CONTRIBUTOS PARA UM CONTROLO DE TRACO DE UM VECULO ELCTRICO BIMOTORANTNIO ROQUE

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

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

EXEMPLOS DE CONFIGURAES DE PROPULSO

CONFIGURAO E VECULO ADOPTADO NESTE ESTUDO

DIFERENCIAL MECNICOEm corte

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

DIFERENCIAL ELCTRICO

Raio imaginrio da curvaTrajectria rectilneaTrajectria curvilneaDireitaEsquerdaImplementao

MODELO GLOBAL DO VECULO

MODELO GLOBAL DO VECULO

Modelo de cada roda motoraRaio da rodaCarga em cada rodasEixo da frenteEixo traseiro

MODELO GLOBAL DO VECULO

Foras aplicadas a cada roda motoraRoda em repousoRoda em movimento

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

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(

MODELO GLOBAL DO VECULO

Velocidade do veculoTrajectria rectilneaTrajectria curvilnea

vv=vL= vR

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Esquema de Montagem do accionamento elctrico de potncia

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

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Modelo dinmico da mquina elctricaEquao mecnicaEquao elctrica

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Modelo dinmico da mquina elctricaDiagrama de blocosEspao-Estados

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Ensaios da mquina

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Ensaios da mquina

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

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

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Ensaios de carga das baterias Ensaios de descarga das baterias

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

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Dissipador

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

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Resultados experimentaisTenso e corrente no motor

ACCIONAMENTO ELCTRICO

Resultados experimentaisTenso VDS no MOSFET

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

DIFERENCIAL ELCTRICO

Diagrama de blocos

DIFERENCIAL ELCTRICO

Modelo detalhado do sistema

DIFERENCIAL ELCTRICO

Modelo detalhado do sistema

DIFERENCIAL ELCTRICO

Modelo simplificado do sistema

DIFERENCIAL ELCTRICO

Variveis de estado do sistema

DIFERENCIAL ELCTRICO

Sensibilidade variao dos parmetros, J, kp e ki

DIFERENCIAL ELCTRICO

Resultados de simulao do modelo simplificadoPerturbao no binrioPerturbao no volante

DIFERENCIAL ELCTRICO

Resultados de simulao do modelo detalhadoPerturbao no binrioPerturbao no volante

Diagrama Funcional

CONTROLO DE TRAJECTRIA DE UM VECULOELCTRICO BIMOTOR COM RODAS DA FRENTELIVRES-+

Diagrama de simulao em Simulink

CONTROLO DE TRAJECTRIA DE UM VECULOELCTRICO BIMOTOR COM RODAS DA FRENTELIVRES

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

CONTROLO DE TRAJECTRIA DE UM VECULOELCTRICO BIMOTOR COM RODAS DA FRENTELIVRESResultados de simulao com controlo de trajectriaRodas motoras em tipo de piso diferente

CONSIDERAES FINAIS

Concluses gerais e contributos Modelizao do diferencial elctrico Controlo de trajectria do veculo Controlo de binrio actuante nas rodas motoras

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