CONTRIBUTOS PARA UM CONTROLO DE TRACÇÃO DE UM VEÍCULO ELÉCTRICO BIMOTOR
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CONTRIBUTOS PARA UM CONTROLO DE TRACO DE UM VECULO ELCTRICO BIMOTORANTNIO ROQUE
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OBJECTIVOS :SUMRIO : INTRODUO
CONFIGURAES DO SISTEMA DE PROPULSO
MODELO GLOBAL DO VECULO
ACCIONAMENTO ELCTRICO
DIFERENCIAL ELCTRICO
CONTROLO DE TRAJECTRIA DO VECULO
CONSIDERAES FINAISConcepo e construo de um veculo elctrico bimotor munido de diferencial elctrico e estudo de um controlo de trajectria
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INTRODUOProblemas ambientaisCriao de taxas de produo de veculos elctricos em relao aos veculos de combusto internaDiminuio do imposto automvel para este tipo de veculosAbolio da taxa de estacionamentoCriao de infra-estruturas para recargaMedidas polticas a adoptar para um incentivo aquisio de veculos elctricosUm crescimento significativo dos veculos de combusto interna, a nvel mundial, contribuem com um aumento considervel da concentrao de CO2 na atmosfera, tendo como consequncia um crescimento dos problemas relacionados com o designado efeito de estufa
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EXEMPLOS DE CONFIGURAES DE PROPULSO
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CONFIGURAO E VECULO ADOPTADO NESTE ESTUDO
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DIFERENCIAL MECNICOEm corte
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Soluo Proposta 2 Rodas motoras independentes 2 Motores Elctricos desacoplados entre si mecanicamente Posio do ngulo do volante Velocidade de cada roda motora Sinal de referncia de velocidade para cada motorModelo MatemticoVelocidade linear de cada roda motoraVelocidade linear das rodas motoras em curva
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Raio imaginrio da curvaTrajectria rectilneaTrajectria curvilneaDireitaEsquerdaImplementao
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MODELO GLOBAL DO VECULO
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MODELO GLOBAL DO VECULO
Modelo de cada roda motoraRaio da rodaCarga em cada rodasEixo da frenteEixo traseiro
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MODELO GLOBAL DO VECULO
Foras aplicadas a cada roda motoraRoda em repousoRoda em movimento
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MODELO GLOBAL DO VECULO
Foras aplicadas a cada roda motoraFora de aderncia FadFora de atrito esttico FaeFora de atrito viscoso ou de (Stokes) Fae
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Escorregamento (s)
Asfalto
Piso molhado
Gelo
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MODELO GLOBAL DO VECULO
Foras aplicadas ao ChassisFora de atrito aerodinmico F a adFora centrfuga F cFora correspondente componente do peso num plano inclinado FiFora total F at
Fa ad= (((C((A(vv2= kD(vv2
Fi= P(sen( =M(g(sen(
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MODELO GLOBAL DO VECULO
Velocidade do veculoTrajectria rectilneaTrajectria curvilnea
vv=vL= vR
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Esquema de Montagem do accionamento elctrico de potncia
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Motor elctrico de tracoCaractersticas da mquina a seleccionar Funcionamento para nveis de tenso baixaMquina seleccionada Robusta e de fcil comando Elevada potncia especfica
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Modelo dinmico da mquina elctricaEquao mecnicaEquao elctrica
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Modelo dinmico da mquina elctricaDiagrama de blocosEspao-Estados
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Ensaios da mquina
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Ensaios da mquina
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Resultados experimentais
Grfico1
0.3410.4957962154
1.2240.8502777778
1.8710.8662962963
2.6010.9001038062
3.2170.8936666667
3.7370.8649537037
4.5450.8975647709
5.1020.8862164322
5.6540.8724734568
6.20.8611111111
Rendimento
Potncia til
Potncia til
Rendimento
Corrente no motor [A]
Rendimento
Potncia til [kW]
Grfico1 (2)
1.09733247422965.6050955414
3.98207013572937.6903904736
6.14121004572911.1049570756
8.61605702762884.5195236776
10.75517441862857.9340902797
12.60883215962831.3486568818
15.48299229862804.7632234838
17.54557476082778.1777900858
19.63065277782751.5923566879
21.7378048782725.00692329
Velocidade
Binrio
Binrio
Velocidade
Corrente no motor [A]
Velocidade [rpm]
Binrio [Nm]
Folha1
MotorGeradorRendimento
TensoCorrentePabsPotncia tilTensoCorrentePotnciaTotalRendimentoVelocidadeBinrio
36.1419686.660.335.5000%50%29662965.611.1
364014401.233.530100570%85%29382937.693.9820701357
366021601.932.350161575%87%29112911.106.1412100457
36.12802889.62.631.275234081%90%28852884.528.6160570276
3610036003.230.3952878.580%89%28582857.9310.7551744186
3612043203.729.3110322375%86%28312831.3512.6088321596
36.171405063.84.528.61393975.479%90%280502804.7615.4829922986
35.981605756.85.127.61594388.476%89%27782778.1817.5455747608
3618064805.726.81794797.274%87%27522751.5919.6306527778
3620072006.226200520072%86%27252725.0121.737804878
Folha2
Folha3
Grfico1
0.3410.4957962154
1.2240.8502777778
1.8710.8662962963
2.6010.9001038062
3.2170.8936666667
3.7370.8649537037
4.5450.8975647709
5.1020.8862164322
5.6540.8724734568
6.20.8611111111
Rendimento
Potncia til
Potncia til
Rendimento
Corrente no motor [A]
Rendimento
Potncia til [kW]
Grfico1 (2)
1.09733247422965.6050955414
3.98207013572937.6903904736
6.14121004572911.1049570756
8.61605702762884.5195236776
10.75517441862857.9340902797
12.60883215962831.3486568818
15.48299229862804.7632234838
17.54557476082778.1777900858
19.63065277782751.5923566879
21.7378048782725.00692329
Velocidade
Binrio
Binrio
Velocidade
Corrente no motor [A]
Velocidade [rpm]
Binrio [Nm]
Folha1
MotorGeradorRendimento
TensoCorrentePabsPotncia tilTensoCorrentePotnciaTotalRendimentoVelocidadeBinrio
36.1419686.660.335.5000%50%29662965.611.1
364014401.233.530100570%85%29382937.693.9820701357
366021601.932.350161575%87%29112911.106.1412100457
36.12802889.62.631.275234081%90%28852884.528.6160570276
3610036003.230.3952878.580%89%28582857.9310.7551744186
3612043203.729.3110322375%86%28312831.3512.6088321596
36.171405063.84.528.61393975.479%90%280502804.7615.4829922986
35.981605756.85.127.61594388.476%89%27782778.1817.5455747608
3618064805.726.81794797.274%87%27522751.5919.6306527778
3620072006.226200520072%86%27252725.0121.737804878
Folha2
Folha3
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Baterias seleccionadas
Marca Optima
Tipo D750S
Tenso 12 V
Dimenses
Comprimento 254 mm
Largura 172 mm
Altura 198 mm
Peso 20,4 kgf
Capacidade -52Ah
Corrente de pico (descarga) (750 A
Corrente de pico (carga) (300 A
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Ensaios de carga das baterias Ensaios de descarga das baterias
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Conversor electrnico de potnciaTipo de conversorCaractersticas dos interruptores Tipo MOSFET Referncia IXFN 200N07 VDSS= 70 V I D25 = 200 A TjM = 150 C RDSon = 6 m, para ID=100A Tqon,Tqoff < 200 ns
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Dissipador
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Controlo de corrente por modo de deslizamento Bem adaptado ao caracter discreto de funcionamento dos interruptores electrnicos potncia Facilidade de dimensionamento e realizar na prtica Capacidade de manter o erro limitado numa banda pr-definida
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Resultados experimentaisTenso e corrente no motor
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Resultados experimentaisTenso VDS no MOSFET
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ACCIONAMENTO ELCTRICO
Resultados experimentaisDesempenho do controladorViref - Tenso referncia da corrente (4/div)im - Corrente no motor (40 A/div)t - 10 s/divViref - Tenso referncia da corrente (2,5/div)im - Corrente no motor (50 A/div)t - 2 ms/divViref - Tenso referncia da corrente (4/div)im - Corrente no motor (40 A/div)t - 10 s/div
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Diagrama de blocos
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Modelo detalhado do sistema
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Modelo detalhado do sistema
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Modelo simplificado do sistema
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Variveis de estado do sistema
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Sensibilidade variao dos parmetros, J, kp e ki
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Resultados de simulao do modelo simplificadoPerturbao no binrioPerturbao no volante
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DIFERENCIAL ELCTRICO
Resultados de simulao do modelo detalhadoPerturbao no binrioPerturbao no volante
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Diagrama Funcional
CONTROLO DE TRAJECTRIA DE UM VECULOELCTRICO BIMOTOR COM RODAS DA FRENTELIVRES-+
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Diagrama de simulao em Simulink
CONTROLO DE TRAJECTRIA DE UM VECULOELCTRICO BIMOTOR COM RODAS DA FRENTELIVRES
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CONTROLO DE TRAJECTRIA DE UM VECULOELCTRICO BIMOTOR COM RODAS DA FRENTELIVRESResultados de simulao sem controlo de trajectriaRodas motoras no mesmo tipo de pisoRodas motoras em tipo de piso diferente
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CONTROLO DE TRAJECTRIA DE UM VECULOELCTRICO BIMOTOR COM RODAS DA FRENTELIVRESResultados de simulao com controlo de trajectriaRodas motoras em tipo de piso diferente
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CONSIDERAES FINAIS
Concluses gerais e contributos Modelizao do diferencial elctrico Controlo de trajectria do veculo Controlo de binrio actuante nas rodas motoras
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CONSIDERAES FINAIS
Perspectivas de desenvolvimento futuro Foras laterais actuantes no veculo Modelo do veculo com quatro rodas motrizes Incluso de suspenso no modelo de veculo Diferencial elctrico Controlo de traco Travagem regenerativa Registo em tempo real das variveis do sistemas Controlo de estabilidade