604001145

89

Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne Nr 1/2013 (98)

Jarosław Załęski, Michał Dadana, Paweł Młodzikowski^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20}’, Michał Twerd²¹ ” Politechnika Warszawska, Warszawa, ^2,ZE TWERD, Toruń

PRZEKSZTAŁTNIKOWY NAPĘD SAMOCHODU ELEKTRYCZNEGO

CONVERTER DRIVE FOR AN ELECTRICAL VEHICLE

Streszczenie: Artykuł ma za zadanie przybliżyć opracowany w firmie ZE TWERD prototyp przekształtnika przystosowanego dla elektrycznego samochodu dostawczego działającego w warunkach miejskich. Przedstawiono charakterystyczne właściwości jakie powinna posiadać konstrukcja falownika pracującego w pojeździe o napędzie elektiycznym, a także zabezpieczenia sprzętowe i programowe. Pokrótce omówiono algoiytm sterowania bazujący na utrzymywaniu maksymalnego ilorazu momentu elektromagnetycznego i prądu stojana. Przedstawiono wyniki badań ekspeiymentalnych.

Abstract: Tliis paper describes a prototype developed by TWERD Power Electronics of an automotive converter intended for use in a light deliveiy van operating in an urban environment. Desired features of a such irwerter were listed along with proper construction and software safety features. Control method - a variation of maximum torąue per amper control (MTPA) was briefly discussed. Experimental results were given

Słowa kluczowe: pojazdy elektryczne, silnik synchroniczny z magnesami trwałymi, optymalny wektor prądu Keywords: electric vehicle, automotive converter, interior permanent magnet synchronous machinę (IPMSM), maximum torąue per amper (MTPA)

>    tolerancją dla krótkotrwałych przeciążeń,

>    odpowiednimi zabezpieczeniami programowymi,

>    odpowiednią klasą szczelności,

>    kompaktową budową.

Ze względu na pewne preferencje firmy zainteresowanej wdrożeniem prototypu wybrano wariant pojedynczego centralnego falownika (Rys.l) sterującego silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi.

Rys. 1. Blokowy schemat układu napędu samochodu elektrycznego

Za problem ładowania, wyrównywania napięć na akumulatorach, komunikację z użytkownikiem, a także obsługę procedury uruchomienia pojazdu odpowiada nadrzędny sterownik. Rozwiązania konstrukcyjne zostały przygotowane w oparciu o wskazane w dyrektywie 2004/104/WE normy [2],[3] regulujące kwestie bezpieczeństwa oraz kompatybilności elektro-

1

Wstęp i założenia konstrukcyjne

2

Pojazdy o napędzie elektrycznym ostatnimi laty

3

zdobyły bardzo wielu zwolenników ze względu

4

na m.in. niski koszt eksploatacji, dynamikę tego

5

rodzaju napędu zwłaszcza w przedziale niskich

6

prędkości obrotowych, cichą pracę itp. [1]

7

Za główne przeszkody w upowszechnieniu się

8

tego typu środków transportu można uznać:

9

>    ograniczony zasięg,

10

>    długi czas ładowania akumulatorów oraz brak dedykowanej do tego celu infrastruktury,

11

>    cenę pojazdu.

12

Ze względu na ograniczony zasięg, a także ko

13

nieczność inwestycji w odpowiednie stanowi

14

sko do ładowania, codzienna eksploatacja tego

15

rodzaju pojazdów przez prywatne osoby wydaje

16

się być kłopotliwa.

17

Najkorzystniejszym zastosowaniem obecnie

18

może stać się praca w warunkach miejskich

19

grupy pojazdów korzystających ze wspólnej

20

stacji bazowej (np. grupa pojazdów dostaw'-

21

czych dla sieci sklepów detalicznych w dużej aglomeracji). Z myślą o takim właśnie przeznaczeniu powstał opisywany falownik, który według założeń powinien charakteryzować się: