Na základe úspešnej prezentácie motokáry s elektrickým pohonom na výstave ELOSYS 2014 v Trenčíne sa vytvorila skupina študentov piateho ročníka odboru Aplikovaná mechatronika so zameraním na automobilovú mechtroniku, ktorá sa rozhodla pokračovať v stavbe vozidiel s elektrickým pohonom vyššej generácie.
Myšlienka a zámer boli natoľko zaujímavé, že šesť študentov druhého ročníka inžinierskeho štúdia sa rozhodlo vypracovať diplomové práce, ktoré sa týkali návrhu koncepcie a systémov elektrického pohonu druhej generácie pre ľahké terénne vozidlo. Vznikol tak projekt výskumu a vývoja, ako aj šesť tém na diplomové práce pre daných študentov, ktorí boli vedení pracovníkmi ÚAMT, FEI, STU v Bratislave.
Projekt pozostával z fázy teoretického návrhu koncepcie, jednotlivých systémov elektrického pohonu, energetického systému, senzorickej a riadiacej časti.
Počas teoretickej fázy boli využité poznatky z mechaniky, elektroniky, senzoriky, energetiky a iných vedných odborov, ktoré sú v súčasnosti integrované do jedného celku, ktorým je rýchlo sa vyvíjajúci odbor Mechatronika.
Na základe poznatkov pedagógov a študentov boli spracované topologické a fyzikálne modely, matematické modely a realizované simulačné výpočty. Na základe navrhovaných elektronických komponentov a systémov boli spracované virtuálne modely a algoritmy ich riadenia, ktoré vyústili ku komplexnému návrhu elektrického pohonného systému druhej generácie pre ľahké terénne vozidlo ktorého výskum a vývoj bol realizovaný na akademickej pôde FEI STU v Bratislave.
Elektrický pohonný systém druhej generácie pre ľahké terénne vozidlo bol vyvinutý do termínu obhajob inžinierskeho štúdia. Diplomové práce boli úspešne obhájené a teoretické poznatky boli aplikované a overené na reálnom produkte.
Elektrický kombinovaný energetický systém pre ľahké terénne vozidlo je využiteľný pre mobilné (elektromobily, hybridné automobily, elektrické vlaky a iné mobilné dopravné prostriedky) i stacionárne aplikácie (back-up aplikácie, záložné systémy budov), ktoré vyžadujú dynamické zmeny dodávaného výkonu v krátkom čase. Elektrický kombinovaný energetický systém je možné nasadiť – aplikovať pre rôzne typy elektrických pohonných systémov a kombinovať je ho možné so systémom palivového článku. Malý terénny elektromobil je využiteľný pre rekreačné účely, pre jazdu v ľahkom teréne a v areáloch pre rýchle a efektívne presuny.
Výskum a vývoj v oblasti elektromobility na Fakulte elektrotechniky a informatiky bude pokračovať implementáciou inovatívnych energetických systémov, trakčných pohonov, informačno-komunikačných systémov a telematických systémov pre mobilné a stacionárne aplikácie. Vyvíjané systémy budú predstavovať špičkové, inovatívne – SMART technológie a riešenia pre dopravné systémy budúcnosti.
Vízia výskumu a vývoja v oblasti inovatívnych energetických systémov je nasadenie palivových článkov do mobilných aplikácií, ktoré budú premieňať vodík na elektrickú energiu.
Naďalej bude potrebné pre energetické, pohonné a palubné systémy dopravného prostriedku vyvíjať také komunikačné a riadiace prvky, ktoré budú viesť k úspešnej realizácií plne autonómneho, inteligentného mobilného dopravného prostriedku – elektromobilu.
Foto 1: 3D vizualizácia pohonného – trakčného systému pohonu a kombinovaného elektrického energetického systému malého elektromobilu. Kde: 1. Hlavný spínač aktivácie pohonu, 2. Spínač aktivácie rekuperácie, 3. Riadiaca jednotka pohonného systému s implementovanými algoritmami, 4. Systém riadenia, 5. Systém pruženia, 6. Spínač aktivácie reverzného chodu, 7. BMS systém, 8. Akumulátorový systém, 9. Superkondenzátorový systém, 10. Kontrolér BLDC elektromotora/generátora, 11. BLDC elektromotor/generátor, 12. Prevodový systém s rozvodovkou a diferenciálom.
Foto 2: Blokový diagram pohonného – trakčného systému pohonu a kombinovaného elektrického energetického systému. Kde: EM/G – BLDC (Brushless Direct Current – bezkefový jednosmerný) elektrický elektromotor/generátor, AS – primárny akumulátorový systém, SCS – sekundárny superkondenzátorový systém, BMS (Battery Management System) – systém kontroly akumulátorového systému, SCMS (supercapacitor Management System) – systém kontroly superkondentátorového systému, VR_AS – výkonové relé pripínania a odpínania akumulátorového systému, VR_SCS – výkonové relé pripínania a odpínania superkondenzátorového systému, DC/DC (Direct Current / Direct Current) – menič stabilizujúci vstupné jednosmerné napätie na inú hodnotu výstupného jednosmerného napätia, 125A POISTKA_AS – bezpečnostná 125 ampérová poistka akumulátorového systému.
Autori a foto: Martin Bugár, Viktor Ferencey, Tibor Sedlár, Ústav automobilovej mechatroniky, Fakulta elektrotechniky a informatiky, STU Bratislava
Uverejnila: BK