Gestão de energia em veículos eléctricos

Sistemas de gestão de energia em veículos eléctricos

Adriano Carvalho, ISR/FEUP

MOTIVAÇÃOINVESTIGAÇÃO E DESENVOLVIMENTO NO DOMÍNIO EECNOS DIVERSOS ELOS DA CADEIA CINEMÁTICADE UM VEÍCULO HÍBRIDO/ELÉCTRICO

OPORTUNIDADES TECNOLÓGICAS

EXEMPLOS DE INVESTIGAÇÃO E DESENVOLVIMENTO

CONCLUSÃO

Electrónica Industrial e Automação

ELECTRÓNICAINDUSTRIAL

REDESCOMUNICAÇÃO

SISTEMAS DISTRIBUÍDOS EMBEBIDOS

EnginecontrolEnginecontrol

Anti-lockbrakes

Anti-lockbrakes AirbagAirbag

Powerlocks

Powerlocks

Electronicstabilityprogram

Electronicstabilityprogram LightingLighting

Transmissioncontrol

Transmissioncontrol

Activesuspension

Activesuspension

PowerwindowsPower

windowsAir

conditioningAir

conditioningPowerseats

Powerseats

ENERGIAPRIMÁRIA

CONVERSÃOARMAZENAMENTO

CONTROLO

ENERGIA TRACÇÃO

CADEIA CINEMÁTICA

ENERGIAPRIMÁRIA

CONVERSÃOARMAZENAMENTO

CONTROLO

ENERGIA TRACÇÃO

CADEIA CINEMÁTICA NO VEÍCULO ELÉCTRICO

FONTECOMBUSTÍVEL / REDE ELÉCTRICAREDE ELÉCTRICAOUTRAS (HIDROGÉNIO, METANO, …)

RECTIFICAÇÃO NÃO CONTROLADA / PULSADA

BATERIA / CONDENSADORESTENSÃO DE BARRAMENTO CONTROLO E RECUPERAÇÃO DE ENERGIA

MOTOR TRIFÁSICO ASSÍNCRONO / SÍNCRONO

INVERSÃO CONTROLO DE BINÁRIO

MOTORIZAÇÃO DISTRIBUÍDA

ENERGIAPRIMÁRIA

CONVERSÃOARMAZENAMENTO

CONTROLO

ENERGIA TRACÇÃO

CADEIA CINEMÁTICA NO VEÍCULO ELÉCTRICO OPORTUNIDADES

OPTIMIZAÇÃO DO MOTOR DE COMBUSTÃOREDE ELÉCTRICA

QUALIDADE DA ENERGIAABASTECIMENTOINTELIGÊNCIA NA MEDIÇÃO E CARGA PARA A REDE

NOVAS TECNOLOGIASCONVERSORESMATERIAISDINÂMICA DO BARRAMENTO

ECONOMIA DA BATERIA

NOVAS TECNOLOGIASMOTORES ELÉCTRICOSCONVERSORESRECUPERAÇÃO DE ENERGIACONTROLO DE TRACÇÃORODA MOTORA

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

A B

CD

-120 -80 -40 0 40 80 120mech. speed (rad/s)

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

elec

trom

agne

tic to

rque

(N

m)

Scalar control

a)

-120 -80 -40 0 40 80 120mech. speed (rad/s)

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

elec

trom

agne

tic to

rque

(N

m) A B

CD

Vector control

b)-120 -80 -40 0 40 80 120

mech. speed (rad/s)

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

elec

trom

agne

tic to

rque

(N

m) A B

CD

DTC

c)

DINÂMICA DO BINÁRIO: MÉTODO ESCALAR;

ORIENTAÇÃO DO CAMPO; CONTROLO DIRECTO DO BINÁRIO

COMPORTAMENTO DINÂMICO DE MOTOR DE INDUÇÃO COM DIFERENTES MÉTODOS DE CONTROLO

CONCLUSÃO