ZÁPADO ČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ KATEDRA TECHNOLOGIÍ A MĚŘ ENÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Hybridní automobily vedoucí práce: Ing. Petr Řezá ček, Ph.D. 2012 autor: Martin Vojá ček Hybridní automobily Martin Vojá ček 2012 Hybridní automobily Martin Vojá ček 2012 Hybridní automobily Martin Vojá ček 2012 Anotace Práce se zabývá problematikou hybridních automobil ů a jejich pohon ů. Sou částí práce je srovnání hybridních automobil ů do 1 t užitkové hmotnosti, které jsou v sou časné dob ě k dostání na trhu. Klí čová slova Hybridní automobil, hybridní pohon, sériový pohon, paralelní pohon, kombinovaný pohon, Li-ion, NiCd, NiMh, Li-Pol, LiFePo 4, superkapacitor Hybridní automobily Martin Vojá ček 2012 Abstract The theses deal with the principles of the hybrid cars and hybrid drives. Part of the theses is compare hybrid cars which are on the market and which are maximum 1t usefull weight. Key words Hybrid car, hybrid drive, seriál drive, parallel drive, combined drive, Li-ion, NiCd, NiMh, Li-Pol, LiFePo 4, supercapacitor Hybridní automobily Martin Vojá ček 2012 Prohlášení Předkládám tímto k posouzení a obhajob ě bakalá řskou práci, zpracovanou na záv ěr studia na Fakult ě elektrotechnické Západo české univerzity v Plzni. Prohlašuji, že jsem tuto bakalá řskou práci vypracoval samostatn ě, s použitím odborné literatury a pramen ů uvedených v seznamu, který je sou částí této bakalá řské práce. Dále prohlašuji, že veškerý software, použitý p ři řešení této bakalá řské práce, je legální. V Plzni dne 4.6.2012 Martin Vojá ček ………………….. Hybridní automobily Martin Vojá ček 2012 Pod ěkování Tímto bych rád pod ěkoval vedoucímu bakalá řské práce Ing. Petru Řezá čkovy, Ph.D . za cenné profesionální rady, p řipomínky a metodické vedení práce. Hybridní automobily Martin Vojáček 2012 Obsah ÚVOD ..................................................................................................................................................................... 9 1 HISTORIE HYBRIDNÍCH AUTOMOBIL Ů ............................................................................................. 9 2 HYBRIDNÍ POHON ................................................................................................................................... 12 3 ROZD ĚLENÍ HYBRIDNÍCH POHON Ů .................................................................................................. 12 3.1 SÉRIOVÝ HYBRIDNÍ POHON ..................................................................................................................... 12 3.2 PARALELNÍ HYBRIDNÍ POHON ................................................................................................................. 14 3.3 KOMBINOVANÝ HYBRIDNÍ POHON .......................................................................................................... 15 3.3.1 Kombinovaný hybridní pohon s mechanickým d ělením výkonu ..................................................... 16 3.3.2 Kombinovaný hybridní pohon s elektrickým d ělením výkonu ........................................................ 17 4 AKUMULÁTORY ELEKTRICKÉ ENERGIE ........................................................................................ 19 4.1 OLOV ĚNÉ BATERIE .................................................................................................................................. 19 4.2 NICD (N IKL -KADMIOVÝ ) ........................................................................................................................ 19 4.3 NIMH (N IKL -METAL -HYDRID ) ................................................................................................................ 20 4.4 LI-ION (L ITHIUM -ION ) ............................................................................................................................ 20 4.5 LI-POL (L ITHIUM -POLYMER ) .................................................................................................................. 20 4.6 LIFEPO4 .................................................................................................................................................. 21 4.7 SUPERKAPACITOR ................................................................................................................................... 21 5 VÝVOJ PRODUKCE HYBRIDNÍCH AUTOMOBIL Ů .......................................................................... 22 5.1 PRODUKCE MEZI ROKY 1898 A 1965 ....................................................................................................... 22 5.2 PRODUKCE 1997 ..................................................................................................................................... 23 5.3 PRODUKCE 2001 ..................................................................................................................................... 24 5.4 PRODUKCE 2003 ..................................................................................................................................... 25 5.5 PRODUKCE 2006 ..................................................................................................................................... 26 5.6 PRODUKCE 2009 ..................................................................................................................................... 27 5.7 PRODUKCE 2010 ..................................................................................................................................... 27 5.8 PRODUKCE 2011 ..................................................................................................................................... 34 5.9 PRODUKCE 2012 ..................................................................................................................................... 38 5.10 PRODUKCE V NÁSLEDUJÍCÍCH LETECH .................................................................................................... 42 6 POROVNÁNÍ HYBRIDNÍCH AUTOMOBIL Ů ...................................................................................... 43 ZÁV ĚR ................................................................................................................................................................. 45 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ................................................................................................................ 46 SEZNAM TABULEK A OBRÁZK Ů ................................................................................................................. 50 8 Hybridní automobily Martin Vojáček 2012 Úvod Již od prvních technických pokrok ů člov ěk za čal zne čiš ťovat životní prost ředí, a ť už chemickými látkami vypoušt ěnými do volné p řírody, smogem nebo vytvá řením špatn ě se rozkládajícího odpadu. Bylo tedy nutné, aby se za čali dodržovat n ěkterá pravidla a zákony, která m ěla tuto situaci zm ěnit. Jedním z prvních velkých zne čiš ťovatel ů životního prost ředí se stal automobilový pr ůmysl a bylo tedy t řeba za čít p řemýšlet více ekologicky a ekonomicky. První takový pokus byl elektromobil, na který se na n ěkolik let soust ředil automobilový pr ůmysl. S nástupem lepších vozovek již nem ěl dosta čující výkonnostní parametry jízdy a spolu s malým dojezdem vrátily tyto pohony zp ět do vývoje. Proto se hledal kompromis, který by snížil emise spalovacích motor ů na co nejnižší úrove ň a zárove ň se nějakým zp ůsobem využilo výhod elektrických pohon ů. Tímto chytrým mezikrokem se stal hybridní pohon, ten pomohl automobil ům jezdit „zelen ěji“ a motorist ům úsporn ěji. I p řes výhody t ěchto pohon ů jsou však stále nejvíce rozší řené klasické spalovací motory. Jedním z hlavních d ůvod ů je fakt, že p řestavba starších voz ů na hybridní pohon je náro čná nebo zcela neproveditelná. Navíc první hybridní automobil, s lepšími jízdními vlastnostmi, přišel na sv ět roku 1997. [1] Pravý význam slova hybrid se p řekládá z latiny jako vzniklý k řížením, smíšením, kříženecký, míšený. To naprosto p řesn ě jedním slovem vystihuje tento pohon, nebo ť hybridní pohon je „k říženec“ spalovacího motoru a elektromotoru. V dnešní dob ě se význam slova hybrid bere p ředevším jako za řízení pohán ěné více než jedním druhem pohonu. Tato práce se tedy zam ěř uje p ředevším na popis, co to vlastn ě znamená hybridní pohon, jaké jsou zp ůsoby řazení spalovacího motoru a elektrického motoru. V druhé části práce je seznam dostupných hybridních osobních voz ů a dodávek do 1t užitkové hmotnosti a jejich vzájemné porovnání. 1 Historie hybridních automobil ů První nápad hybridního automobilu p řišel mezi roky 1665 a 1680, kdy Ferdinanda Verbiesta napadla myšlenka, sestrojit parní pohon pro císa řský ko čár, který byl pohán ěn parou a zárove ň ko ňmi. Prakticky tento zp ůsob pohonu již spl ňoval myšlenku hybridního pohonu, jako ho známe dnes, nebo ť byl ko čár pohán ěn více než jedním druhem pohonu. Dalším z důležitých vynález ů, který byl p ředzv ěstí pravého hybridního automobilu, byl nap říklad první elektromobil, který vynalezl Robert Anderson v letech 1832 až 1839 nebo elektromobil, který v roce 1970 vynalezl Sir David Solomon. Nicmén ě elektromobil Roberta 9 Hybridní automobily Martin Vojáček 2012 Andersona se velice t ěžko nabíjel a dojezd byl malý a elektromobil Sira Davida Solomona měl t ěžké baterie. Oba tyto elektromobily tedy pot řebovaly vylepšit, nicmén ě položily základy pro další vývoj elektromobil ů a hybridních automobil ů. [2] Obr. 1.1 Hybridní v ůz Semper Vivous [3] Vynálezcem prvního pravého hybridního automobilu s názvem Semper Vivous, byl konstruktér a rodák z českých Vratislavic Ferdinand Porsche ve svých