Лекція "ELEKTRICKE AUTO"

Obsah

Zoznam obrázkov

Zoznam tabuliek

Úvod

1. Bosch a jeho prínos

2. Zrodenie elektrického vozidla

2.1. Čo sú elektrické autá?

2.2. Nový začiatok pre elektromobily

2.3. Nabíjanie elektrického vozidla

2.4. Jazdný dosah

Zaver

Zoznam použitej literatúry

Zoznam obrázkov

Obr. 1 Delaunay-Belleville, automobil, ktorý patril poslednému ruskému cárovi, mal svetla, systém zapoľovania a elektricky štartér Bosch

Obr. 2 Svetelný systém Bosch na Mercedese 10/25 HP s generátorom, prednými svetlometmi a regulátorom. 1913 rok.

Obr. 3 Žena riadiaca elektrické auto v roku 1910

Obr. 4 Komponenty elektrického vozidla

Obr. 5 Nabíjanie elektrického vozidla

Zoznam tabuliek

Tab. 1 Dojazd elektrického auta [6]

Úvod

Automobil sa už dávno stal bežnou súčasťou nášho života. Nie je to tak dávno, keď bol automobil považovaný za čisto strojársky výrobok, a jeho elektrické zariadenia predstavovali len doplnok mechanických agregátov. Moderný automobil dnes obsahuje množstvo elektronických systémov, bez ktorých by bol nepredajný.

1.     Bosch a jeho prínos

V rokov 1913 a 1914 spoločnosť Bosch uviedla nove vhodne produkty pre auta na trhy, ako:

• Elektricky svetelný systém pozostavujúco z predných svetlomerov
• Generátor
• Regulátor a batéria umožňujúceho bezpečnejšiu jazdu počas noci
• Spoľahlivý štartér

Už koncom roku 1913 ponúkal nemecký podnikateľ Robert Bosch ako prvý výrobca na trhu automobilového príslušenstva kompletné vybavenie vozidla elektrickými zariadeniami. Jednalo sa o vysokonapäťové zapaľovacie magneto so sviečkami, svetlomety, dynamo s regulátorom napätia a elektrický spúšťač. Od tejto doby až do začiatku sedemdesiatych rokov sa elektrické príslušenstvo vozidiel podstatne nemenilo, len sa dopĺňalo a zlepšovali sa jeho parametre [1]. Na obrázku 1 Delaunay-Belleville bol od začiatku prestížnou značkou a jedným zo svetových lídrov a v roku 1906 si ruský cisár Mikuláš II. kúpil 40 kusov.

Obr. 1 Delaunay-Belleville, automobil, ktorý patril poslednému ruskému cárovi, mal svetla, systém zapoľovania a elektricky štartér Bosch

Zdroj: https://www.bosch.sk/novinky-a-pribehy/1906-1925-globalizacia-a-novy-zaciatok/

2.     Zrodenie elektrického vozidla

Je ťažké určiť vynález elektrického auta jednému vynálezcovi alebo krajine. Namiesto toho to bola séria prelomov - od batérie po elektromotor - v roku 1800, ktorá viedla k prvému elektrickému vozidlu na ceste. Začiatkom storočia sa inovátori v Maďarsku, Holandsku a Spojených štátoch – vrátane kováča z Vermontu – začali pohrávať s konceptom vozidla poháňaného batériou a vytvorili niektoré z prvých malých elektrických áut. A zatiaľ čo Robert Anderson, britský vynálezca, v tom istom čase vyvinul prvý surový elektrický kočík, až v druhej polovici 19. storočia francúzski a anglickí vynálezcovia postavili niektoré z prvých praktických elektrických áut. V USA debutoval prvý úspešný elektromobil okolo roku 1890 vďaka Williamovi Morrisonovi, chemikovi, ktorý žil v Des Moines, Iowa. Jeho šesťmiestne vozidlo schopné dosiahnuť maximálnu rýchlosť 14 míľ za hodinu bolo o niečo viac ako elektrifikovaný vagón, ale pomohlo vzbudiť záujem o elektrické vozidlá. V priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov sa v americkom New Yorku začali objavovať elektrické vozidlá od rôznych výrobcov automobilov, dokonca malo flotilu viac ako 60 elektrických taxíkov. V roku 1900 boli elektrické autá na vrchole a predstavovali približne tretinu všetkých vozidiel na cestách. Počas nasledujúcich 10 rokov naďalej vykazovali silný predaj [2]. V roku 1910, keď sa prudko zvýšil predaj elektromobilov, bolo na uliciach bežné vidieť ženy za volantom týchto vozidiel, ako je to zobrazené nižšie na obrázku 2.

Obr. 3 Žena riadiaca elektrické auto v roku 1910

Zdroj: https://www.iberdrola.com/sustainability/history-electric-car#:~:text=In%201888%2C%20what%20is%20considered,could%20reach%2015%20km%2Fh.

1. Čo sú elektrické autá?

Elektrické auto (EV) je v podstate automatické vozidlo s elektromotorom, ktorý ho poháňa. Plne elektrické auto nejazdí a nemá benzínový ani naftový motor. Keď v prípade elektromobilu uvediete auto do režimu „jazda“, vozidlo zrýchli rovnako ako automatické vozidlo. V elektrických alebo hybridných autách nie sú žiadne prevody. Všetko sú to vždy plne automatické autá.

Po stlačení akcelerátora sa energia prenáša z batérie do elektromotora. Motor je poháňaný, čo vedie k tomu, že hnacie hriadele otáčajú kolesá. Keď auto zabrzdí, auto začne spomaľovať a motor sa stane alternátorom, ktorý generuje energiu. Táto energia sa potom posiela späť do batérie [3]. Na obrázku 3 môžeme vidieť znázornene komponenty moderného elektrického auto.

Obr. 4 Komponenty elektrického vozidla

Zdroj: https://afdc.energy.gov/vehicles/how-do-all-electric-cars-work

Kľúčové komponenty plne elektrického auta:

• Batéria (plne elektrická pomocná): Vo vozidle s elektrickým pohonom poskytuje pomocná batéria elektrinu na napájanie príslušenstva vozidla.
• Nabíjací port: Nabíjací port umožňuje vozidlu pripojiť sa k externému zdroju napájania za účelom nabitia trakčnej batérie.
• DC/DC menič: Toto zariadenie konvertuje vysokonapäťový jednosmerný prúd z trakčnej batérie na jednosmerný prúd s nižším napätím potrebný na prevádzku príslušenstva vozidla a dobíjanie pomocnej batérie.
• Elektrický trakčný motor: Pomocou energie z trakčnej batérie poháňa tento motor kolesá vozidla. Niektoré vozidlá používajú motorgenerátory, ktoré vykonávajú funkciu pohonu aj regenerácie.
• Palubná nabíjačka: Preberá prichádzajúcu striedavú elektrinu dodávanú cez nabíjací port a premieňa ju na jednosmerný prúd na nabíjanie trakčnej batérie. Komunikuje tiež s nabíjacím zariadením a počas nabíjania batérie monitoruje charakteristiky batérie, ako je napätie, prúd, teplota a stav nabitia.
• Regulátor výkonovej elektroniky: Táto jednotka riadi tok elektrickej energie dodávanej trakčnou batériou, riadi rýchlosť elektrického trakčného motora a krútiaci moment, ktorý vytvára.
• Tepelný systém (chladenie): Tento systém udržiava správny rozsah prevádzkových teplôt motora, elektromotora, výkonovej elektroniky a ďalších komponentov.
• Súprava trakčných batérií: Uchováva elektrickú energiu na použitie elektrickým trakčným motorom.
• Prevodovka (elektrická): Prevodovka prenáša mechanickú silu z elektrického trakčného motora na pohon kolies.
  2. Nový začiatok pre elektromobily

Zatiaľ čo všetky začiatky a zastavenia priemyslu elektrických vozidiel v druhej polovici 20. storočia pomohli ukázať svetu prísľub technológie, skutočné oživenie elektrického vozidla nastalo až na začiatku 21. storočia. V závislosti od toho, koho sa pýtate, to bola jedna z dvoch udalostí, ktoré vyvolali záujem, ktorý dnes vidíme o elektrické vozidlá.

Prvým zlomovým bodom, ktorý mnohí naznačili, bolo predstavenie Toyoty Prius. Prius uvedený na trh v Japonsku v roku 1997 sa stal prvým sériovo vyrábaným hybridným elektrickým vozidlom na svete. V roku 2000 bol Prius uvedený na trh po celom svete a okamžite zaznamenal úspech u celebrít, čím pomohol zviditeľniť toto auto. Aby sa Prius stal realitou, Toyota použila nikel-metal hydridovú batériu – technológiu, ktorú podporil výskum ministerstva energetiky. Odvtedy rastúce ceny benzínu a rastúce obavy z uhlíkového znečistenia pomohli urobiť z Priusu celosvetovo najpredávanejší hybrid počas posledného desaťročia [4].

3. Nabíjanie elektrického vozidla

V závislosti od toho, ako ďaleko každý deň jazdíte, možno budete môcť uspokojiť všetky svoje potreby na jazdu tak, že sa pripojíte doma. Väčšinu elektromobilov je možné nabíjať zo štandardnej 120 V zásuvky. Ak chcete vozidlo nabiť rýchlejšie, možno budete chcieť nainštalovať vyhradenú 240 V zásuvku alebo nabíjací systém. Pripojiť sa môžete aj na svojom pracovisku alebo na jednej z rastúceho počtu verejných nabíjacích staníc [5]. Na obrázku 5 nižšie je schematicky znázornený proces nabíjania elektromobilu.

Obr. 5 Nabíjanie elektrického vozidla

Zdroj: https://pod-point.com/guides/driver/how-to-charge-electric-car

4. Jazdný dosah

Počet kilometrov, ktoré EV prejde, kým bude potrebné dobiť batériu, je často menší ako vzdialenosť, ktorú môže prejsť vaše auto s benzínovým motorom pred natankovaním paliva, ale zvyčajne je to stále dosť na splnenie každodenných potrieb priemerného človeka pri jazde. Spotreba paliva elektrického vozidla sa uvádza v míľach na galón ekvivalentu benzínu (MPGe). Myslite na to, že je to podobné ako MPG, ale namiesto uvádzania míľ na galón typu paliva vozidla predstavuje počet míľ, ktoré môže vozidlo prejsť s použitím množstva elektriny s rovnakým energetickým obsahom ako galón benzínu. To vám umožňuje porovnávať EV s benzínovým vozidlom, aj keď sa elektrina nevydáva ani nespaľuje v galónoch. PHEV majú zvyčajne dojazdy porovnateľné s benzínovými vozidlami. Vozidlá PHEV majú dve hodnoty spotreby paliva: jednu pre prípad, keď vozidlo funguje primárne na elektrinu (uvedené v zmysle MPGe), a jednu pre prípad, keď vozidlo funguje iba na benzín (uvedené ako MPG) [6].

V tabuľke 6 sú uvedené údaje o minimálnej, najkratšej a maximálnej vzdialenosti, ktorú vozidlo prejde na jedno nabitie.

Tab. 1 Dojazd elektrického auta [6]

Zdroj: https://blog.evbox.com/far-electric-car-range#:~:text=According%20to%20data%20that%20was,341%20km%20(211%20miles).

Zaver

Z vypracovaného zadania je vedieť, že elektrické vozidlo berie začiatky až od 1800 rokov, ale kompletne elektrické vozidlo sa podarilo rozvíjať len v 1913-1926 rokoch spoločnosťou Bosch, ktorá dodávala auto už zo všetkými zariadenými tam prvkami. Taký dlhy rozbeh vývoja je kvôli tomu, že veľa technológie v 18-19 storočí mali svoje začiatky. Rýchlosť vývoja bola ovplyvnená aj prvou svetovou vojnou v rokoch 1914-1918.

Zoznam použitej literatúry

1.   BOSCH: Global Action 1906-1925. [Online] Bosch.com. [Dátum: neuvedený]:

https://www.bosch.sk/novinky-a-pribehy/1906-1925-globalizacia-a-novy-zaciatok/

2.   IBERDROL: The History of the Electric Car. [Online] iberdrola.com. [Dátum: neuvedený]:

https://www.iberdrola.com/sustainability/history-electric-car#:~:text=In%201888%2C%20what%20is%20considered,could%20reach%2015%20km%2Fh

3.   U.S. Department of Enegry: How do all-electric cars work? [Online] afdc.energy.com. [Dátum: neuvedený]:

https://afdc.energy.gov/vehicles/how-do-all-electric-cars-work 

4.   Dawson, Chester. Takehisa Yaegashi: Proud Papa Of The Prius. [Online] archive.org. [Dátum: 20.06.2005]:

https://web.archive.org/web/20060131225523/http://www.businessweek.com/magazine/content/05_25/b3938027.htm 

5.   Dave Elliot. An electric car future? [Online] physicsworld.com. [Dátum: 29.11.2019]:

https://physicsworld.com/a/an-electric-car-future/

6.   Wesley Van Barlingen. How far can an electric car go on one charge? [Online] blog.evbox.com. [Dátum: 30.12.2022]:

https://physicsworld.com/a/an-electric-car-future/