Duurzaam Schone Brandstoffen En Hybrides, Han Automotive

RAAK - HyMotiveHydrogen in Automotive Applications

��

Hans Bosma HAN Automotive

Achtergrond RAAK

RAAK: Regionale Aktie en Aandachtvoor Kenniscirculatie

Subsidieregeling van Ministerie van OCWUitvoering door Stichting Innovatie Alliantie

��

2

Uitvoering door Stichting Innovatie Alliantie

Doelstelling RAAK-MKB:� verbetering van kennisuitwisseling tussen HBO en

MKB in regionale innovatieprogramma's (bv. HyMotive)� versterken van kennisbrugfunctie die HBO kan hebben

in relatie tussen MKB en totaal van kennisinfrastructuur

Achtergrond RAAK

In aanpak van regionale innovatieprogramma binnenRAAK is herkenbaar:� Ambitie om kwalitatief en kwantitatief tot een

fundamentele verbetering te komen van de aanhaking van het MKB aan de kennisinfrastructuur

��

3

van het MKB aan de kennisinfrastructuur� Focus gericht op het verbeteren van het proces van

kenniscirculatie tussen MKB en kennisinstellingen� Uniek in aanpak is verbinding van innovatiepotentieel

op regionaal niveau en koppeling van dat potentieel aan de (inter)nationale kennisinfrastructuur

RAAK - HyMotive

Creeren van kennisinfrastructuur ter ondersteuning van de introductie van waterstoftechnologie in de automotive sectorAansluiten bij ambitie van de regio Arnhem om hét centrum van de waterstof- en brandstofcelindustrie

��

4

centrum van de waterstof- en brandstofcelindustrie van Nederland te zijn en op te treden als toeleverancier van de automotive sectorVergroten van maatschappelijk draagvlak door zichtbaar maken van technologie en verstrekken van informatie

RAAK - HyMotive

Uitvoering van een projecten, voortkomend uit vragen vanuit het MKBVerbindend element: waterstof/brandstofceltechnologie en introductie in automotive branche

Resultaten toepasbaar door het MKB in haar

��

5

Resultaten toepasbaar door het MKB in haar bedrijfsvoeringVerankering van resultaten en verwerking in onderwijs door HBOLooptijd: 1 mei 2007 – 1 juli 2009Uitvoering: Lectoraat Voertuigmechatronica

RAAK - HyMotive

Vraag naar energie voor vervoer groeit wereldwijd

broeikaseffect / schadelijke emissies

Fossiel afnemende reserves

��

6

afhankelijk van politieke, economische en ecologische factoren

hybrides

Duurzame alternatieven elektrischwaterstof

HyMotive

RAAK - HyMotive

Projecten op het gebied van:

� Voertuigen op waterstof � verbrandingsmotor� brandstofcel � brandstofcel-hybride

��

7

� brandstofcel � brandstofcel-hybride

� Elektrische voertuigen

RAAK – HyMotive projecten

Waterstof in verbrandingsmotoren

� Honda Civic GX op aardgas/waterstof

��

8

lean burn � lage emissie (NOx)hoog vermogen door toepassing drukvullingaanpassing motormanagement


Waterstof in verbrandingsmotoren

� bi-fuel Subaru Impreza WRX STI (benzine/waterstof)

gescheiden brandstofsystemen

��

9

gescheiden brandstofsystemenopslagdruk H2 350 barvermogen > 200 pk

RDW

Werking PEM-brandstofcel

anode:

2 H2 � 4 H+ + 4 e-

kathode:

��

kathode:

O2 + 4 e- + 4 H+ � 2 H2O

overall reactie:

2 H2 + O2 � 2 H2O

PEMFC in hybride aandrijflijn

Serie hybride brandstofcel-elektrische aandrijflijn

Chevrolet Volt

ancillarydevices

��

Energieomzetting:chemisch � elektrisch � mechanisch

differentialinverterelectricmotorbatteryDC/DC

converterfuel cellfuel cell

PEMFC in hybride aandrijflijnParallel hybride brandstofcel-elektrische aandrijflijn

Ford Escape Hybridbattery

supercap

ancillary

��

Energieomzetting:chemisch � elektrisch � mechanisch

differentialinverterelectricmotor

DC/DCconverter

ancillarydevices

fuel cell


Waterstoflaboratorium� Testfaciliteit voor brandstofcelsystemen tot 10 kWe� Inzetbaar voor onderzoek en onderwijs door/aan

docenten, labmedewerkers en studenten� Bijdrage van gemeente Arnhem

��

13

� Bijdrage van gemeente Arnhem� Opening tijdens “Connecting Clean Mobility” (15/11/07)


Brandstofcelhybride energievoorziening voor vorkheftruck

gestart vanuit HyMotive

��

14

voortgezet met steun vanprovincie Gelderland


Ontwikkeling DC/DC-converter

� Voor people mover� Voor vorkheftruck

��

15


Analyse van hybride aandrijvingen (Toyota Prius, Honda IMA)

� Projectgroep Plug-in PriusAnalyse van de aandrijflijn

��

16

Analyse van de aandrijflijnAnalyse van verschillende rijsituatiesWell to Wheel analyseEffect van Plug-in op CO2-emissie en kosten

� Analyse van en metingen aan de Honda Civic Hybrid


Ontwikkeling elektrische Burton

Actieradius / topsnelheid�

Prijs

��

17

Prijs


Testopstelling voor brandstofcelhybride aandrijflijnen onder praktijkcondities (ritcycli)

��

18

Energiemanagementvoor hybride aandrijving:

van theorie naar implementatie


Testopstelling voor brandstofcelhybride aandrijflijnen

FC System8 kW~40 V

DC-DC converter

NiCd battery48 V

185 Ah

Inverter450 A

Asynchronous drive motor

8kW130 Nm

Eddy current brake

Electronic load simulating

Air Conditioning

1kW-2kW

48 Volt DC bus

Sys

tem

la

yer FC System

8 kW~40 V

DC-DC converter

NiCd battery48 V

185 Ah

Inverter450 A

Asynchronous drive motor

8kW130 Nm

Eddy current brake

Electronic load simulating

Air Conditioning

1kW-2kW

48 Volt DC bus

Sys

tem

la

yer

��

19

~40 V 185 Ah 130 Nm1kW-2kW50% duty cycle

Compressor speed

TemperaturesH2 supply

safety

FC Energy management

strategyMotor speed

Road load Torque

Vehicle inertia (partial)

stack voltagestack currentStack in/out water temp.

Air flowH2 mass flow

Anode/cathode pressures

air inlet temp.Line input power

output voltageoutput current

battery current battery voltage state of charge

motor speedmotor torque

Sys

tem

C

ontro

l la

yer

Dat

a ac

quis

ition

la

yer motor

temperatureA/C power

consumption

~40 V 185 Ah 130 Nm1kW-2kW50% duty cycle

Compressor speed

TemperaturesH2 supply

safety

FC Energy management

strategyMotor speed

Road load Torque

Vehicle inertia (partial)

stack voltagestack currentStack in/out water temp.

Air flowH2 mass flow

Anode/cathode pressures

air inlet temp.Line input power

output voltageoutput current

battery current battery voltage state of charge

motor speedmotor torque

Sys

tem

C

ontro

l la

yer

Dat

a ac

quis

ition

la

yer motor

temperatureA/C power

consumption


Rekenmodellen voor simulatie van brandstofcelhybride voertuigensimulatie � experimentele validatie

vw_wheel

dw_wheel

w_wheel

dw_wheel

w_trans

dw_trans

w_gear

dw_gear P_EM

v

��

20

kg H2 / 100 km

Vehicle

dv

dw_wheel

T_wheel

Terminator

Simple Transmission

dw_wheel

T_wheel

dw_trans

T_trans

Scope BT

NiCd Battery

P

Uklem

I

SOC

Joule / 100 km

Joule

Hydraulic brake

w_Trans

T_trans

T_gear

Hybrid Power Control - Strategy 1

P_dem and

SOC

P_in_FC

P_BT Fuel Cell

P_in P_FC

Energy Source

P_fuel

x_tot

kg H 2/100 km

J/100 km

J

Electrical power link

P_in P_out

Electric Motor

dw_gear

T_gear

P_EM

Driving Cycle

dv

i

x_tot Airco

P_airco

RAAK – HyMotive projectenRekenmodellen voor simulatie van brandstofcelhybride voertuigen

AGV - Part cycle velocity

3

4

5

6

7

8

Vel

ocit

y [m

/s]

AGV - Part cycle wheel power

-5000

0

5000

10000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Whe

el p

ower

[W

]

��

21

0

1

2

3

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Time [s]

Vel

ocit

y [m

/s]

AGV - Part cycle total power demand

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Time [s]

Tota

l pow

er d

eman

d [W

]

-20000

-15000

-10000

Time [s]

Whe

el p

ower

[W

]

RAAK – HyMotive projectenRekenmodellen voor simulatie van brandstofcelhybride voertuigen

AGV - Total cycle Power from fuel cell to battery

1000

1500

2000

2500

3000

Pow

er [

W]

AGV - Total cycle Battery voltage

50

52

54

56

58

Bat

tery

vol

tage

[V

]

��

22

AGV - Part cycle 1 Battery voltage

44

46

48

50

52

54

56

58

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Time [s]

Bat

tery

vol

tage

[V

]

Measurement Simulation

0

500

1000

0 500 1000 1500 2000 2500

Time [s]

Pow

er [

W]

P stack P charge P loss

46

48

50

0 500 1000 1500 2000 2500

Time [s]

Bat

tery

vol

tage

[V

]

Measurement Simulation


"Mobile Hydrogen Network“

� Lectoraat is (mede)organisator van symposia over schone mobiliteit en waterstof:- Connecting Clean Mobility 2007

��

23

- Connecting Clean Mobility 2007- Jaarvergadering NWV 2008- Symposium elektrische, hybride en brandstofcel-voertuigen 2008

� Ontwikkeling van actueel lesmateriaal:minor, master, PHBO Hybrides

RAAK – HyMotive

Bedankt voor uw aandacht!

��

24

Bedankt voor uw aandacht!

Duurzaam Schone Brandstoffen En Hybrides, Han Automotive

Automotive

Transcript of Duurzaam Schone Brandstoffen En Hybrides, Han Automotive