Aplikace ultrakapacitorů v dopravních systémech
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Práce se zabývá relativně novými součástkami umožňujícími akumulaci elektrické energie - ultrakapacitory. Zaměřuje se na jejich aplikaci v dopravní technice - v elektrických vozidlech nezávislé trakce. Byl navržen a ověřen systém ultrakapacitor + DC/DC přizpůsobovací měnič, jehož řízení novým způsobem velmi příznivě modifikuje časový průběh proudu trakčního akumulátoru během jízdního cyklu. Navržené zapojení ultrakapacitoru a DC/DC měniče zakomponované do struktury pohonu experimentálního elektrického vozidla s asynchronním motorem přispělo ke zvýšení dojezdu cca o 16% (zjištěno experimentálními zkouškami). Toho bylo dosaženo zejména omezením odběru proudových špiček z akumulátorové baterie, a také zefektivněním ukládání energie získané při rekuperačním elektrodynamickém brzdění vozidla. Jádrem systému je řízení přizpůsobovacího měniče za účelem aktivní filtrace proudu akumulátoru na jeho dlouhodobou střední hodnotu tj. odstranění proudových (výkonových) špiček způsobených akcelerací z nenulové počáteční rychlosti nebo rekuperačním brzděním. Toto je realizováno podřízenou proudovou smyčkou. Té je ještě ovšem nadřazena napěťová regulační smyčka, která nastavuje z dlouhodobého hlediska napětí ultrakapacitoru na vhodnou velikost - nepřímo úměrnou rychlosti vozidla. Tak je zajištěn vhodný energetický management ultrakapacitoru. Dále byly ověřeny vlastnosti souboru ultrakapacitorů, a shrnuty a kriticky zhodnoceny metody pro omezení vlivu rozdílnosti kapacit při sériovém zapojení.
The work deals with relatively new components allowing electric energy accumulation – ultracapacitors. It focuses on their application in traffic systems – in independent electric vehicles. Design and verification of a system with ultracapacitor and DC/DC adaptive converter was done. Control of the adaptive converter modifies very positively the time wafeform of the traction accumulator current during the drive cycle. The designed connection of ultracapacitor and DC/DC converter implemented in the drive structure of experimental electric vehicle with induction machine contributes to increment the action radius of the vehicle by 16% (determined by experimental verification). This result was achived particularly by limitation of traction accumulator current peaks, And by more effective storage of energy gained by recuperative braking of the vehicle as well. The core of the system is a control of the adaptive converter in order to provide an active filtration of the accumulator’s current to its long-period mean value, i.e. elimination of current (power) peaks. These are caused by acceleration from non-zero initial vehicle speed or by recuperative braking. This is done by a subsidiary current loop. The converter has a superior voltage regulation loop, which sets in long-time period the voltage of ultracapacitors to the proper value – indirectly dependent on the speed of the vehicle. This ensures the appropriate energy management of the ultracapacitor. In the following, properties of test set of ultracapacitors were verified. Finally, methods of suppression of capacity variability influence in series connection of these components were compiled and critically reviewed.
The work deals with relatively new components allowing electric energy accumulation – ultracapacitors. It focuses on their application in traffic systems – in independent electric vehicles. Design and verification of a system with ultracapacitor and DC/DC adaptive converter was done. Control of the adaptive converter modifies very positively the time wafeform of the traction accumulator current during the drive cycle. The designed connection of ultracapacitor and DC/DC converter implemented in the drive structure of experimental electric vehicle with induction machine contributes to increment the action radius of the vehicle by 16% (determined by experimental verification). This result was achived particularly by limitation of traction accumulator current peaks, And by more effective storage of energy gained by recuperative braking of the vehicle as well. The core of the system is a control of the adaptive converter in order to provide an active filtration of the accumulator’s current to its long-period mean value, i.e. elimination of current (power) peaks. These are caused by acceleration from non-zero initial vehicle speed or by recuperative braking. This is done by a subsidiary current loop. The converter has a superior voltage regulation loop, which sets in long-time period the voltage of ultracapacitors to the proper value – indirectly dependent on the speed of the vehicle. This ensures the appropriate energy management of the ultracapacitor. In the following, properties of test set of ultracapacitors were verified. Finally, methods of suppression of capacity variability influence in series connection of these components were compiled and critically reviewed.
Description
Keywords
ultrakapacitory, sériové řazení ultrakapacitorů, energetická bilance, elektrická vozidla, hybridní elektrická vozidla, regulace proudu trakčního akumulátoru, regulace proudu ultrakapacitoru, regulace napětí ultrakapacitoru, ultracapacitors, serial connection of ultracapacitors, energy management, electric vehicles, hybrid electric vehicles, current control of the traction accumulator, ultracapacitor current control, ultracapacitor voltage control
Citation
KALINA, E. Aplikace ultrakapacitorů v dopravních systémech [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2008.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika
Comittee
Date of acceptance
2008-06-23
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení