- Ojciec pierwszych polskich elektryków był wybitnym inżynierem, którego wizja pojazdów elektrycznych nie odbiegała znacznie od tego, co dziś oferują producenci
- Pierwszym polskim samochodem elektrycznym był... Polski Fiat 125p, który powstał w 1977 r. Wtedy jeszcze nikt nie myślał o popularyzacji tego rodzaju napędu
- Prof. dr hab. inż. Eugeniusz Popławski stworzył w sumie cztery pojazdy wykorzystujące prąd. Hybrydy oparte na Polonezach powstały w czasach pierwszej Toyoty Prius
- Więcej takich tekstów znajdziesz na stronie głównej Onetu
Samochody elektryczne nie schodzą dziś z ust mediów na całym świecie. Reklamowane są jako ekologiczne, wygodne, szybkie i nowoczesne. Jednak tak naprawdę historia pojazdów napędzanych silnikami elektrycznymi zaczęła się wcześniej niż spalinowych, choć finalnie zostały one niemal zupełnie wyparte z rynku. Nie oznacza to, że nie eksperymentowano z tego typu konstrukcjami. Polska także może się pochwalić pracami nad takimi rozwiązaniami, i to już w latach 70., kiedy powstał pierwszy polski samochód elektryczny.
Wybitny konstruktor
Początek romansu technologii elektrycznej i spalinowej na polskim podwórku zapoczątkował prof. dr hab. inż. Eugeniusz Popławski. Można więc powiedzieć, że jest ojcem tych zmodernizowanych aut. Od czasów szkolnych edukował się pod kątem elektrotechniki, bez problemu dostał się i skończył Politechnikę Warszawską na Wydziale Elektrycznym i ma poważny dorobek naukowo-badawczy, ale również dydaktyczny. Ponadto w 1972 r. otrzymał Nagrodę Mistrza Techniki z ramienia "Życia Warszawy" i oddziału warszawskiego NOT, a w 1975 r. otrzymał Nagrodę Ministra Przemysłu Maszynowego za opracowanie i uruchomienie produkcji tyrystorowych układów przekształtnikowych. Był przewodniczącym Komitetu Organizacyjnego dwóch konferencji naukowych w kraju i z rąk prezydenta Lecha Wałęsy otrzymał tytuł profesora.
Wiedza i chęć badań popchnęła profesora do stworzenia aż czterech samochodów, które do poruszania się wykorzystywały prąd. Poza Fiatem 125p był jeszcze elektryczny Polonez Truck oraz dwie hybrydy oparte także na Polonezach.
Pierwszy polski elektryk
Elektryczny Fiat 125p został zbudowany w 1977 r. w Instytucie Elektrotechniki w Warszawie przez zespół pod przewodnictwem prof. dr. hab. inż. Eugeniusza Popławskiego, a w którego skład wchodzili: technik elektryk Tadeusz Wojtkowiak oraz mechanik Władysław Podgórski.
Zmodernizowany Fiat to oczywiście samochód eksperymentalny, który służył jako mobilne laboratorium. Z zewnątrz auto było nie do odróżnienia, od innych Dużych Fiatów. Bateria trakcyjna złożona z 8 akumulatorów ołowiowo-kwasowych została schowana w bagażniku, a gniazdo ładowania ukryto za klapką wlewu paliwa niczym w nowoczesnych samochodach. Pod maską znajdował się natomiast trójfazowy falownik napięcia wraz ze sterowaniem.
We wnętrzu usunięto dolną część deski rozdzielczej, gdzie została umieszczona kaseta sterująca, poza tym środek jest niemal oryginalny. Dziwić może jedynie widok dźwigni zmiany biegów i sprzęgła, jednak to tylko pozostałości po spalinowym układzie napędowym. Elementy te nie odgrywają żadnej roli i tak jak w większości nowoczesnych rozwiązań nie ma tutaj żadnej skrzyni biegów. Elementy prawdopodobnie można było usunąć, jednak na etapie badań nie przeszkadzały.
W 1991 r. auto zostało przeniesione do Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach, gdzie dalej prowadzono prace rozwojowe. Cały napęd unowocześniono poprzez zastąpienie falownika tyrystorowego McMurraya nowoczesnym falownikiem z tranzystorami typu IGBT, wymieniono analogową logikę sterującą na cyfrową, a kierowca mógł odczuć zmianę w zachowaniu pojazdu, ponieważ zastosowano tryb hamowania rekuperacyjnego, czyli funkcję odzyskiwania energii kinetycznej, dziś stosowanej w większości pojazdów elektrycznych (samochód hamował po puszczeniu pedału gazu).
W tych pracach rozwojowych brali udział pracownicy Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach, pod kierownictwem prof. dr. hab. inż. Eugeniusza Popławskiego. Byli to: dr hab. inż. Grzegorz Radomski, dr hab. inż. Sławomir Karyś oraz technik Andrzej Dębosz.
Pojemność akumulatorów wynosi 120 Ah, a silnik ma moc 13 KW, czyli niecałe 18 KM. Mimo niewielkiej mocy podczas badań laboratoryjnych samochód mógł się poruszać z prędkością maksymalną wynoszącą 80 km/h, a pojemność baterii wystarczała na zasięg sięgający 100 km.
Oczywiście pojazd nie był bez wad. Auta elektryczne często mają problem ze wspomaganiem hamulców. Nawet dziś kierowca, przesiadając się z auta spalinowego do elektryka, musi przyzwyczaić się do nieco innego działania pedału hamulca. Tak jest także w tym przypadku, Duży Fiat nie ma wspomagania, zatem wyhamowanie rozpędzonej masy stanowi nie lada problem. Zatrzymanie auta jest tym trudniejsze, że bateria trakcyjna waży ponad 300 kg.
Zaawansowany pojazd tamtych lat
Trzeba pamiętać, że w latach 70. nie było znanych dziś osiągnięć, takich jak nowoczesne materiały i technologie, pozwalające na miniaturyzację całego osprzętu. Bateria zastosowana w samochodzie także jest inna niż w dzisiejszych autach. To połączenie akumulatorów ołowiowo-kwasowych, czyli takich, jakie są stosowane we wszystkich samochodach do rozruchu i utrzymania prądu na pokładzie. Nowoczesne pojazdy elektryczne korzystają z akumulatorów litowo-jonowych, których sprawność jest lepsza, a masa niższa. Niestety w latach 70. technologia baterii litowo-jonowych dopiero raczkowała, a powszechnie zaczęto z niej korzystać na początku lat 90. w sprzętach przenośnych. Biorąc to pod uwagę, osiągnięty zasięg około 100 km nie brzmi tak źle.
Dziś pierwszy polski elektryk znajduje się w Narodowym Muzeum Techniki.
Elektryczne Polonezy
Drugim elektrykiem jest Polonez Truck, którego silnik spalinowy został zastąpiony przez bezszczotkowy motor elektryczny, taki jak w dzisiejszych nowoczesnych elektrykach. Auto zostało zbudowane w Przemysłowym Instytucie w Międzylesiu przez prof. Eugeniusza Popławskiego i mgr. inż. Ireneusza Maścibrodzkiego. Co ciekawe, na początku XXI w. jeden z inżynierów Przemysłowego Instytutu Motoryzacji w Warszawie, współtwórca wojskowego Honkera, miał okazję przejechać się tym samochodem. Powiedział on dla "Gazety Metro", że ten pojazd mógłby być produkowany, gdyby znalazły się fundusze.
Podobnie jak w przypadku Dużego Fiata, tutaj również nie widać żadnych zmian na zewnątrz pojazdu, także wewnątrz trudno zrozumieć wyjątkowość auta.
Polonez cały czas znajduje się w laboratorium Politechniki Świętokrzyskiej.
Dzisiejsze rozwiązania ponad 20 lat temu
Dwa Polonezy hybrydowe także były ciekawe, bowiem korzystały one z różnych rodzajów napędów hybrydowych. Pierwszym z nich był Polonez DUO, w którym cały układ zbudowany był równolegle, jego zasada działania to współpraca silnika spalinowego i elektrycznego. Elektryk pomagał motorowi spalinowemu przy jeździe, ale mógł też pracować sam. W tym rozwiązaniu energia z silnika spalinowego jest dzielona na napędzanie auta i ładowanie akumulatora. Podobnie jak większość dzisiejszych samoładujących się samochodów hybrydowych.
Z kolei druga z hybryd to Polonez Cargo, którego napęd był zbudowany jako hybryda szeregowa. Tutaj silnik spalinowy nie ma połączenia z kołami, a jest jedynie generatorem prądu, który jest dostarczany do silnika elektrycznego, a dopiero potem na koła samochodu. Taka technologia wykorzystywana jest w samochodach, których silnik spalinowy pełni funkcję tzw. range extendera.
Hybrydowe Polonezy powstały, gdy Toyota Prius dopiero raczkowała
Oba auta powstawały we współpracy z Przemysłowym Instytutem Motoryzacji, który odpowiadał za część mechaniczną pojazdów, zaś Politechnika Świętokrzyska zajmowała się elektryką. Samochody te powstawały w latach 1998-2001. To pokazuje, jak innowacyjne były to projekty, w tamtych czasach technologia hybrydowa dopiero raczkowała na rynku. Wystarczy przypomnieć, że pierwsza generacja Toyoty Prius była sprzedawana od 1997 r., a Honda Insight od 1999 r. Wtedy nikt nie myślał, że tego rodzaju pojazdy mogą podbijać rynki, a w swój złoty okres wchodziły silniki Diesla, od których dziś większość producentów się odwraca. Polscy inżynierowie natomiast musieli eksperymentować na tym, co było, czyli pojazdach, które delikatnie mówiąc, były przestarzałe, a i tak udało im się stworzyć pojazd porównywalny do pionierów dzisiejszej motoryzacji.
Niestety, Polonez Cargo nie przetrwał do dzisiejszych czasów. Spłonął podczas testów, za sprawą wady fabrycznej akumulatorów ołowiowo-kwasowych.
Polscy inżynierowie potrafią
Wiele można powiedzieć o samochodach, które powstawały w PRL-u. Nie były one ani nowoczesne, ani zbyt szybkie, ale po prostu były. Polscy inżynierowie musieli pracować na tym, co mieli pod ręką, a mimo tego wykazywali się innowacyjnością i patrzeniem w przyszłość. Tego rodzaju przeróbki nie były raczej podyktowane ekologią. Badania prowadzone na naszych pojazdach miały dać sporą wiedzę naukowcom, którzy nad nimi pracowali, tak by w przyszłości technologię tę rozwijać. Można żałować, że prof. Eugeniusz Popławski nie trafił na czasy rozkwitu elektromobilności, być może wtedy jego wiedza i doświadczenie byłyby bardziej cenione. Profesor zmarł 26 lipca 2018 r. w wieku 83 lat.
W Polsce też się da
Niestety w sieci próżno szukać informacji na temat tych projektów, a szkoda, bo może byłaby to dobra motywacja, aby wielu inżynierów zajęło się podobnymi rozwiązaniami i uwierzyło, że się da. Pamiętajmy również, że dziś nasze uczelnie techniczne nie chwalą się wszystkim, co robią. Za ich zamkniętymi drzwiami prowadzonych jest wiele badań i buduje się nowoczesne konstrukcje. Dzięki temu nasi inżynierowie cenieni są na rynku pracy nie tylko w Polsce, ale również za granicą.
Ludzie tacy jak profesor Eugeniusz Popławski pokazują, że Polska ma naprawdę ambitnych uczonych, a świetnym tego dowodem są opisane konstrukcje, w szczególności Fiat 125p, który powstał około 40 lat przed popularyzacją samochodów elektrycznych.
Materiały i historię przekazał dr hab. inż. Sławomir Karyś z Politechniki Świętokrzyskiej. Dziękujemy za współpracę.
Pomiary stanu hamowania odzyskowego (odbierania energii kinetycznej po puszczeniu gazu).
Falownik napięcia wraz z przetwornikami pomiarowymi prądu.
1- złącze sygnałów sterujących falownik, 2 - przetwornica DC/DC o sześciu izolowanych parach napięć +15V, -10V, 3 - tranzystory mocy typu IGBT wraz z sieciami odciążającymi RCD, 4 - trzy przetworniki pomiarowe prądu mierzące prądy fazowe silnika indukcyjnego, 5 - przetwornik pomiarowy prądu mierzący prąd baterii trakcyjnej, 6 – akumulator zasilający obwody sterowania, 7 – przetworniki kąta położenia sprzęgnięte z dźwignią gazu i hamulca.
1 - silnik indukcyjny, 2 - skrzynia biegów, 3 - przekładnia tylnego mostu napędowego