Ευφυής Έλεγχος DC κινητήρα για την κίνηση Ηλεκτρικού Οχήματος με χρήση Ασαφούς Λογικής

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστήμιου Δυτικής Μακεδονίας. Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η μελέτη και προσομοίωση μιας ευφυούς μεθόδου χρήσης δύο ηλεκτρικών κινητήρων σε ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο με την ενσωμάτωση ασαφών ελεγκτών. Σε πρώτη φάση, πραγματοποιείται μια θεωρητική προσέγγιση, μέσω της μελέτης και θεμελίωσης των βασικών εννοιών. Σε δεύτερη φάση, διεκπεραιώνεται το πειραματικό μέρος. Το θεωρητικό μέρος ξεκινά με μια περιγραφή της έννοιας και δομής του ηλεκτρικού αυτοκινήτου, συμπεριλαμβανομένης μίας ιστορικής αναδρομής. Ακολουθεί μια εκτενής ανασκόπηση των βασικών κατηγοριών ηλεκτροκινητήρων και της δομής και λειτουργίας τους, με έμφαση σε όσους βρίσκουν εφαρμογή στην ηλεκτροκίνηση. Στη συνέχεια, περιγράφεται η λειτουργία των μετατροπών ισχύος, με τους dc/dc και dc/ac μετατροπείς να επεξηγούνται περαιτέρω. Η θεωρητική προσέγγιση ολοκληρώνεται με την κατανόηση του τρόπου δράσης ενός ασαφού ελεγκτή, μέσω του προσδιορισμού των επιμέρων σταδίων της ασαφούς συλλογιστικής. Στο πειραματικό μέρος αναλύεται και υπολογίζεται το σύνολο των ασκούμενων δυνάμεων αντίστασης του προτεινόμενου οχήματος, αφού νωρίτερα έχει προηγηθεί μια δήλωση των χαρακτηριστικών του. Τα δεδομένα ανάγονται στο παγκόσμιο πρωτόκολλο κατανάλωσης, με την προσθήκη της κλίσης του οδοστρώματος ως μία επιπλέον μετρική. Έπεται η σχεδίαση του συστήματος ισχύος, το οποίο πλαισιώνεται από δύο ηλεκτροκινητήρες ανά άξονα. Μια συστοιχία μπαταριών αντιστοιχεί σε κάθε κινητήρα, ενώ παράλληλα το ζεύγος των συσσωρευτών γεφυρώνεται με ένα σύστημα αυτοφόρτισης. Από την άλλη, ένα σύνολο ασαφών ελεγκτών FLC αναλαμβάνει τον έλεγχο και τη διαχείριση ισχύος, με στόχο την βελτιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος, με την προσομοίωση να πραγματοποιείται στο περιβάλλον του Matlab. Εν τέλει, στην προτεινόμενη πλατφόρμα ενσωματώνεται ένα πρωτοπόρο σύστημα ανάκτησης ενέργειας μέσω της χρήσης δυναμό, ως ένα μέσο υποβοήθησης ημιαυτόνομης φόρτισης, με σκοπό την αύξηση της αυτονομίας και απόδοσης.

This paper was made out at the Department of Electrical Engineering and Computer Engineering of the University of Western Macedonia. The purpose of this paper is to research and theoretically simulate an intelligent method using two separate electric motors in an electric vehicle (EV) with the contribution of a fuzzy controller. In the first phase, a theoretical approach is carried out, through the study and understanding of the basic concepts. In the second phase, the experimental part is performed. The theoretical part begins with a description of the concept and structure of EVs, including a historical background. Then, there is an extensive overview of the main categories of electric motors and their structure and operation, with an emphasis on those that find application in electric vehicles. The principle of power converters is described later, with dc / dc and dc / ac being further explained. The theoretical approach is completed by understanding the mode of action of an FLC controller, since the individual stages of the fuzzy reasoning are clarified earlier. In the experimental part, the total amount of exercised resistance forces of the proposed vehicle are analyzed and calculated, after a declaration of its technical specifications. The data is reduced to the global harmonized standard WLTP, through the extension of the road’s slope as an additional metric. The design of the power system is following, which is a frame of two electric motors per axle. A battery pack corresponds to each motor, while are connected by a self-charging system. Meanwhile, a set of FLC takes over control and power management, in order to optimize system performance, while Matlab platform is used for simulation scopes. Finally, the proposed design incorporates a pioneering energy recovery system through the use of a generator, as a means of assisting semi-autonomous charging, for the purpose of increasing its range and efficiency.