ΥΠΕΡ-ΕΛΑΦΡΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ ΠΟΛΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΑΘΗΤΙΚΉΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΓΙΑ ΕΠΙΒΑΙΝΟΝΤΕΣ ΚΑΙ ΠΕΖΟΥΣ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΥΠΕΡ-ΕΛΑΦΡΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ ΠΟΛΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΑΘΗΤΙΚΉΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΓΙΑ ΕΠΙΒΑΙΝΟΝΤΕΣ ΚΑΙ ΠΕΖΟΥΣ"

Τασούλα Ζάρκος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΥΠΕΡ-ΕΛΑΦΡΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ ΠΟΛΗΣ ΥΨΗΛΗΣ ΠΑΘΗΤΙΚΉΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ ΓΙΑ ΕΠΙΒΑΙΝΟΝΤΕΣ ΚΑΙ ΠΕΖΟΥΣ Ν. Π. Ανδριανόπουλος, Β. Γράψας, Γ. Κατσαρής, Β. Α. Κεφαλάς. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Εφαρµοσµένων Μαθηµατικών και Φυσικών Επιστηµών Εργαστήριο Αντοχής Υλικών Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Αθήνα Τηλ , Fax Περίληψη Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένα νέο Υπέρ Ελαφρύ Ηλεκτρικό Όχηµα Πόλης από αφρώδη υλικά. Ειδικότερα παρουσιάζεται το σύστηµα ηλεκτροκίνησης του µε κινητήρα DC και προγραµµατιζόµενο ρυθµιστή σύγχρονης τεχνολογίας. Πολλά ελαφρά ηλεκτρικά οχήµατα, παρουσιάζουν το µεγάλο πρόβληµα της περιορισµένης παθητικής ασφάλειας που προσφέρουν. Το όχηµα αυτό φιλοδοξεί να προσφέρει Υψηλή Παθητική Ασφάλεια, σε επιβαίνοντες και πεζούς, χρησιµοποιώντας ελαφρά υλικά υψηλής απορρόφησης ενέργειας. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ένα από τα µεγαλύτερα προβλήµατα της ηλεκτροκίνητης αυτοκίνησης, είναι η ικανοποιητική σχέση βάρους οχήµατος κινητήρα και κυρίως του βάρους των συσσωρευτών που απαιτούνται για επαρκή αυτονοµία που δεν ξεπερνά τα 50 w/kg για τις κλασικές συστοιχίες µολύβδου. Αποτέλεσµα της αδυναµίας να βρεθεί, µέχρι σήµερα, ικανοποιητική λύση στο παραπάνω πρόβληµα του βάρους, ήταν η παραγωγή υβριδικών ηλεκτρικών αυτοκινήτων, τα οποία κινούνται µε ένα σχετικά µικρό συσσωρευτή ηλεκτρικής ενέργειας (µπαταρίας) που φορτίζεται από έναν συµβατικού τύπου κινητήρα εσωτερικής καύσεως. Τα οχήµατα αυτά αν και οικονοµικότερα στην κατανάλωση καυσίµων, δεν είναι αµιγώς ηλεκτρικά, γιατί δεν παύουν να παράγουν τελικά όλη την ηλεκτρική ενέργεια, µε καύση υγρών καυσίµων. Ο πιο άµεσος οικονοµικός και αποτελεσµατικός τρόπος για την ευρύτερη εφαρµογή της ηλεκτρικής αυτοκίνησης, είναι η µείωση του βάρους και συνεπώς της απαιτούµενης ενέργειας στην αυτοκίνηση, Παράλληλα η µείωση του βάρους των οχηµάτων οδηγεί και σε πολύ σηµαντική µείωση της κατανάλωσης ενέργειας (καυσίµων) σε απόλυτα µεγέθη. Τα τελευταία χρόνια όµως παρουσιάζεται η αντίθετη τάση. Τα οχήµατα έγιναν βαρύτερα και ογκωδέστερα, µε έµφαση στην βελτίωση της παθητικής ασφάλειας (η οποία βέβαια βελτιώθηκε σηµαντικά) αλλά λαµβάνοντας µόνο την ασφάλεια των επιβαινόντων. Έτσι, ενώ τα αυτοκίνητα έγιναν ασφαλέστερα, αυξάνοντας το βάρος τους και τον όγκο τους, έγιναν ταυτόχρονα πιο επικίνδυνα για τα υπόλοιπα ελαφρύτερα οχήµατα αλλά και για τους πεζούς. Η τάση αυτή σήµερα διεθνώς αρχίζει να αλλάζει [1] αλλά µε πολύ µικρά βήµατα κυρίως µετά την πρόσφατη τάση ανόδου των υγρών καυσίµων. Το Εργαστήριο Πολυµερών της Αντοχής των Υλικών του ΕΜΠ, ακολούθησε µια διαφορετική προσέγγιση του θέµατος της παθητικής ασφάλειας, θέτοντας το εξής πρόβληµα: «Aν είναι εφικτό, µε σύγχρονα υλικά υψηλής απορρόφησης ενέργειας να κατασκευασθεί ένα όχηµα Υψηλής Παθητικής Ασφάλειας για όλους που πιθανόν εµπλέκονται σε ένα οδικό ατύχηµα, ακόµα και για τους πεζούς». Το αποτέλεσµα ήταν να προτείνει και επιπροσθέτως να κατασκευάσει ένα Υπέρ Ελαφρύ Όχηµα Πόλης από αφρώδη υλικά υψηλής απορρόφησης ενέργειας. Το όχηµα αυτό δεν αντικαθιστά ένα συµβατικό αυτοκίνητο, αντίθετα το πρότυπο αυτό όχηµα σχεδιάστηκε για την κυκλοφορία σε αστικό περιβάλλον «ελεγχόµενης» κυκλοφορίας, ώστε να εξασφαλίσει έναν τρόπο ηπιότερης αυτοκίνησης (ασφαλούς για όλους), κατάλληλο για πόλεις σαν την Αθήνα µε µεγάλη πυκνότητα πληθυσµού όπου η µέση ταχύτητα κίνησης είναι περίπου 17 km/h. Το όχηµα αυτό του Εργαστηρίου Αντοχής Υλικών του Ε.Μ.Π. ονοµάστηκε «ZERO» [2-4] και παραπέµπει σε κατά το δυνατόν: 1

+30 210 7721364-2024, Fax +30 210 7721307 e-mail: nandrian@central.ntua.gr, vkefalas@central.ntua.gr Περίληψη Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται ένα νέο Υπέρ Ελαφρύ Ηλεκτρικό Όχηµα Πόλης από αφρώδη υλικά.

2 1) «Μηδενική» επικινδυνότητα για πεζούς και επιβαίνοντες. 2) «Μηδενική» κατανάλωση ενέργειας. 3) «Μηδενική» επιβάρυνση του περιβάλλοντος. Το αποτέλεσµα ήταν ένα Υπέρ Ελαφρύ Όχηµα, ιδανικό για την εφαρµογή της ηλεκτροκίνησης του, ακόµα και της επικουρικής ηλιοκίνησής του σε σηµαντικά ποσοστά. 2. ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ - ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΧΗΜΑΤΟΣ Από έρευνα προκύπτει ότι ο µέσος Έλληνας οδηγός διανύει χλµ. το µήνα και µε ένα αυτοκίνητο cc καίει κατά µέσο όρο 9 λίτρα αµόλυβδης βενζίνης ανά 100 χλµ. Με την τιµή να έχει πλέον φτάσει στα 0,96 το λίτρο ο Έλληνας οδηγός πληρώνει 108 το µήνα. (Πηγή: news.in.gr µε πληροφορίες από ΑΠΕ). Στον πίνακα Ι παρουσιάζεται µία σύγκριση µεταξύ ενός µεσαίου αυτοκινήτου, ενός µικρού και του οχήµατος «ZERO». H αύξηση αυτή των τιµών των καυσίµων, οδηγεί στις µέρες µας, στην πτώση των πωλήσεων των µεγάλων οχηµάτων, όπως τα εκτός δρόµου (SUV), αναγκάζοντας πολλές αυτοκινητοβιοµηχανίες- κολοσσούς, να στρέψουν την προσοχή τους στην παραγωγή µικρότερων οχηµάτων, κινούµενα µε εναλλακτικές µορφές ενέργειας [5]. Πίνακας Ι Κατηγορία Κατανάλωση Κόστος /100 km Ρύποι CO 2 g/ km Οχήµατος Μεσαία (1400cc) 9 lt/100km Μικρό (1000cc) 6 lt/100km «Zero» 6kWh/100km Από τον Πίνακα Ι, συµπεραίνουµε ότι η καθηµερινή κίνηση σε αστικές περιοχές, παρέχει οικονοµία ώστε να αποσβεστεί το κόστος της δαπάνης ακόµα και για την αγορά ενός τέτοιου οχήµατος. Το δε περιβαλλοντολογικό, συγκοινωνιακό όφελος είναι εξαιρετικά µεγάλο. 3. ΗΛΕΚΤΡΟΚΙΝΗΣΗ ΥΠΕΡ-ΕΛΑΦΡΟΥ ΟΧΗΜΑΤΟΣ ZERO. Το «ZERO» είναι εξωτερικά και εσωτερικά κατασκευασµένο από εύκαµπτα αφρώδη υλικά υψηλής απορρόφησης ενέργειας, που προστατεύουν µια στιβαρή καµπίνα επιβατών. Λόγω του µικρού «σχεδιαστικά» βάρους του, ώστε να εξασφαλίζει τις βέλτιστες ιδιότητες σε σύγκρουση, (περίπου 350 Kgr), αποδείχθηκε ιδανικό για αυτόνοµη ηλεκτροκίνηση. Ο κινητήριος µηχανισµός µε τον ηλεκτροκινητήρα, βρίσκεται στο πίσω µέρος της καµπίνας επιβατών προσδίδοντας έτσι υψηλό βαθµό ευστάθειας. Η ηλεκτροκίνηση παρέχει τα πλεονεκτήµατα του µηδενισµού των ρύπων και της ιδανικής χαρακτηριστικής µεγάλης ροπής στρέψεως. ιαστάσεις Ύψος: 1,5m Μήκος: 2,5m Πλάτος: 1,3m Ηλεκτρικός Κινητήρας Ο κινητήρας αποτελείται από έναν DC κινητήρα µόνιµου µαγνήτη µε : Μέγιστη ισχύς εξόδου: 10Hp Μέγιστο ρεύµα : 250 Α Μέγιστη ταχύτητα : 4000 rpm ο Μέγιστη θερµοκρασία: 90 C Τάση εισόδου : 48Volt Ο βαθµός απόδοσης του κινητήρα πλησιάζει το 88% ενώ το βάρος του δεν υπερβαίνει τα 8,5kg. 2

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ - ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΟΧΗΜΑΤΟΣ Από έρευνα προκύπτει ότι ο µέσος Έλληνας οδηγός διανύει 1.250 χλµ. το µήνα και µε ένα αυτοκίνητο 1.

3 Εικόνα 1. άταξη του κινητήρα «ZERO» Το όχηµα χρησιµοποιεί έναν controller τάσεως 48V, µε χαρακτηριστικά: Mέγιστο ρεύµα κινητήρα: 200 A Motor Eλάχιστο κατώφλι τάσης µπαταριών: RTU/RS 7 200k 36V Mέγιστο ρεύµα µπαταριών: RIB/RS 6 200k 180A Ο controller αυτός ελέγχει το ρεύµα του κινητήρα και ταυτόχρονα την παραγόµενη ροπή. Σχήµα 1 Controller Συσσωρευτές Ο κινητήρας τροφοδοτείται µε 48V DC τάση και χρησιµοποιεί 4 µπαταρίες των 12V συνδεδεµένες εν σειρά. Οι µπαταρίες αυτές είναι της εταιρείας Trojan και ακολουθούν την τεχνολογία Deep cycle lead acid technology (DCLDT). Ο χρόνος φόρτισης των µπαταριών για αυτονοµία µέχρι 60km είναι 2 περίπου ώρες. Η φόρτιση των 3

RTU/RS 7 200k 36V Mέγιστο ρεύµα µπαταριών: RIB/RS 6 200k 180A Ο controller αυτός ελέγχει το ρεύµα του κινητήρα και ταυτόχρονα την παραγόµενη ροπή.

4 µπαταριών αυτών γίνεται από ένα φορτιστή ηλεκτρονικά ελεγχόµενης φόρτισης τύπου NG3 48V 50A (V max =56.4V και I max =50A) και απαιτεί πρίζα 16Α. Για τον µπροστινό φωτισµό χρησιµοποιήθηκαν δύο ζεύγη µικρών προβολέων των 75Watt. Για τα πίσω φώτα χρησιµοποιήθηκαν 4 φώτα πορείας των 5Watt, 4 φώτα για φρένα των 10Watt και 4 φώτα για φλας των 21Watt. Επίσης χρησιµοποιήθηκαν καλώδια τύπου NYLHY 1.5mm 2, για τη σύνδεση του κινητήρα µε τις µπαταρίες καθώς και τις συνδέσεις µεταξύ των µπαταριών χρησιµοποιήθηκαν καλώδια τύπου ΝΥΑ 25mm 2 (πολύκλωνο) και γι α το φορτιστή ΝΥΑ 16mm 2 (πολύκλωνο) Σύστηµα µετάδοσης κίνησης Το όχηµα διαθέτει Αυτόµατο Σύστηµα Μετάδοσης Κίνησης (ηλεκτρονικός controller) µε ιµάντα, καθώς επίσης και όπισθεν, διαφορικό. Σύστηµα Ασφαλείας -Ζώνες ασφαλείας -Αφρώδες περίβληµα διαφόρων πυκνοτήτων από έξω προς τα µέσα, ώστε να απορροφά ιδανικά τις πιθανές κρούσεις Επιδόσεις Η τελική του ταχύτητα µε τον παραπάνω κινητήρα ανέρχεται σε 50Km/h. Η αυτονοµία των µπαταριών αγγίζει τα 60km. 4. ΙΕΘΝΗΣ ΕΜΠΕΙΡΙΑ Ενδεικτικό παράδειγµα χρήσης ηλεκτροκίνησης σε οχήµατα αποτελεί η Ιταλία. Η απαγόρευση της κίνησης των αυτοκινήτων στο ιστορικό κέντρο από τις 7.30 π.µ. µέχρι τις 7.30 µ.µ. έστρεψε τους κατοίκους στην οικολογική λύση των ηλεκτροκίνητων οχηµάτων: µοτοσικλέτες, διθέσια, τετραθέσια αυτοκίνητα, ακόµα και µίνι Βαν. Είναι αθόρυβα, δεν εκπέµπουν ρύπους, φορτίζονται το βράδυ δωρεάν σε 85 σηµεία της πόλης και η µέγιστη ταχύτητα που µπορούν να αναπτύξουν δεν ξεπερνάει τα 50 χιλιόµετρα την ώρα. Στο ιστορικό κέντρο, τα περισσότερα οχήµατα ανεφοδιασµού κινούνται επίσης µε ηλεκτρική ενέργεια. Τα ηλεκτροκίνητα οχήµατα είναι ο µοναδικός τύπος αυτοκινήτου για τον οποίο δεν ισχύει η απαγόρευση εισόδου τις εργάσιµες ώρες. Όταν µάλιστα κυκλοφορούν σε πεζοδροµηµένες περιοχές, χτυπούν πάντα το ειδικό καµπανάκι, ώστε να προειδοποιήσουν για την παρουσία τους. Η κοντινή Σιένα είναι η πρώτη ευρωπαϊκή πόλη που απαγόρευσε την κυκλοφορία αυτοκινήτων στο κέντρο της το Το παράδειγµά της ακολούθησαν οι περισσότερες πόλεις της Ιταλίας, απαλλάσσοντας κατοίκους αλλά και επισκέπτες από τους εντατικούς ρυθµούς που αναπόφευκτα επιβάλλει το ηλεκτροκίνητο αυτοκίνητο στην καθηµερινότητα των ανθρώπων. 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η κατασκευή και κυκλοφορία ενός ηλεκτρικού Υπέρ-Ελαφρού Oχήµατος Υψηλής Παθητικής Ασφάλειας (σε αστικό περιβάλλον) είναι όπως αποδεικνύεται εφικτή. Το όχηµα «ZERO» είναι δυνατόν να προσφέρει ουσιαστική µείωση των οδικών ατυχηµάτων, των ρύπων, κξαι να διευκολύνει την κίνηση, και την στάθµευση σε µια πόλη. Η εξοικονόµηση ενέργειας είναι εξαιρετικά µεγάλη ώστε οικονοµικά να καλύπτει το κόστος αγοράς ενός τέτοιου ειδικού οχήµατος. 4

Για τα πίσω φώτα χρησιµοποιήθηκαν 4 φώτα πορείας των 5Watt, 4 φώτα για φρένα των 10Watt και 4 φώτα για φλας των 21Watt. Επίσης χρησιµοποιήθηκαν καλώδια τύπου NYLHY 1.

5 6. ΑΝΑΦΟΡΕΣ [1] SCIENTIFIC AMERICAN, SEPTEMBER [2] Kaeser, R., Muser, M., Waltz, F. (1995), Passive Safety Potential of Low Mass Vehicles, Proceedings IRCOBI Conference, Brunnen. [3] Frei, P. (1997), Crashworthiness and Compatibility of Low Mass Vehicles in Collisions, SAE transactions, Detroit, SAE in SP [4] Kefalas, A. Vassilios, European Vehicle Passive Safety Network (2001) A Near Zero Fatality Vehicle for Cities. Is it Feasible?, Brussels, pp [5] WASHINGTON POST,

(1997), Crashworthiness and Compatibility of Low Mass Vehicles in Collisions, SAE transactions, Detroit, SAE 970122 in SP-1231.

Σχετικά έγγραφα

NISSAN. e-nv200 EVALIA

NISSAN. e-nv200 EVALIA NISSAN e-nv200 EVALIA 40-60 min* ΤΑΧΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΗ ΑΥΤΟΝΟΜΙΑ ΜΙΚΤΟΣ ΚΥΚΛΟΣ 200 KM ΚΥΚΛΟΣ ΠΟΛΗΣ 301 KM (ΕΓΚΡΙΣΗ ΤΥΠΟΥ WLTP) 7H 30min WALLBOX 21H 30min ΦΟΡΤΙΣΗ ΣΕ ΟΙΚΙΑΚΗ ΠΡΙΖΑ *Ο χρόνος εξαρτάται από τις συνθήκες