Horizon FCAT-30 - Zestaw samochodowy H2Hybrid z ogniwami paliwowymi i hamownią

Zestaw  samochodowy H2Hybrid z ogniwami paliwowymi i hamownią
H2Hybrid Fuel Cell Automotive Trainer to doskonałe narzędzie do odkrywania koncepcji naukowych i inżynieryjnych poprzez praktyczne zajęcia z działającym samochodem na ogniwa paliwowe. Imponująca gama sprzętu, oprogramowania i cyfrowych materiałów dydaktycznych pozwala na godziny zajęć dla uczniów ze wszystkich dziedzin, od szkół zawodowych i technicznych po inżynierię na poziomie uniwersyteckim.

Opracuj nowe rozwiązania w celu optymalizacji osiągów samochodu
Zbadaj trzy obszary zarządzania energią
Zrozumieć technologię napędu hybrydowego i pracować nad zminimalizowaniem wpływu na środowisko
Dowiedz się więcej o gromadzeniu danych i odkryj, jak manipulować, analizować i interpretować wykresy i dane zebrane z samochodu na drodze i na ławce
Zrozumienie oczekiwanej wydajności systemu ogniw paliwowych i sposobu uzyskania optymalnego działania
Poznaj różnicę między oczekiwaną wydajnością a wynikami eksperymentów
Będziesz potrzebował źródła wodoru, takiego jak Hydrofill Pro, aby naładować wodorem dostarczony wkład Hydrostik Pro.

Ogniwa paliwowe czy akumulatory – a może OBIE?
Często słyszymy o tym, czy ogniwa paliwowe kiedykolwiek wejdą na rynek, lub dlaczego jest taki wysiłek w zakresie ogniw paliwowych, skoro akumulatory mogą wykonać swoją pracę lepiej i taniej – i zrób to teraz. Niektórzy powiedzą nawet, że ogniwa paliwowe to najgłupszy pomysł w historii.

W Horizon wierzymy, że każda technologia magazynowania energii jest inna i ma do odegrania określoną rolę. Nie ma zwycięzcy; nie ma przegranych, jeśli chodzi o akumulator – konfrontacja z ogniwami paliwowymi. Oba są urządzeniami do magazynowania energii elektrycznej i sprowadzają się do istoty działania tych różnych urządzeń. Baterie mogą mieć ogromny wpływ z bardzo małej obudowy w porównaniu z ogniwem paliwowym. Są też znacznie tańsze, biorąc pod uwagę dostarczaną moc – i prawdopodobnie zawsze będą. Ich wydajność ładowania jest również bardzo wysoka, „dlaczego nie po prostu naładować baterii” jest często tym, o czym wszyscy czytamy lub słyszymy.

Tak, baterie mogą dostarczać dużo mocy (W) z małej obudowy, ale nie są w stanie utrzymać bardzo dużej pojemności energetycznej. Powodem, dla którego widzimy samochody elektryczne z tak dużą ilością akumulatorów w środku, jest umożliwienie „zasięgu” lub wydłużenie czasu działania zasilania (Waty x Godzina lub Wh). Aby więc zrozumieć różnicę między ogniwami paliwowymi a akumulatorami, należy rozdzielić dwa pojęcia Mocy (W) i Energii (Wh). Ogniwa paliwowe są zwykle droższe w stosunku do dostarczanej energii w porównaniu z akumulatorami i prawdopodobnie nadal będą. Jednak ilość energii lub czasu trwania mocy (Wh), które mogą dostarczyć, może być znacznie lepsza, a także znacznie tańsza.

To, do czego powinniśmy dojść, to to, że baterie powinny być używane do zasilania obciążeń wysokoprądowych, a ogniwa paliwowe nie.

Potem jest superkondensator.

Superkondensatory wykorzystują specjalny „dwuwarstwowy” dielektryk do magazynowania energii. Dielektryk jest po prostu rodzajem izolatora, który wytwarza wewnętrzne pole elektryczne pozwalające na magazynowanie energii elektrycznej. W superkondensatorze elektrolit znajduje się między dwoma przewodnikami. W miejscu, w którym elektrolit styka się z przewodnikiem, dodatnie jony elektrolitu odpychają elektrony przewodnika, tworząc dwie warstwy – jedną naładowaną ujemnie, a drugą naładowaną dodatnio. Pomiędzy dwiema warstwami znajdują się „spolaryzowane” cząstki, które doskonale nadają się do magazynowania dużych ilości energii. Superkondensatory mogą dostarczać od dziesięciu do dwudziestu razy większą moc niż zwykłe baterie i mieć od dziesięciu do stu razy większą gęstość energii.

Ilekroć zapotrzebowanie na moc ogniwa paliwowego rośnie zbyt mocno, kondensator wkracza, aby zmniejszyć obciążenie. W praktyce oznacza to, że ogniwo paliwowe koncentruje się na dostarczaniu energii, gdy samochód jedzie ze stałą prędkością lub gdy włączony jest tempomat „Speed Lock”, podczas gdy superkondensator zaspokaja szczytowe zapotrzebowanie na energię, takie jak przyspieszenie.

Tak więc kondensator jest po to, aby zapewnić zwiększenie mocy, gdy układ wodorowy nie ma wystarczającej mocy do przyspieszenia, ale zapewnia dodatkową pojemność energetyczną, której brakuje kondensatorom. Ponieważ kondensator jest używany tak oszczędnie iw tak krótkich impulsach, jest więcej niż możliwe, że ładowarka może być całkowicie przyjazna dla środowiska. W rzeczywistych pojazdach superkondensatory mogą również generować energię elektryczną z energii hamowania pojazdu (hamowanie regeneracyjne), znacznie zwiększając wydajność silnik, który jest już o 50% bardziej wydajny niż alternatywy benzynowe.

Zestaw umożliwia realizację wielu praktycznych ćwiczeń i prowadzenie badań naukowych z
wykorzystaniem hamowni zdalnie sterowanego samochodu o napędzie hybrydowym łączącym
zasilanie z akumulatora NiMH oraz wodorowego ogniwa paliwowego.
Bogaty materiał dydaktyczny pozwala przygotować wielogodzinny program zajęć dla uczniów szkół
technicznych i studentów uczelni wyższych. Poznają oni podstawowe elementy i działanie układów
zasilania, sterowania i napędu w pojazdach samochodowych. Nauczą się modelować, badać i
analizować parametry ruchu oraz wydajności systemu. Zrozumieją technologię napędu hybrydowego
i ogniw wodorowych. Będą w stanie porównać cechy charakterystyczne i wskazać praktyczne
zastosowania energii wodorowej i akumulatorów.
Zestaw posiada dedykowaną aplikację sieciową HTML.
Zestaw (wszystkie jego elementy) jest składowany w jednej zamykanej wiekiem
walizce/transporterze na kółkach, o trwałej, sztywnej konstrukcji, zabezpieczającej elementy zestawu
w trakcie przenoszenia i składowania. Ponadto, elementy wchodzące w skład zestawu pochodzą od
tego samego producenta, co oznacza spójność estetyczną, a także kompatybilność ze sobą pod
względem wielkości, sposobu wykonywania połączeń i paramentów technicznych.

Zestaw posiada dedykowaną aplikację sieciową HTML.
Zestaw (wszystkie jego elementy) jest składowany w jednej zamykanej wiekiem
walizce/transporterze na kółkach, o trwałej, sztywnej konstrukcji, zabezpieczającej elementy zestawu
w trakcie przenoszenia i składowania.

Specyfikacja sprzętu:
1. Podwozie samochodu elektrycznego
Zawór ciśnieniowy
2 jednostopniowe regulatory ciśnienia 0,4 - 0,55 bar
Ogniwo wodorowe 30 W (wydajność znamionowa 8,4 V, 3,6 A)
Akumulatory wodorowe HYDROSTIK PRO 10 L
Sterownik zasilania
Mikrokontroler Arduino YUN do zdalnego sterowania (WiFi, MicroUSB, Ethernet) i akwizycji danych pomiarowych (napięcie 0-13 V, natężenie 0-20 A)
Czytnik z kartą pamięci SD
2. Stanowisko testowe (hamownia)
Rolki przekazujące napęd
Czujnik tensometryczny
Hamulec sterowany serwomechanizmem
Złącze komunikacyjne z kontrolerem samochodu
3. Biurkowa stacja ładująca HYDROFILL PRO
Elektrolizer do akumulatorów wodorowych HYDROSTIK
Zasilacz AC-DC
4. Ładowarka elektryczna i akumulator NiMH 7,2 V, 3300 mAh
5. Oprogramowanie
Aplikacja serwera sieciowego HTML
6. Komplet akcesoriów
7. Skrzynka na kółkach na elementy zestawu

Do zestawu przygotowano materiały dydaktyczne, przedstawiające różne zagadnienia i ćwiczenia praktyczne z zakresu:

Pojazdy samochodowe
Układ napędowy i sterowania
Samochody elektryczne i wodorowe
Opis fizyczny ruchu
Przekazywanie energii w przekładni mechanicznej
Prędkość i zużycie energii elektrycznej
Pomiar parametrów elektrycznych
Zastosowanie wodoru
Zasada działania wodorowego ogniwa paliwowego
Przedstawienie różnych rodzajów akumulatorów
Porównanie źródeł energii elektrycznej
Zapotrzebowanie na energię
Opis fizyczny tarcia tocznego, oporu powietrza, bezwładności i siły napędowej
Moc i sprawność układu napędowego
Symulacja ruchu samochodu w programie MATLAB i OpenModelica
Badanie rzeczywistego pojazdu na stanowisku testowym i torze laboratoryjnym
Porównanie modelu oczekiwanego i wyników doświadczalnych
Analiza optymalizacyjna systemu
Analiza wymagań w zakresie prędkości, przyspieszenia, mocy i zapotrzebowania na energię
Badanie, czy ogniwo wodorowe może w pełni zastąpić akumulatory elektryczne w samochodzie przy maksymalnym obciążeniu
Wpływ rozmieszczenia komponentów układu
Proces produkcyjny
Wykonywanie pomiarów na torze
Pomiary na stanowisku testowym
Zużycie energii
Zrównoważony rozwój
Modyfikacja samochodu
Modyfikacja układu sterowania
Zmiana podzespołów układu zasilania
Zmniejszanie oporów ruchu
Zmiana sposobu wytwarzania wodoru