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Gestão de energia em veículos eléctricos Sistemas de gestão de energia em veículos eléctricos Adriano Carvalho, ISR/FEUP MOTIVAÇÃO INVESTIGAÇÃO E DESENVOLVIMENTO NO DOMÍNIO EEC NOS DIVERSOS ELOS DA CADEIA CINEMÁTICA DE UM VEÍCULO HÍBRIDO/ELÉCTRICO OPORTUNIDADES TECNOLÓGICAS EXEMPLOS DE INVESTIGAÇÃO E DESENVOLVIMENTO CONCLUSÃO Electrónica Industrial e Automação ELECTRÓNICA INDUSTRIAL SISTEMAS DISTRIBUÍDOS EMBEBIDOS Engine control Anti-lock brakes Transmission control REDES COMUNICAÇÃO Electronic stability program Active suspension Power locks Power seats Airbag Air conditioning Lighting Power windows CADEIA CINEMÁTICA ENERGIA PRIMÁRIA CONVERSÃO ARMAZENAMENTO CONTROLO ENERGIA TRACÇÃO CADEIA CINEMÁTICA NO VEÍCULO ELÉCTRICO ENERGIA PRIMÁRIA FONTE COMBUSTÍVEL / REDE ELÉCTRICA REDE ELÉCTRICA OUTRAS (HIDROGÉNIO, METANO, …) RECTIFICAÇÃO CONVERSÃO ARMAZENAMENTO CONTROLO NÃO CONTROLADA / PULSADA BATERIA / CONDENSADORES TENSÃO DE BARRAMENTO CONTROLO E RECUPERAÇÃO DE ENERGIA MOTOR TRIFÁSICO ASSÍNCRONO / SÍNCRONO INVERSÃO CONTROLO DE BINÁRIO MOTORIZAÇÃO DISTRIBUÍDA ENERGIA TRACÇÃO CADEIA CINEMÁTICA NO VEÍCULO ELÉCTRICO OPORTUNIDADES ENERGIA PRIMÁRIA OPTIMIZAÇÃO DO MOTOR DE COMBUSTÃO REDE ELÉCTRICA QUALIDADE DA ENERGIA ABASTECIMENTO INTELIGÊNCIA NA MEDIÇÃO E CARGA PARA A REDE NOVAS TECNOLOGIAS CONVERSÃO ARMAZENAMENTO CONTROLO CONVERSORES MATERIAIS DINÂMICA DO BARRAMENTO ECONOMIA DA BATERIA NOVAS TECNOLOGIAS MOTORES ELÉCTRICOS CONVERSORES RECUPERAÇÃO DE ENERGIA CONTROLO DE TRACÇÃO RODA MOTORA ENERGIA TRACÇÃO EXEMPLOS : MODELO ELÉCTRICO DA BATERIA & ESTADO DE CARGA Electrical Battery Model & SOC Dependencies Battery Electrical Model: • all the elements multivariable functions of SOC, current, temperature, and cycle number. • the circuit on the left models the capacity, SOC, and runtime of the battery. • in the circuit on the right side, the RC parallel network represents the transient response. • the two RC pairs models the short time constant and long time constant transient response. • Rseries is responsible for the instantaneous voltage drop of the step response. CCapacity = 3600 · Capacity · f1(Cycle) · f2(Temp) f1 (Cycle) & f2 (Temp) are cycle number and temperature-dependent correction factors State Of Charge (SOC) dependencies: • Open-circuit voltage (VOC) is changed to different levels – SOC (see figure on the right). • the non-linear relation between VOC and SOC is represented in the Battery Electrical Model by the voltage-controlled voltage source VOC(VSOC). Usable Capacity (battery extracted energy) dependencies EXEMPLOS : CARACTERÍSTICAS DE TRACÇÃO MOTOR ASSÍNCRONO TRIFÁSICO CONTROLADO COM DIFERENTES MÉTODOS COMPORTAMENTO DINÂMICO DE MOTOR DE INDUÇÃO COM DIFERENTES MÉTODOS DE CONTROLO Scalar control Vector control 50 A B 20 10 0 -10 -20 -30 -40 D C -50 -120 -80 -40 0 40 80 mech. speed (rad/s) 120 a) 40 A B 30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 D -50 -120 -80 -40 0 40 80 mech. speed (rad/s) b) 40 electromagnetic torque (Nm) 30 50 electromagnetic torque (Nm) electromagnetic torque (Nm) 40 DTC 50 A B 30 20 10 0 -10 -20 -30 C -40 D C 120 -50 -120 -80 -40 0 40 80 mech. speed (rad/s) 120 c) DINÂMICA DO BINÁRIO: MÉTODO ESCALAR; ORIENTAÇÃO DO CAMPO; CONTROLO DIRECTO DO BINÁRIO CONCLUSÃO