RO131393A2

RO131393A2 - Metodă de control al vitezei unui autovehicul cu acţionare electrică, utilizând motor de curent continuu fără perii, în vederea asigurării regimului de mers economic

Info

Publication number: RO131393A2
Application number: ROA201500149A
Authority: RO
Inventors: Marian Ciontu; Marius Meche; Alin Claudiu Antonie
Original assignee: Nextrom Industries S.R.L.
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2016-09-30

Abstract

Invenţia se referă la o metodă de control al vitezei unui vehicul cu acţionare electrică, cu motor de curent continuu fără perii, care asigură realizarea unui regim de mers economic, prin utilizarea unei proceduri de optimizare ce asigură reducerea vitezei de deplasare a vehiculului la o viteză la care distanţa parcursă de vehicul, folosind energia bateriei, este maximizată, optimizarea fiind realizată cu ajutorul unui algoritm de calcul implementat pe un microcontroler care se iniţializează imediat ce este alimentat cu energie electrică, astfel încât la o modificare a valorii semnalului electric primit de la comanda acceleraţiei, microcontrolerul va afişa o primă informaţie referitoare la distanţa care mai poate fi parcursă, în funcţie de gradul de încărcare a bateriei.

Description

Metodă de control a vitezei unui vehicul cu acționare electrică utilizâd motor de curent continuu fără perii în vederea asigurării regimului de mers economic

Invenția se referă la o metodă de control ce folosește un sistem cu microcontroler și care asigură limitarea vitezei de deplasare a unui vehicul cu acționare electrică cu motor de curent continuu tară perii pentru maximizarea distanței parcurse până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită.

Soluțiile cunoscute pentru comanda acționării vehiculelor electrice permit să se ruleze cu viteza dorită de conducător (până la valoarea maximă care poate ti realizată tehnic) chiar în condițiile în care randamentul utilizării energiei stocate în baterie este redus.

Problema pe care o rezolvă invenția constă în creșterea autonomiei vehiculelor electrice.

Metoda de control propusă presupune supravegherea continuă a gradului de încărcare al bateriei.

Atunci când gradul de încărcare al bateriei scade sub o valoare impusă, sau la închiderea unui comutator de comandă manuală, viteza impusă de conducător prin comanda de accelerație intră într-o procedură de optimizare care urmărește limitarea vitezei la valoarea care asigură maximizarea distanței poate li parcursă până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită.

Pe durata deplasării unui vehicul electric energia consumată din baterie servește pentru acoperirea diferitelor categorii de pierderi de energie.

Din punct de vedere al dependenței de viteză pierderile de putere pot fi:

-independente de viteză (consumul pentru iluminat și semnalizări, pierderi de comutație ale elementelor electronice de putere din convertizorul de alimentare a motorului, consumul propriu al circuitelor numerice și electronice de comandă);

-pierderi dependente direct de viteză: pierderi datorate rezistenței la rulare, pierderi datorate frecărilor vâscoase și uscate cu aerul și între clementele în mișcare relativă a vehiculului;

-pierderi dependente indirect de viteză prin valoare curentului consumat de motor (pierderi prin efect Joule în conductoarele electrice parcurse de curent ale instalației electrice a vehiculului).

Se dă în continuare un exemplu de realizarea invenției, in legptră cu fig 1-4 care reprezintă:

Fig. 1 - diagrama pierderilor de energie

Fig. 2 model simplificat al bateriei

Fig. 3 - schema de comandă eu microcontroler a unui scuter electric.

Fig. 4 - algoritmul de lucru

4-2015-- 0.L1 4 9 2 7 -Q2- ISIS

Pentru ο distanță parcursă impusă se pot trasa diferitele categorii de pierderi în funcție de viteză (figura 1). Se observă eă există o viteză optimă pentru care distanța impusă este parcursă eu un consum minim de energie.

Reducerea vitezei de deplasare conduce la scăderea curentului consumat din baterie și creșterea energiei disponibile pentru alimentarea consumatorilor externi.

Dacă se utilizează un modei simplificat al bateriei alcătuit dintr-o sursă ideală de tensiune U_hat și o rezistență intrnă a bateriei R_bal (figura 2). dependența energiei totale pe care o primește sarcina de la bateria de capacitate C [Ah] complet încărcată de curentul absorbit este dată de relația:

/-((/,. /? ./>

Reducerea vitezei de deplasare a unui vehicul electric are următoarele efecte:

-micșorarea pierderilor datorate frecărilor;

-reducerea curentului consumat de motor;

-reducerea pierderilor prin efect Joule:

-creșterea energie recuperate din baterie datorită reducerii pierderilor pe rezistența internă a bateriei.

în figura 3 este prezentată schema de comandă cu microcontroler a unui scuter electric.

Partea de achiziție de date include senzorii Hali care dau poziția rotorului în câmp. comanda de accelerație (existente și la un scuter clasic) valoarea tensiunii bateriei, curentului consumat și comanda manuală de comutare în regim de funcționare economie .

Programele implementate în microcontroler realizează sinteza comenzii aplicate tranzistoarelor din puntea care alimentează motorul de curent continuu tară perii și modificarea gradului de umplere al semnalului de tensiune aplicat motorului astfel încât să se realizeze \ iteza dorită de conducător.

Procedura de optimizare consta în modificarea automată a vitezei prescrise astfel încât, să se obțină o autonomie cât mai mare a vehiculelor electrice.

Algoritmul de lucru, prezentat în figura.4, este implementat înt-un microcontroler X8M06-C, produs de către firma NEC. Algoritmul se inițializează imediat ee controlerul este alimentat eu energie electrică. Dacă este sesizată o modificare a valorii semnalului electric, primit de la comanda de accelerație, eontroler-ul va afișa o primă informație referitoare la distanța care mai poate fi parcursă, în funcție de gradul de încărcare a bateriei. Dacă nu este activată comanda manuală de mers economie, sistemul va furniza toată energia din baterie către motorul electric, până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită. Dacă este activată comanda manuală de mers economic, se realizează un calcul iterativ care analizează

β-I Ο 1 5 - - ί Ο 14 9 2 7 -02- ^ί5 modul în care se modifică distanța parcursă până la descărcarea completă a bateriei, la scăderea vitezei eu o treaptă Δν.

Programul utilizează un model al vehiculului care dă. pentru valoarea precizată a vitezei, puterea mecanică pe care trebuie să o furnizeze motorul și un model al motorului, care permit estimarea valorii curentului consumat din baterie. Astfel, se obține timpul de descărcare al bateriei (/</). In funcție de acesta, este calculată și afișată distanța (d) care mai poate fi parcursă eu viteza (v). viteză memorată în momentul în care este activată comanda manuală. După un timp. automat, este scăzută viteza de rulare (v) cu o treaptă (Jv). Se obține o nouă viteză de rulare (v,-).

Dacă această viteză de rulare este mai mică decât o valoare limită impusă (v<_{im mf}) atunci, vehiculul va rula eu viteza (v_z) iar sistemul va furniza toată energia din baterie către motorul electric, până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită.

Dacă viteză de rulare este mai mare decât valoarea limită impusă < atunci, se reintră în calcul iterativ care analizează modul in care se modifică distanța (di) parcursă până la descărcarea completă a bateriei. Astfel, se obține un nou timp de descărcare al bateriei (C/D- în funcție de acesta, este calculată și afișată distanța (drf care mai poate fi parcursă eu v iteza (vD·

Dacă distanța {<//) care mai poate fi parcursă este mai rnieâ decât valoarea distanței (d) estimate la pasul anterior, atunci, vehiculul va rula cu viteza (v/) iar sistemul va furniza toată energia din baterie către motorul electric, până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită.

Dacă distanța (di) care mai poate fi parcursă este mai mare decât valoarea distanței (d) estimate la pasul anterior, atunci este reluat algoritmul de calcul, asa cum se observă în figura.4. Pentru a ușura calculul matematic. în ecuația d-tțv . valoarea parametrului d este înlocuită cu valoarea parametrului di, valoarea parametrului u este înlocuită eu valoarea parametrului /,/,> și valoarea parametrului v este înlocuită cu valoarea parametrului ip,

Timpul de descărcare al bateriei scade sau crește și în funcție de condițiile de trafic, în plus. este implementat șl un sistem performant de frânare reeuperativă de energie cinetică (KERS).

Astfel se observă eâ. prin modificarea treptată a vitezei de rulare și în funcție de gradul de încărcare a bateriei, se va obține o creștere a autonomiei vehiculelor electrice.

Claims

REVENDICĂRI

1. Metodă de control a vitezei unui vehicul cu acționare electrică ulilizâd motor de curent continuu fără perii caracterizată prin aceea că asigură realizarea regimului de mers economic prin utilizarea unei proceduri de optimizare ce asigură reducerea vitezei prescrise dc conducător la viteza care asigură maximizarea distanței parcurse de vehicul cu energia recuperabilă din baterie, optimizarea fiind realizată cu un algoritm de calcul implementat pe un microcontroler care se inițializează imediat ce acesta este alimentat cu energie electrică, la o modificare a valorii semnalului electric primit de la comanda accelerației, iar ca urinare a semnalului primit controlerul va afișa o primă informație referitoare la distanța care mai poate li parcursă, în funcție dc gradul de încărcare a bateriei.

2.. Metodă colorai revendicării 1 caracterizată prin aceea că dacă nu este activată comanda manuală de mers economic, sistemul va furniza toată energia din baterie către motorul electric, până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită.

3. Metoda coform revendicării 1 caracterizată prin aceea că daca este activată comanda manuală de mers economic, sc realizează un calcul iterativ care analizează modul în care se modifică distanța parcursă până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită, la scăderea vitezei cu o treaptă Δν.

4 Metodă coform revendicării I caracterizată prin aceea că programul utilizează un model al vehiculului care. pentru o valoare precizată a vitezei, dă puterea mecanică pe care trebuie să o furnizeze motorul și un model al motorului, care permit estimarea valorii curentului consumat din baterie, obținându-se astfel timpul de descărcare al bateriei țifi. in funcție de acesta, fiind calculată și afișată distanța (d) care mai poate fi parcursă cu viteza (v). viteză memorată în momentul în care este activată comanda manuală, iar după un timp, automat, este scăzută viteza de rulare (v) cu o treaptă (.Jv) obținându-se o nouă viteză de rulare (17) .

5. Metodă coform revendicării 4 caracterizată prin aceea că dacă această viteză de rulare este mai mică decât o valoare limită impusă (v/,·,,, ,„/) atunci, vehiculul va rula cu viteza (17) iar sistemul va furniza toată energia din baterie către motorul electric, până când gradul dc încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită iar dacă viteza de rulare este mai mare decât valoarea limită impusă _lHț) atunci, se reintră în calcul iterativ care analizează modul în care

Λ'² 015 - - I J U 9 Ζ 7 -JZ- ZSS se modifică distanța (di) parcursă până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită, astfel, obținându-se un nou timp de descărcare al bateriei (/,//). în funcție de acesta, este calculată și afișată distanța (d;) care mai poale lî parcursă cu viteza (v/).

6. Metodă coform revendicării 5 caracterizată prin aceea că dacă distanța (z/y) care mai poate Π parcursă este mai mică decât valoarea distanței (<7) estimate la pasul anterior, atunci, vehiculul va rula cu viteza (v/) iar sistemul va furniza toată energia din baterie către motorul electric, până când gradul de încărcare a bateriei scade sub o valoare stabilită, iar dacă distanța (dj) care mai poate fi parcursă este mai mare decât valoarea distanței (d) estimate la pasul anterior, atunci este scăzută viteza de rulare (V/) cu încă o treaptă (dr). se obține o nouă viteză de rulare iar algoritmul de calcul este reluat.