,00 € 465,00 €

Varnostni sklop Varovalke in podnožje M2UQ2/400A/690V in PK2 146,45 € 138,31 €

Kontaktorji in predpolnilni sistem Iz ponudbe REC 360,50 € 324,45 €

Ostali sistemi Enosmerni pretvornik MES 1kW 1.415,10 € 948,10 €

Vakuumska črpalka MES 70/6E2 314,70 € 210,70 €

Servo črpalka - električna GMT 635,00 € 635,00 €

Gretje Beja d.o.o. 1.900,00 € 1.900,00 €

Močnostne povezave Brusa, 10 m 360,00 € 360,00 €

Polnilna vtičnica in napajalni kabel Metron Inštitut 650,00 € 604,50 €

Drobni material Kablovje, konektorji 800,00 € 744,00 €

Homologacija Referenca Stoja 484,00 € 484,00 €

Delo

Izvedba celotne predelave 12.500,00 € 11.625,00 €

Skupaj predelava 64.494,75 € 62.008,56 €

Vrednost odstranjenih delov 4.000,00 € 4.000,00 €

Skupaj (brez DDV) 60.494,75 € 58.008,56 €

77

Tabela 6.3: Konfiguracija 3 – Komponente in predelava Stoja d.o.o.

Vrsta komponente Opis komponente Cena enega vozila

Vozilo Kombinirano vozilo Renault Trafic Authentique dCi 90 16.550,00 €

Vlečna kljuka in elektronika Ponudba AC Jerovšek d.o.o. 400,00 €

Baterijski sklop Baterije Baterije Sinopoly 38 kWh, Stoja 12.840,00 €

Sistem za nadzor baterij (BMS) BMS in merilnik kapacitete baterij in prikazovalnik Stoja 1.302,00 €

Ohišje Ohišje in povezovalni mostički, Stoja 907,00 €

Polnilci Energetski polnilec LI-ION baterij 3x380V/8kW 4.750,00 €

Pogonski sklop Elektromotor 3 fazni indukcijski vodno hlajen 50 kW 3.670,00 €

Krmilnik Frekvenčni pretvornik 50 kW, vodno hlajen 5.783,00 €

Konstrukcija (prilagoditvena plošča, prirobnica,

motorni nosilci) Mehanski kosi, prilagoditvena plošča, nosilci itd., Stoja 255,00 €

Hladilni sistem (dva ločena hladilna kroga) Stoja 342,00 €

Varnostni sklop Varovalke Vključeno v ostalo 0,00 €

Kontaktorji in predpolnilni sistem Vključeno v ostalo 0,00 €

Ostali sistemi Enosmerni pretvornik Pretvornik za napajanje 12V instalacije, 900W, Stoja 746,00 €

Vakuumska črpalka Servo črpalka za zavore, Stoja 550,00 €

Servo črpalka - električna Električni sistem za servo volan, Stoja 1.240,00 €

Gretje Ogrevalni sistem iz ponudbe Beja d.o.o. 1.900,00 €

Močnostne povezave Vključeno v ostalo 0,00 €

Polnilna vtičnica in napajalni kabel Vključeno v ostalo 0,00 €

Drobni material Drobni material, gas pedalo in stikalo za smer, Stoja 486,00 €

Homologacija homologacija, Stoja 484,00 €

Delo Izvedba celotne predelave 6.480,00 €

Skupaj predelava 58.685,00 €

Vrednost odstranjenih delov 4.000,00 €

Skupaj (brez DDV) 54.685,00 €

78

Tabela 6.4: Konfiguracija 1 - dodatki in razširitve

Dodatki in razširitve Cena enega Cena 10

Klimatska naprava(predelava Beja d.o.o., brez vključenega elektro pogona - glede na izvedbo predelave) 2.800,00 € 2.800,00 €

Dodatni baterijski paket (celice, ohišje, BMS in stroški izdelave +10% vrednosti) 24.559,81 € 22.747,01 €

Skupaj (brez DDV) 27.359,81 € 25.547,01 €


Dodatki in razširitve Cena enega Cena 10

Klimatska naprava(predelava Beja d.o.o., brez vključenega elektro pogona - glede na izvedbo predelave) 2.800,00 € 2.800,00 €

Dodatni baterijski paket (celice, ohišje, BMS in stroški izdelave +10% vrednosti) 18.494,30 € 17.675,90 €

Skupaj (brez DDV) 21.294,30 € 20.475,90 €


Dodatki in razširitve Cena enega

Klimatska naprava(predelava Beja d.o.o., brez vključenega elektro pogona - glede na izvedbo predelave) 2.800,00 €

Dodatni baterijski paket (celice, ohišje, BMS in stroški izdelave +10% vrednosti) 16.553,90 €

Skupaj (brez DDV) 19.353,90 €

79


6.2 Ekonomski vpliv in doba vračanja

Pri izračunu stroškov uporabe predpostavimo sledeče:

življenjska doba vozila 10 let, cena nafte: 1,4 € – 1,8 €, cena kWh: 0,12 € – 0,16 €, letno prevožena razdalja na Idrijskem: 24.000 km, letno prevožena razdalja v Posočju: 36.000 km, odplačilna doba posojila za vozila 10 let (120 mesecev).

Pri odločanju o nakupu ali predelavi kombiniranega vozila z motorjem z notranjim

zgorevanjem v vozilo na električni pogon je zelo uporaben faktor celotnih mesečnih stroškov

uporabe vozila.

Narejena je primerjava med novim klasičnim kombiniranim vozilom z motorjem z notranjim

zgorevanjem in predelanim električnim kombiniranim vozilom istega velikostnega in

zmogljivostnega razreda. Podatki zajemajo tako nakupno ceno, financiranje vozila kot tudi

obratovalne stroške – od potrebne pogonske energije, do stroškov vzdrževanja vozila. Doba

vračanja investicije je odvisna od več faktorjev. Prvi je vsekakor nakupna cena (v Sloveniji

velja omejitev v višini 50.000 € za upravičenost do subvencije za novo vozilo), drugi pa

število prevoženih kilometrov – pri čemer je seveda s stališča obratovalnih stroškov ugodno,

da je le to čim višje (nizka cena elektrike). Naslednja faktorja sta cena nafte in elektrike v

prihodnjih letih, ki se glede na predvideno življenjsko dobo vozila lahko precej spremenita.

Glede na gibanje cen energentov v preteklosti smo ocenili povprečno ceno goriva na 1,6 €/l

ter elektrike na 0,14 €/kWh. Specifična raba vozila v Posočju za namene adrenalinskih

športov je precej zahtevna. Ob predvideni polni obremenitvi je zato poraba goriva cca. 40 %

višja, kot je navedeno v uradnih meritvah za mestno vožnjo. Zaradi tega v takšnih pogojih

predvidevamo porabo 14 l/100km. Na Idrijskem je teren nekoliko manj razgiban, prav tako ni

potrebe po prikolici, zato je tam poraba ocenjena na 12 l/100km. Izračun je osnovan na razliki

v ceni nakupa klasičnega in predelanega kombiniranega vozila. Predvidena je 10 letna

odplačilna doba za vozila, pri čemer obresti predstavljajo 30 % pribitka na tovarniško ceno

[43]. Poraba energije električnih vozil je izračunana na podlagi meritev na terenu. Ocenjena

poraba za progo na Idrijskem je 38 kWh/100km ter 72 kWh/100km v Posočju. Mesečni

stroški vzdrževanja se v tabelah nanašajo na specifične potrebe obeh tipov vozil. Pri

električnem vozilu so to stroški povezani z menjavo baterije [44], pri dizlu pa vzdrževanje

komponent vozila, povezanih z motorjem z notranjim zgorevanjem [45]. Stroški vzdrževanja

vozila, ki so pri obeh tipih vozil neodvisni od pogonskega sklopa (npr. pnevmatike, podvozje,

karoserija…), v preračunih niso upoštevani.

80



V tabeli (Tabela 6.7) je predstavljena primerjava predvidenih stroškov pri uporabi vozila

Renault Trafic Authentique dCi 90 z motorjem z notranjim zgorevanjem (Kombi dizel) in na

enakem vozilu osnovanem električnem kombiniranem vozilu (Kombi elektro).

Tabela 6.7: Primerjava stroškov - predelano električno in klasično kombinirano vozilo (Idrijsko)

Podatki Kombi elektro Kombi dizel

Cena € 72593 20340

Olajšave € 0 0

Cena z olajšavo € 72593 20340

Faktor za 10 letno posojilo 1,3 1,3

Posojilo 10 let € 94370,9 26442

Stroški posojila € 3000 1000

Čas vračanja posojila v mesecih 120 120

Mesečna plačila obrokov € 811,42 228,68

Poraba 100 km mešano (kWh, liter) 38 12

Cena goriva € 1,6

Cena električne energije € 0,14

Strošek €/km 0,0532 0,192

Strošek €/100 km 5,32 19,2

Dnevno prevoženo v kilometrih 100 100

Mesečno prevoženo v kilometrih 3000 3000

Letno prevoženo v kilometrih 24000 24000

Prevoženo v 10 letih, kilometri 240000 240000

Mesečni strošek energije € 159,6 576

Mesečni strošek (posojilo + energija) € 971,02 804,68

Mesečni strošek vzdrževanja € 0,00 26,19

Celotni mesečni stroški € 971,02 830,87

Nizko število letno prevoženih kilometrov omogoča uporabo istega baterijskega sklopa skozi

celotno življenjsko dobo vozila, zaradi česar stroškov menjave baterije ne upoštevamo. Pri

klasičnem vozilu pa je seveda potrebno opravljati redne servise, povezane z uporabo motorja

z notranjim zgorevanjem (menjava olja, filtrov,...), predviden je en letni redni servis. V

celotni življenjski dobi vozila bi znašali stroški, povezani z vzdrževanjem motorja, 3142,8 €

oz. 26,19 € mesečno.

Rezultati analize, predstavljeni v tabeli (Tabela 6.7), nakazujejo, da bi bili mesečni stroški

uporabe predelanega električnega kombiniranega vozila za potrebe predvidenih turističnih

prevozov v Krajinskem parku Zgornja Idrijca višji za 141 € od stroškov uporabe primerljivega

klasičnega vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem.

81


6.2.1.1 Izračun dobe vračanja

Pomen uporabljenih spremenljivk:

EV – električno vozilo

KV – klasično vozilo

X – leta

Xlp – letno prevoženo

1. Doba vračanja investicije (vložek v dražje vozilo) v primerjavi z vozilom z motorjem z

notranjim zgorevanjem, pri 24000 prevoženih kilometrih letno.

|

(( ) ) ( )| (6.1)

|

(( ) ) ( )| (6.2)

2. ROI, ang. return of investment: 10 let, koliko kilometrov mora biti narejenih na letni

ravni za cilj, da se strošek investicije (vložek v dražje vozilo) povrne v roku 10 let.

|

( )

| (6.3)

|

( )

|

(6.4)

82


6.2.2 Posočje

V tabeli (Tabela 6.8) je predstavljena primerjava predvidenih stroškov pri uporabi vozila

Renault Trafic Authentique dCi 90 z motorjem z notranjim zgorevanjem (Kombi dizel), ter na

enakem vozilu osnovanem električnem kombiniranem vozilu (Kombi elektro).

Tabela 6.8: Primerjava stroškov - predelano električno in klasično kombinirano vozilo (Posočje)


Cena € 90608 20340

Olajšave € 0 0



Posojilo 10 let € 117790,4 26442





Cena goriva € 1,6


Strošek €/km 0,1008 0,224

Strošek €/100 km 10,08 22,4









Visoka specifična poraba energije kljub nizkemu število letno prevoženih kilometrov zahteva

dva baterijska paketa, da se zadosti zahtevam po dosegu. V izračunu je zaradi tega nabavna

cena predelanega vozila višja za 18.015 €. Oba baterijska paketa zagotavljata, da v življenjski

dobi vozila menjava baterijskih paketov ne bo potrebna. Pri klasičnem vozilu je potrebno

opravljati redne servise, povezane z uporabo motorja z notranjim zgorevanjem (menjava olja,

filtrov,...), predvidena sta dva letna redna servisa. V celotni življenjski dobi vozila bi znašali

stroški, povezani z vzdrževanjem motorja, 6285,6 € oz. 52,38 € mesečno.

Rezultati analize predstavljeni v tabeli nakazujejo, da bi bili mesečni stroški uporabe

predelanega električnega kombiniranega vozila za potrebe predvidenih turističnih prevozov v

Posočju, višji za 171 € od stroškov uporabe primerljivega klasičnega vozila z motorjem z

notranjim zgorevanjem.

83



1. Doba vračanja investicije (vložek v dražje vozilo) v primerjavi z vozilom z motorjem

na notranje zgorevanje, pri 36000 prevoženih kilometrih letno.

|

(( ) ) ( )|

(6.5)

|

(( ) ) ( )| (6.6)

Doba vračanja investicije bi se, kot je razvidno iz enačbe (6.6), lahko v največji meri

zmanjšala z višjo ceno fosilnih goriv. Faktor, ki ga prinese razlika v ceni vzdrževanja obeh

tipov vozil, je v primerjavi s ceno goriva zanemarljivo nizek.

2. ROI, ang. Return of investment: 10 let, koliko kilometrov mora biti narejenih na letni


|

( )

|

(6.7)

|

( )

|

(6.8)

84


7 Alternativna ponudba dobavljivih vozil večjih proizvajalcev

Po podrobnem pregledu trga smo našli le dve serijski vozili, ki bi lahko ustrezali zahtevam

študije in sicer Mercedes Vito E-CELL (Tabela 7.1) ter German E-Cars Plantos (Tabela 7.2).

Mercedes je možno samo najeti, zato je predvidena cena vozila pridobljena s pomočjo

izračuna najema.

Kot računski parameter je bila v tem primeru uporabljena povprečna poraba vozil, ki jo navaja

proizvajalec za neobremenjena vozila (le voznik) in za vožnjo po standardnem voznem ciklu

NEDC (New European Driving Cycle – novi evropski vozni cikel). To pomeni, da je potrebno

pri interpretaciji rezultatov to dejstvo upoštevati in ga primerno ovrednotiti. Predstavljeni

vozili sta glede na njune tehnične lastnosti primerni za vožnjo le v primeru Idrijskega (za

Posočje nimata dovolj visoke kapacitete baterijskega sklopa).

Tabela 7.1: Tehnične lastnosti vozila Mercedes Vito E-CELL [46]

Mase

Masa vozila 2200 kg



Upor


Motor

Največja moč 60 kW

Največji navor 280 Nm

Število prestav 1

Kapaciteta baterij in doseg

Kapaciteta baterij 36 kWh

Doseg (NEDC) 130 km

Najvišja hitrost 80 km/h

Poraba energije

Kombinirana vožnja 22 kWh/100km

Dimenzije

Višina 1895 mm

Širina 1901 mm

Dolžina 5008 mm

Ostalo

Število sedežev 9


CENA 850 € mesečno, 4 leta = 40800 €,

8 let = 81.600 €

85


Tabela 7.2: Tehnični lastnosti vozila German-E-cars Plantos [47]

Mase

Masa vozila 2550 kg



Upor


Motor

Največja moč 85 kW

Največji navor 230 Nm

Število prestav 1

Kapaciteta baterij in doseg

Kapaciteta baterij 42 kWh

Doseg (NEDC) 120 km

Najvišja hitrost 130 km/h

Poraba energije

Kombinirana vožnja 28 kWh/100km

Dimenzije

Višina 1895 mm

Širina 1901 mm

Dolžina 5008 mm

Ostalo

Število sedežev 9


CENA 88.500 € (Ponudba 18)

86


7.1 Ekonomski vpliv in doba vračanja

V tabelah so prikazani stroški uporabe vozila Mercedes Benz Vito z motorjem z notranjim

zgorevanjem (Kombi dizel), ter na enakem vozilu osnovan električno kombinirano vozilo

German E-cars Plantos (Kombi elektro). Obe vozili je možno na trgu kupiti.

7.1.1 Izračun Idrijsko Tabela 7.3: Primerjava stroškov - serijsko električno in klasično kombinirano vozilo (Idrijsko)


Cena € 88500 42000

Olajšave € 0 0



Posojilo 8 let € 115050 54600





Cena goriva € 1,6


Strošek €/km 0,0532 0,192

Strošek €/100 km 5,32 19,2









Nizko število letno prevoženih kilometrov omogoča uporabo istega baterijskega sklopa skozi

celotno življenjsko dobo vozila, zaradi česar stroškov menjave baterije ne upoštevamo. Pri

klasičnem vozilu pa je seveda potrebno opravljati redne servise povezane z uporabo motorja z

notranjim zgorevanjem (menjava olja, filtrov,..), predviden je en letni redni servis. V celotni

življenjski dobi vozila bi znašali stroški, povezani z vzdrževanjem motorja, 3142,8 € oz.

26,19 € mesečno.

Rezultati analize, predstavljeni v tabeli, nakazujejo, da bi bili mesečni stroški uporabe

serijskega električnega kombiniranega vozila za potrebe predvidenih turističnih prevozov v

Krajinskem parku Zgornja Idrijca, višji za 78 € od stroškov uporabe primerljivega klasičnega

vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem.

87



1. Doba vračanja investicije (vložek v dražje vozilo) v primerjavi z vozilom z motorjem na

notranje zgorevanje, pri 24000 prevoženih kilometrih na leto.

|

(( ) ) ( )| (7.1)

|

(( ) ) ( )| (7.2)

Doba vračanja investicije bi se, kot je razvidno iz zgornje enačbe (7.2), lahko v največji meri





|

( )

| (7.3)

|

( )

|

(7.4)

88


7.1.2 Izračun Posočje Tabela 7.4: Primerjava stroškov - serijsko električno in klasično kombinirano vozilo (Posočje)


Cena € 88500 42000

Olajšave € 0 0



Posojilo 8 let € 115050 54600





Cena goriva € 1,6


Strošek €/km 0,1008 0,224

Strošek €/100 km 10,08 22,4









Visoka specifična poraba energije, kljub nizkemu številu letno prevoženih kilometrov,

zahteva vmesno polnjenje, da se zagotovi zahtevam po dosegu. V izračunu je zaradi višje

obrabe baterijskega paketa predvidena tudi menjava le tega, in sicer je predvidena cena v

obdobju, ko bi bila menjava izvedena, 7000 € (v sedmem letu uporabe), kar mesečno znese

83,33 €. Pri klasičnem vozilu je potrebno opravljati redne servise, povezane z uporabo

motorja z notranjim zgorevanjem (menjava olja, filtrov,..), predvidena sta dva letna redna

servisa. V celotni življenjski dobi vozila bi znašali stroški, povezani z vzdrževanjem motorja,

6285,6 € oz. 52,38 € mesečno.

Rezultati analize, predstavljeni v tabeli, nakazujejo, da bi bili mesečni stroški uporabe

serijskega električnega kombiniranega vozila za potrebe predvidenih turističnih prevozov v

Posočje, višji za 3 € od stroškov uporabe primerljivega klasičnega vozila z motorjem z

notranjim zgorevanjem.

89



1. Doba vračanja investicije (vložek v dražje vozilo) v primerjavi z vozilom z motorjem na

notranje zgorevanje, pri 36000 prevoženih kilometrih na leto.

|

(( ) ) ( )| (7.5)

|

(( ) ) ( )| (7.6)

Doba vračanja investicije bi se, kot je razvidno iz enačbe (7.5), lahko v največji meri





|

( )

| (7.7)

|

( )

|

(7.8)

90


7.2 Komentar

Pripravljene so bile štiri primerjave, na dveh lokacijah, pri čemer je v danih pogojih uporaba

električnih vozil v vsakem primeru dražja od primerljivega kombija z motorjem z notranjim

zgorevanjem. Osnova za primerjavo v primeru predelave vozila je kombinirano vozilo nižjega

cenovnega razreda. Uporaba električnega kombiniranega vozila na mesečnem nivoju je na

področju Idrijskega za 141 € ter v Posočju za 171 € dražja. V kolikor primerjamo

kombinirano vozilo višjega cenovnega razreda (Mercedes Vito) so cenovne razlike med

uporabo električne ali dizel verzije razmeroma nizke, vendar so tudi tukaj na mesečnem

nivoju električne verzije dražje, in sicer 78 € (Idrijsko) in 3 € (Posočje). Serijsko električno

vozilo poti v Posočju ne bi moglo opraviti brez vmesnega polnjenja.

Relativno neugodni podatki za električna vozila so v največji meri posledica specifičnih

zahtev uporabnikov in sestava terena. Vprašljiva je poraba dizelskega goriva, ki jo za svoje

vozilo navajajo ponudniki turističnih storitev: pod 10 l/100km. Meritve in izračuni

električnega vozila kažejo, da bi morala biti poraba polno obremenjenega vozila na takšnem

terenu precej višja (tudi do 40 % več). Tudi poraba električne energije predelanega vozila je

zaradi manj ugodne specifične rabe višja, kot je običajno za električna vozila. Parametri za

izračun porabe predvidevajo visoko maso in relativno veliko prednjo površino, kar je v

največji meri posledica uporabe prikolice za prevoz raftov v Posočju. Relativno velik

doprinos k visoki porabi pa ima tudi precej konzervativno določen koeficient električnega

izkoristka sistema. Skupaj z mehanskim izkoristkom namreč podajata skupni izkoristek

sistema 72 %, ki pa bi bil v primeru manj obremenjenega vozila lahko precej boljši (nad

80 %).

Investicijo v električno vozilo bi na podlagi izračunanih podatkov samo z vidika ekonomike

najlažje upravičili v primeru serijskega električnega vozila višjega razreda (osnova Mercedes

Vito), ki bi se uporabljalo na progi v Posočju. Seveda v tem primeru velja pogoj, da se vozilo

med delovnim dnem lahko napolni. Investicijo v predelavo v električno kombinirano vozilo bi

upravičili v primeru, da se vozilo poleg vsakodnevne primarne rabe v turistične namene hkrati

uporablja kot mobilni laboratorij, katerega rezultati bi prispevali k razvoju komponent za

električna vozila v slovenskih podjetjih (elektronika, baterije, motorji,…). V vseh primerih bi

bilo potrebno zato za ekonomsko sprejemljivost katerekoli predvidene konfiguracije precej

napora usmeriti v marketinške aktivnosti, ki bi lahko nadoknadile razliko v ceni.

91


8 Zaključek

Celovita študija za predelavo električnega kombiniranega vozila z uporabo empirično

pridobljenih podatkov in teoretične analize podrobno opredeljuje tehnične zahteve, ki bi jih

moralo izpolniti električno vozilo za vožnjo ob predpostavljeni karakteristični rabi. Študija v

nadaljevanju na podlagi raziskave trga z električnimi in mehanskimi komponentami za

vgradnjo v električna vozila predlaga ugodne sistemske konfiguracije, ki bi bile primerne za

vgradnjo. Pri tem je posebna pozornost namenjena izdelkom slovenskih proizvajalcev, ki

lahko zagotovijo večino delov. V zadnjem delu študija ovrednoti predelavo kombiniranega

vozila za prevoz potnikov za potrebe turističnih storitev v Posočju in na Idrijskem ter jo

primerja z uporabo klasičnega vozila z motorjem z notranjim zgorevanjem. Hkrati poda tudi

pregled možnosti nabave ustreznega serijskega električnega kombiniranega vozila, na koncu

pa poda tudi ekonomski vpliv in dobo vračanja za vse primere.

V študiji je pripravljena primerjava stroškov in dobe vračanja, ki jih predvideva uporaba

klasičnih osebnih kombiniranih vozil za prevoz oseb z motorjem z notranjim zgorevanjem,

primerljivih serijskih vozil z električnim pogonom in primerljivih predelanih električnih vozil.

V splošnem velja, da je začetna investicija v električno vozilo višja, stroški vzdrževanja in

porabljene energije pa manjši. Rezultati izračunov dobe vračanja nakazujejo ugoden potencial

za predelavo kombiniranih vozil za uporabo v predvidene namene, pri čemer bi na letnem

nivoju morala prevoziti blizu 50.000 km. Upravičenost predelave bi bila možna tudi v

primeru, da bi bilo možno stroške za predelavo znižati pod 40.000 €. Tako bi bila ekonomska

upravičenost investicije tudi pri manjšem številu letno prevoženih kilometrov večja.

Parametri, uporabljeni v izračunu ekonomske upravičenosti, temeljijo na izračunu potrebne

energije za vožnjo po predvidenih poteh, ob izpolnjevanju zahtev, opredeljenih z intervjuji s

ponudniki, na osnovi tehničnih podatkov vozil za predelavo, meritev na terenu in zahtevam

projektne naloge. Dopuščamo možnost, da se dejanska uporaba vozil za predvidene namene

nekoliko razlikuje od predvidene, za kar smo pri izračunu uporabili ustrezne varnostne

faktorje (za primer slabših pogojev v realnosti). Ugodno pa bi, po našem mnenju, na

ekonomsko upravičenost vplivala manjša obremenitev vozil oziroma prilagojena

karakteristična uporaba. Prilagoditev bi zahtevala analizo dejanskih celoletnih potreb

obravnavanih ponudnikov in predlog prestrukturiranja njihovega delovnega procesa, ki

trenutno ni najbolj ugoden za uporabo električnih vozil.

Glede na rezultate analize lahko zaključimo, da je uporaba električnih vozil za uporabo pri

predpostavljenih pogojih sicer dražja, tako v primeru serijskih kot predelanih vozil, vendar bi

po našem mnenju ustrezna izraba marketinškega potenciala, ki ga uporaba električnih vozil v

turistične namene ponuja, zaradi povišanja dodane vrednosti storitve nadoknadila razliko v

ceni, po drugi strani pa bi odprla tudi različne nove razvojne možnosti, tako na tehničnem kot

na družbenem, predvsem pa na okoljevarstvenem področju.

92


9 Literatura

[1] „Global Greenhouse Gas Emissions Data,“ EPA, [Elektronski]. Dostopno na:

http://www.epa.gov/climatechange/ghgemissions/global.html. [Poskus dostopa 10 6

2013].

[2] „Onesnaženost zraka z delci PM10 in PM2.5,“ ARSO, [Elektronski]. Dostopno na:

http://kazalci.arso.gov.si/?data=indicator&ind_id=388. [Poskus dostopa 10 6 2013].

[3] „Race Technology,“ Race Technology, [Elektronski]. Dostopno na: http://www.race-

technology.com/data_loggers_2_11.html. [Poskus dostopa 5 6 2013].

[4] G. McCabe, Viscoelasticity and F1 Tyres, dostopno na:

http://mccabism.blogspot.com/2010/07/viscoelasticity-and-f1-tyres.htm. [Poskus dostopa

1 3 2013].

[5] M. Ehsani, Y. Gao in A. Emadi, Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles

Fundamentals, Theory, and Design (second edition), Združene države Amerike: Taylor

and Francis Group, LCC, 2010.

[6] J. Klemenc, Dinamika vozil - bilanca vlečnih sil, skripta predavanj, Katedra za strojne

elemente in razvojna vrednotenja - Fakulteta za strojništvo Univerze v ljubljani,.

[7] J. S. Jože Puhar, Krautov strojniški priročnik, štirinajsta slovenska izdaja, Ljubljana:

Littera picta, 2003.

[8] Inštitut Jožef Stefan, Varčno z energijo pri elektromotornih pogonih, dostopno na:

http://www.aure.gov.si/eknjiznica/V2-elmotor.pdf. [Poskus dostopa 1 3 2013].

[9] Delavnica o predelavi električnih vozil, Češnjica, 2011.

[10] „Renault Trafic,“ Renault Slovenija, [Elektronski]. Dostopno na:

http://www.renault.si/nova-vozila/osebna-vozila/trafic/novi-trafic-osebni/splosna-

predstavitev/. [Poskus dostopa 20 5 2013].

[11] Tehnični podatki in oprema Citroen Jumper Kombinirano vozilo in Minibus, Citroen

Slovenija d.o.o., 2013.

[12] „Nissan Leaf,“ Wikipedia, the free encyclopedia, [Elektronski]. Dostopno na:

http://en.wikipedia.org/wiki/Nissan_Leaf. [Poskus dostopa 18 6 2013].

[13] „Serial and Parallel Battery Configurations and Information,“ [Elektronski]. Dostopno

na: http://batteryuniversity.com/learn/article/serial_and_parallel_battery_configurations.

[Poskus dostopa 26 12 2012].

[14] Specifikacije nanofosfatne celice AMP20M1HD-A podjetja A123, A123 Systems, 2012.

93


[15] Specifikacije litij-železo-fosfatne celice SP-LFP100AHA podjetja SINOPOLY, Sinopoly

Battery, 2013.

[16] Specifikacije litij-železo-fosfatne celuce SP-LFP200AHA podjetja SINOPOLY,

Sinopoly Battery.

[17] Specifikacije litij-železo-fosfatne celice z redkimi zemljami tipa WB-LYP100AHA

podjetja Winston, Winston Battery.

[18] Specifikacije Deep cycle 12V45AH akumulatorjev, www.mhb-battery.com, FUJIAN

MINHUA POWER SOURCE, Co., 2013.

[19] Trojan - Product Specification Guide, A Comprehensive Battery Selection Guide, Trojan

Battery Company.

[20] GeB, Specifikacije litij-železo-fosfatne celice LP20320230 podjetja GeB, General

electronics Battery Co., Ltd.

[21] Superior Lithium Polymer Battery, Lithium Polymer Rechargeable Batteries, Kokam

Co., Ltd..

[22] „Wikipedia,“ [Elektronski]. Dostopno na:

http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_management_system. [Poskus dostopa 5 6 2013].

[23] „REC d.o.o.,“ REC, [Elektronski]. Dostopno na: http://rec-bms.com/. [Poskus dostopa 12

6 2013].

[24] „Elithion, Lithiumate pro,“ Elithion, [Elektronski]. Dostopno na:

http://elithion.com/lithiumate_pro.php. [Poskus dostopa 19 6 2013].

[25] „Charging Lithium-ion batteries,“ Battery University, [Elektronski]. Dostopno na:

http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries. [Poskus

dostopa 8 6 2013].

[26] „Battery charger,“ Wikipedia, the free encyclopedia, [Elektronski]. Dostopno na:

http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_charger. [Poskus dostopa 8 6 2013].

[27] „Brusa,“ BRUSA, [Elektronski]. Dostopno na:

http://www.brusa.biz/index.php?id=169&L=1. [Poskus dostopa 8 6 2013].

[28] „STOJA,“ STOJA d.o.o., [Elektronski]. Dostopno na: http://www.stoja.si/. [Poskus

dostopa 11 6 2013].

[29] I. Zagradišnik, B. Slemnik, Električni rotacijski stroji, Maribor: FERI Maribor, 2001.

94


[30] Razdelitev in primerjava tipov električnih motorjev. Dostopno na: http://www.ro.feri.uni-

mb.si/predmeti/servosi/. [Poskus dostopa 8 6 2013].

[31] „Fuse (electrical),“ Wikipedia, the free encyclopedia, [Elektronski]. Dostopno na:

http://en.wikipedia.org/wiki/Fuse_(electrical). [Poskus dostopa 8 6 2013].

[32] „Contactor,“ Wikipedia, the free encyclopedia, [Elektronski]. Dostopno na:

http://en.wikipedia.org/wiki/Contactor. [Poskus dostopa 7 6 2013].

[33] D. Andrea, „Li-Ion BMS,“ [Elektronski]. Dostopno na:

http://liionbms.com/php/precharge.php. [Poskus dostopa 7 6 2013].

[34] „DC-to-DC converter,“ Wikipedia, the free encyclopedia, [Elektronski]. Dostopno na:

http://en.wikipedia.org/wiki/DC-to-DC_converter. [Poskus dostopa 8 6 2013].

[35] „How Brakes Work,“ HowStuffWorks, [Elektronski]. Dostopno na:

http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/brakes/brake-types/brake.htm. [Poskus dostopa

9 6 2013].

[36] „How Power Brakes Work,“ HowStuffWorks, [Elektronski]. Dostopno na:

http://auto.howstuffworks.com/auto-parts/brakes/brake-types/power-brake.htm. [Poskus

dostopa 10 6 2013].

[37] „ENSTROJ,“ ENSTROJ Sušnik Roman s.p., [Elektronski]. Dostopno na:

http://enstroj.si/Electric-products/emrax-motors.html. [Poskus dostopa 11 6 2013].

[38] „KOLEKTOR,“ [Elektronski]. Dostopno na: http://www.kolektor.com/. [Poskus dostopa

12 6 2013].

[39] Kolektor, 400V Motor Controller, Prospekt, Kolektor, 2012.

[40] Kolektor, Synchronous Permanent Magnet Motor, Prospekt, Kolektor, 2012.

[41] „Eti elektroelement d.d.,“ ETI, [Elektronski]. Dostopno na: http://www.eti.si/. [Poskus

dostopa 12 6 2013].

[42] „Intesi,“ Intesi, [Elektronski]. Dostopno na: http://www.intesi.si/. [Poskus dostopa 12 6

2013].

[43] „Avto kredit,“ Banka Celje, [Elektronski]. Dostopno na: http://www.banka-

celje.si/osebne-finance/krediti/avto-kredit#informativni-izracun. [Poskus dostopa 18 6

2013].

95


[44] „Lithium Ion Battery Prices to Reach $200 per kWh by 2020,“ Plug in cars, Mckinsey,

[Elektronski]. Dostopno na: http://www.plugincars.com/lithium-ion-battery-prices-drop-

160-kwh-2025-123193.html. [Poskus dostopa 18 6 2013].

[45] „Servis na 30.000km,“ Renault Club Slovenija, [Elektronski]. Dostopno na:

http://www.renault-klub.si/forum/viewtopic.php?f=15&t=31112. [Poskus dostopa 18 6

2013].

[46] „Vito E-Cell,“ Wikipedia, the free encyclopedia, [Elektronski]. Dostopno na:

http://en.wikipedia.org/wiki/Vito_E-Cell. [Poskus dostopa 15 6 2013].

[47] „German-E-cars.de: Plantos,“ German-E-Cars, [Elektronski]. Dostopno na:

http://www.german-e-cars.de/Plantos.e-nutzfahrzeuge.0.html?&L=1. [Poskus dostopa 10

6 2013].

96


10 Priloge

(1) AC Jerovšek – Jumper L1H1 Confort

(2) AC Jerovšek – Jumper L1H1 Club 110HDi

(3) Brusa – CONOT

(4) Elithion 1 BMS- Quote Q130530A



(7) enaA - mocnostni kabli

(8) ENSTROJ - CONOT_1xLC_1xBAMO_D3

(9) ETI Varovalke-Center, UQ, 6.6.13

(10) FARNELL – TYCO

(11) FARNELL - TYCO+UPOR+VAROVALKA

(12) GMT – Servočrpalka

(13) HEC-DRIVES – elektropogon

(14) KOLEKTOR CO NOT_50kW

(15) LI2-celice tip2-TJ002-13

(16) MES Offer 18.06.2013

(17) Metron - PONUDBA MINIBUS

(18) Ponudba_german_ecars

(19) REC 03_06_2013 Ponudba CONOT

(20) STOJA - PONUDBA ZA PREDELAVO VOZILA

(21) TPV AVTO - TRAFIC DCI 90

(22) TPV AVTO - TRAFIC DCI 115

(23) Winston – VELOG

(24) BEJA - webasto in klima

(25) Intesi Elektricni grelec

PROJEKTNA NALOGA Celovita študija za predelavo ... · Tabela 1.1: Izračun največje skupne mase...

Documents

Transcript of PROJEKTNA NALOGA Celovita študija za predelavo ... · Tabela 1.1: Izračun največje skupne mase...