HOST 차량 (Human Oriented Sustainable Transport)은 모든 전기 구동 및 하이브리드 계열 에너지 시스템을 갖춘 프로토 타입으로 외부로부터 전기를 충전하기위한 플러그인 기능을 갖춘 유럽 프로젝트의 코디네이터입니다. 그것은 전동 휠 모터 (독립적 인 스티어링 휠, 최대 90 °)에 의해 구동되어 수평으로 움직이고 스스로 회전 할 수 있습니다. HOST는 완전히 DBW 유도 시스템 (Drive by wire)을 보유하고 있으며 GEA-GRA 에너지 환경 그룹 및 자동차 연구 그룹 CIRPS – Sapienza University of Sapienza University의 지속 가능한 개발 연구 센터 (Inter- versity Research Center for Rome)와 KTH – 스웨덴 스톡홀름의 Royal Institute of Technology, IST – Instituto Superior Tecnico – 포르투갈, Cargo Technologies – Austria, Stile Bertone SpA – 이탈리아 Jelley Limited – 영국, Volvo – 스웨덴, Robosoft-France, KVD – 네덜란드. HOST는 동일한 날에 신체 및 의도 된 용도를 변경하고 24 시간 동안 도시 서비스에서 다른 업무를 수행 할 수있는 자동적 인 환적 시스템을 갖추고 있기 때문에 절대로 잠을 잘 수없는 차량으로 알려져 있습니다.

여섯 번째 프레임 워크 프로그램
HOST 프로젝트는 기존의 기술이 아니라 사용자의 요구 사항으로 출발점으로 삼아 운송 수단 기술을 다시 생각하는 목적으로 유럽 연합 (EU)의 제 6 차 기본 계획 (Framework)에서 시작되었습니다. 그 목적은 매우 오염적이지 않고 다재다능하지 못한 상품 및 사람들의 운송에 적합한 차량의 설계였다.

호스트 2.0
HOST 2.0은 CIRPS Sapienza University of Energy의 에너지 및 이동성 시스템 인 SEM에 의해 개발되었습니다. Lapio 지역의 자동차 연구소 인 Fabio Orecchini 교수입니다. HOST 2.0은 다음과 같은 HOST 차량의 새 버전입니다. 70 개 전지 모두의 전압, 전류 및 온도 제어를위한 BMS (Battery Management System)가 장착 된 리튬 전지. 인버터는 800V의 전압까지 작동 할 수있는 CAN 및 무선을 통해 제어 할 수 있습니다. 90 °에서 4 개의 스티어링 휠이있는 스티어링 시스템은 위치 센서로 모터에 단일 엔코더가있는 1/500 mm 정밀 전기 액추에이터와 함께 움직입니다 (이전 버전 휠의 경우 6). 4 륜 모터의 4 인버터, 배터리의 3 인버터, 울트라 커패시터를 제어하는 ​​실시간 명령의 중앙 논리.

호스트 차량의 구조 및 작동 설명
HOST라는 약어는 “Human Oriented Sustainable Transport”를 의미하며, 전통적인 내부 연소 차량에 대한 대체 솔루션을 찾을 수있는 시리즈 전기 하이브리드 차량을 실현하려는 목표를 설정했습니다. 이 프로젝트의 주된 목적과 혁신적인 측면은 기존 차량의 전형적인 배출 오염 물질을 급격하게 낮추는 사용 유연성에 관한 것이다.

차량의 컨셉은 트랜스 포트 (transhipment)를 기반으로합니다. 실제로 하이브리드 열 전력 트레인은 차량을 변속하는 기능을 수행하는 여러 기관에 접목시킬 수 있습니다. 24 시간 동안 도시에서 다양한 업무를 수행 할 수있는 같은 날과 같은 날. HOST가 수행 할 수있는 서비스는 다음과 같습니다.

주간 자동차 공유 서비스 (당일 치레);
Nocturne 단체 택시 (야간 단체 택시);
Nocturne 쓰레기 수거;
주간화물 수집 및 분배.

HOST에는 4 개의 독립 스티어링 휠과 스티어링 휠 (각 자체 영구 자석 동기식 전기 모터 및 인버터가 있음)이 장착되어있어 수평 및 회전 운동과 같은 특수 기동을 수행 할 수 있습니다.

HOST의 기동성 덕분에화물과 사람 모두의 출입을 쉽게 할 수 있으므로 도시 교통, 야간 택시, 쓰레기 수거에서 물품 운송에 이르기까지 다양한 작업을 지속적으로 수행 할 수 있습니다. 하루 24 시간 작동하는 차량을 사용할 수있게하려는 아이디어는 자동차와 소형 트럭 모두에서 도시의 모든 요구에 사용할 수 있습니다. 실제로 필요한 작업 유형에 따라 조립할 수 있으며 기본 모듈 인 3.5m에서 최대 6m 길이까지 갈 수 있습니다. 이 차량은 하이브리드 기술 덕분에 환경 영향이 적은 단일 수단으로 물품, 사람 및 폐기물 수집품을 얻을 수 있도록 시정부에서 착취 될 수 있습니다.

동력 전달 장치
HOST는 내연 기관 (ICE)이 샤프트에 사용 가능한 기계적 동력을 전력으로 변환하는 영구 자석 동기 발전기 (GU)에 직접 연결되는 직렬 전기 하이브리드 차량입니다. 발전기에 의해 공급 된 교류 전류는 부스트 정류기에 의해 연속으로 변환되어 300V로 고정 된 연속 링크로 보내질 수 있습니다. 결합 된 저장 시스템은 2 개의 배터리 팩 (B)으로 구성됩니다. 구체적으로는 리튬 – 이온 배터리는 HOST 2.0에서 사용되었지만 이전 버전의 HOST에서는 NiMH 배터리가 사용되었습니다.이 배터리는 내구성과 효율성을 보장하기 위해 너무 높은 동력을 사용하지 않도록 제작되었습니다. 이것은 탁월한 동적 거동을 고려할 때 트랙션 드라이브에 연결된 빠른 과도 전류에 개입하는 Supercapacitor (C)를 사용하여 가능합니다. 배터리와 수퍼 커패시터는 양방향 부스트를 통해 연속 링크에 연결되며, 그 시간에 “전력 컨트롤러”(에너지 흐름 관리자 또는 시스템 관리자)가 구현하는 전략에 따라 양방향으로 전류가 흐를 수 있습니다 파일럿으로부터 로딩 요청을 만족시킨다. 에너지 흐름 관리자는 전류 제어가 구현 된 DSP (Digital Signal Processing)의 BU 노드로 식별됩니다.

이를 위해 전원 컨트롤러는 배터리 충전 상태, 수퍼 커패시터, 열 작동 및 파일럿 입력 (따라서 바퀴에 필요한 부하 토크)과 같은 모든 필요한 데이터를 수집하고 지식을 통해 정렬을 결정합니다 즉석 에너지 소스의 가용성과 조화롭게 조종사의 요구를 충족 시키거나 휠에 대한 저출력 요구시 스토리지 시스템을 재충전하기 위해 다양한 소스 중 사용 가능한 전력을 사용할 수 있습니다. 에너지 관리 알고리즘의 논리는 마지막 분석에서 연속 링크의 전원 입력, 발전기를 통한 GU 노드의 출력 및 바퀴의 견인 모터가 필요로하는 입력 간의 차이를 모니터링하는 것으로 구성됩니다. 노드 변환기를 제어하는 ​​마이크로 프로세서는 버스로 더 잘 알려진 채널을 통해 서로 통신합니다. 통신은 외부 교란에 가능한 한 자유로 우며 발생할 수있는 오류에 대한 내부 진단이 높은 프로토콜에 따라 관리되어야합니다. 이 작업은 CAN 버스 (Controller Area Network)를 최적으로 수행하며 HOST 차량의 전력 전자 장치 용 버스로 선택되었습니다.

마지막으로 4 개의 영구 자석 동기 모터가 차량 바퀴에 연결된 4 개의 트랙션 드라이브가 있습니다.이 모터는 자체 트랙 휠 트랙션 컨트롤에 대한 정보와 재생 제동의 백분율에 관한 정보를 전달합니다. 휠 견인 모터 제어 버스는 두 개의 통신 시스템 간의 방해 전파를 피하기 위해 CAN과 분리 된 질량을 지닌 24 V입니다. 이러한 버스가 공유해야하는 정보는 특별한 상황에서 구현해야하는 절차에도 고유합니다. 실제로 시스템 관리자가 결합 된 스토리지 시스템이 완전히 충전되었음을 감지하면 버스 레벨 버스 통신의 회로에 경고해야합니다 그래서 회생 제동을 연습하지 않도록하여 심각한 피해를 피하십시오. 이것은 저장 시스템이 재생 제동으로 항상 에너지의 일부를 복구하기 위해 최대 저장 용량 이하로 유지되도록 작동하는 제어 알고리즘으로 설계 되었기 때문에 이것이 안전 절차라는 점에 유의하십시오. 영구 자석 모터의 선택은 현재 하이브리드 및 순수 전기 자동차 견인에 널리 사용되고 있습니다.이 엔진은 다른 기계보다 볼륨 단위당 쌍을 제공하기 때문입니다. 따라서 동일한 양의 엔진에서 더 높은 출력에서 ​​주어진 열 (따라서 토크가 고정되어 있음)에 대해 짝을 이루는 효과 ( “고정 점”에서의 열 작동 이후의 전력) 회 전자 회로. 또한 이러한 기계의 동작은 브러시를 가지지 않고 정적 변환기를 사용하여 스위칭하는 큰 이점과 함께 토크 특성 및 속도 조절 측면에서 DC 기계와 유사하다는 것이 알려져 있습니다. 영구 자석 전기 기계는 기어 박스가없는 내연 기관, 후자는 800cc 디젤 SMART의 3 기통입니다. 추진 시스템의 효율을 높이려면 GU 생성 장치와 함께 구동 요구를 충족 할 수있는 에너지 저장 시스템이 필요합니다. 분명히 누적 시스템의 주요 요구 사항은 연속 충 방전 사이클을 거칠 때 내구성 측면에서 신뢰성이어야합니다. HOST에는 결합 된 저장 시스템이 있기 때문에 배터리 팩 외에 빠른 다이내믹으로 에너지 요구 사항을 충족시키는 커패시터 팩이 있습니다. 배터리와 수퍼 커패시터는 특성에 따라 다르며 정밀도가 다른 것의 보완 적 요소이다. 실제로 전자는 높은 에너지 밀도 (kWh)를 가지지 만 후자는 높은 전력 밀도 (kW / dm3)를 가지며 따라서 가속 및 제동과 같은 빠른 과도 전류에서 빠른 응답을 제공하는 탁월한 기능을 갖추고 있습니다. 이후. HOST의 파워 일렉트로닉스에 대해 더 자세히 살펴보면, 우리는 이미 문제의 하이브리드 자동차에있는 세 가지 기본 단위를 언급했다.

세대 유닛 GU
BU 배터리 유닛
울트라 커패시터 UC

파워 트레인의 구성 요소

내부 연소 엔진
내연 기관은 800cc SMART 디젤의 3 기통으로, 1700-1800 rpm의 속도 범위에서 4.5kW (25 %의 25 %) 인 것으로 추정 된 차량의 요구되는 전 범위의 동력을 제공 할 수 있습니다. P)와 13.5 kW (P의 75 %)를 소비 및 배출 측면에서 높은 효율을 보였다.

리튬 이온 배터리
HOST 2.0 차량에 사용되는 배터리 유형은 리튬 이온입니다. 이러한 유형의 배터리의 장점은 차량에 탑재 된 것과 동일한 부피와 무게의 높은 에너지 밀도와 높은 충 방전 사이클입니다. 이들 배터리의 에너지 밀도는 약 150 Wh / kg 및 400 Wh / lt입니다.

수퍼 커패시터
수퍼 커패시터는 전극 / 전해질 계면에 전하를 “물리적”이면서 화학적 인 방식으로 배치함으로써 두 개의 전기 층 EDL (Electrochemical Double Layer) 시리즈의 두 커패시터에 전기 에너지를 축적하므로 화학적 산화 환원 공정이 없다 , 축전지 (충전식 배터리)에서와 같이 즉시 로딩하거나 언 로딩 할 수있는 이점이 있으므로 매우 높은 비 력을 보장합니다. 그들은 에너지 변환 및 축적 장치로서 기존의 콘덴서보다 훨씬 높은 고유 동력과 에너지를 특징으로합니다. 가장 중요한 단점은 항상 화학 축전지와 관련하여 저장된 낮은 에너지입니다.

수퍼 커패시터 사용과 결합 된 NiMH 배터리 기술
수퍼 커패시터의 사용과 결합 된 HOST의 첫 번째 버전에서 사용 된 NiMH 배터리 기술을 사용하면 연속 충전 및 방전 사이클을 거칠 때 내구성 측면에서 스토리지 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 배터리와 수퍼 커패시터는 상호 보완적인 몇 가지 기능이 다르다는 사실을 기억하십시오. 실제로 전자는 높은 에너지 밀도 (kWh)를 가지지 만 후자는 높은 전력 밀도 (kW / dm3)를 가지므로 탁월한 성능을 발휘합니다. 가속 및 제동과 같은 빠른 과도 전류에서 빠른 응답을 제공합니다. ‘축전지'(NiMH)와 결합 된 수퍼 커패시터를 사용하는 것이 “스트레스를받지”않는 배터리 작동을 지원하는 것처럼 보이기 때문에 최적의 기능이며 자율성이 뛰어납니다. 앞에서 설명한 두 기술의 결합 된 사용이 다양한 시리즈 하이브리드 연결, 병렬 하이브리드 및 직렬 병렬 하이브리드에 적용될 수 있음을 강조하는 것이 좋습니다.

드라이브 바이 와이어 시스템
“drive by wire”(DBW)는 더 이상 직접 제어되지 않는 엔진 (주입 시스템의 라미네이팅 밸브를 열거 나 닫는 단순한 스틸 케이블)에 의해 공급되는 전원을 제어하는 ​​최초의 자동차 어플리케이션을 찾습니다. 가속기에 연결된 간접 시스템은 전위차계를 작동시킵니다. 이 악기는 차례로 페달이 얼마나 눌려 졌는지 계산하여 가속기에 의해 전송 된 동력 요구와 관련된 정보를 전자 제어 유닛에 전송합니다. 이 정보는 일련의 다른 데이터 (예 : 바퀴의 상대 속도, 차량이받는 횡 방향 및 축 방향 가속도, 조향 각도, 외부 온도, 충격 흡수 장치의 하중, 편주 요 롤 각도 및 수많은 다른 매개 변수를 포함하여) 구동 휠에 과도한 적용 토크로 인한 접착 손실을 피할 수있는 방식으로 분사 시스템의 롤링 밸브를 회전시키는 서보 모터로 다시 전달됩니다. 기본적으로, 전자 제어 유닛은 가속기를 통한 사용자의 요구 및 주어진 순간에 발생하는 조건에서 차량의 물리적 한계를 충족 시키려고하는 최적의 전원 공급 장치에 대한 필요성에 응답합니다. HOST에서는 페달을 사용하여 휠 조향을 조정하는 시스템에 의해 운전자 인터페이스가 재검토되었습니다. 구동 인터페이스는 MMI (Man Machine Interface)로 설명되며 두 가지 주요 기능이 있습니다 : 요와 롤 각 및 기타 여러 매개 변수가 있음)을 피하고 회전 시스템을 회전시키는 서보 모터로 전송 구동 휠에 과도한 토크가 가해져 접착력이 손실됩니다. 기본적으로, 전자 제어 유닛은 가속기를 통한 사용자의 요구 및 주어진 순간에 발생하는 조건에서 차량의 물리적 한계를 충족 시키려고하는 최적의 전원 공급 장치에 대한 필요성에 응답합니다. HOST에서는 페달을 사용하여 휠 조향을 조정하는 시스템에 의해 운전자 인터페이스가 재검토되었습니다. 구동 인터페이스는 MMI (Man Machine Interface)로 설명되며 두 가지 주요 기능이 있습니다 : 요와 롤 각 및 기타 여러 매개 변수가 있음)을 피하고 회전 시스템을 회전시키는 서보 모터로 전송 구동 휠에 과도한 토크가 가해져 접착력이 손실됩니다. 기본적으로, 전자 제어 유닛은 가속기를 통한 사용자의 요구 및 주어진 순간에 발생하는 조건에서 차량의 물리적 한계를 충족 시키려고하는 최적의 전원 공급 장치에 대한 필요성에 응답합니다. HOST에서는 페달을 사용하여 휠 조향을 조정하는 시스템에 의해 운전자 인터페이스가 재검토되었습니다. 구동 인터페이스는 MMI (Man Machine Interface)로 기술되어 있으며 요와 롤 각도 및 기타 여러 매개 변수가있는 두 가지 주요 기능이 있습니다.) 그리고 손실을 방지하는 방식으로 분사 시스템의 롤링 밸브를 회전시키는 서보 모터로 재전송됩니다 구동 휠에 과도한 토크가 가해지기 때문에 접착력이 떨어집니다. 기본적으로, 전자 제어 유닛은 가속기를 통한 사용자의 요구 및 주어진 순간에 발생하는 조건에서 차량의 물리적 한계를 충족 시키려고하는 최적의 전원 공급 장치에 대한 필요성에 응답합니다. HOST에서는 페달을 사용하여 휠 조향을 조정하는 시스템에 의해 운전자 인터페이스가 재검토되었습니다. 구동 인터페이스는 MMI (Man Machine Interface)로 기술되어 있으며 요와 롤 각도 및 기타 여러 매개 변수가있는 두 가지 주요 기능이 있습니다.) 그리고 손실을 방지하는 방식으로 분사 시스템의 롤링 밸브를 회전시키는 서보 모터로 재전송됩니다 구동 휠에 과도한 토크가 가해지기 때문에 접착력이 떨어집니다. 기본적으로, 전자 제어 유닛은 가속기를 통한 사용자의 요구 및 주어진 순간에 발생하는 조건에서 차량의 물리적 한계를 충족 시키려고하는 최적의 전원 공급 장치에 대한 필요성에 응답합니다. HOST에서는 페달을 사용하여 휠 조향을 조정하는 시스템에 의해 운전자 인터페이스가 재검토되었습니다. 주행 인터페이스는 MMI (Man Machine Interface)로 설명되며 최적의 동력 전달, 가속기를 통한 사용자의 요구 및 주어진 순간에 발생하는 조건에서의 차량의 물리적 한계를 충족시키려는 두 가지 주요 기능이 있습니다. HOST에서는 페달을 사용하여 휠 조향을 조정하는 시스템에 의해 운전자 인터페이스가 재검토되었습니다. 주행 인터페이스는 MMI (Man Machine Interface)로 설명되며 최적의 동력 전달, 가속기를 통한 사용자의 요구 및 주어진 순간에 발생하는 조건에서의 차량의 물리적 한계를 충족시키려는 두 가지 주요 기능이 있습니다. HOST에서는 페달을 사용하여 휠 조향을 조정하는 시스템에 의해 운전자 인터페이스가 재검토되었습니다. 운전 인터페이스는 MMI (Man Machine Interface)로 설명되며 두 가지 주요 기능이 있습니다.

휠 속도 – 휠 속도 (견인);
휠 조향 – 휠 조향.
환적
단일 섀시를 사용하려면 다양한 유형의 차량에 사용할 수있는 기본 플랫폼을 만들어야합니다. 지난 몇 년 동안 자동차 시장에서 다른 차량 모델 및 자동차 브랜드에 사용할 수있는 기계식 기어 박스와 같은 부품을 생산하는 경향이있었습니다. 단일 프레임을 사용할 때의 이점은 차량을 설치할 때 선택되는 차량의 “적응”과정을 필요로하지 않는다는 것입니다. 왜냐하면 차량의베이스가 다른 목적을 충족시키기에 적합한 차량의 경우와 동일하기 때문입니다. 가격 자체를 낮추는 프레임 자체의 생산 과정에서도 표준화가 가정된다. 차량 동력의 “모듈성”개념은 HOST에 적용 가능합니다. 실제로 휠 모터에 2 개의 휠 모터를 포함하는 “동력 후방 액슬”을 기본 동력 전달 장치에 추가하여 차량을 얻을 수 있습니다 더 큰 힘을 특징으로한다. 이 방법으로 HOST는 더 높은 권한을 요구하는 다양한 서비스를 수행 할 수 있습니다.

엔진 바퀴
휠 모터는 나머지 부분에서 차체를 완전히 없애고 따라서 엔진 / 변속기 유닛의 전체 크기를 줄여 주므로 전기 구동 장치가 장착 된 차량의 가장 흥미로운 솔루션 중 하나입니다. 이것들은 림에 수납되어 제동 시스템과 통합 된 원반 모양의 모터입니다. 사실 크랭크 샤프트가 차체에 고정되어있는 동안 전체 엔진이 회전해야합니다.

인버터
파워 일렉트로닉스의 요소 인 컨버터의 데이터 플레이트는 전기 모터의 치수 및 DC 링크에 대한 연결에서 직접 따릅니다. 이 소자의 구조는 다음과 같습니다 : IGBT 인버터 (3 개의 전화 IGBT 인버터 VSI)의 전압원을 갖춘 3 상,이 구조는 영구 자석 모터의 축류 공급을위한 표준입니다. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)는 한쪽 게이트에 의해 구동되는 장치이며 다른쪽에는 컬렉터와 이미 터가 있습니다. 고전압과 고전류를 전환하는 데 사용됩니다. 더 큰 모델은 6000V의 전압에서 1200A를 스위칭 할 수 있습니다. 고려해야 할 유일한 경고는 변환기가 어떠한 유형의 과부하도 허용하지 않는다는 사실입니다. 인버터는 필요한 최대 전압 및 전류에 맞춰 크기를 조정해야합니다. 또한 차량 내부의 공간과 무게를 줄이기 위해서는 인버터를 수냉식으로 유지해야합니다. 현재, 전술 한 요건을 충족시키는 상용 상용 인버터가 없기 때문에 차량에 설치하기에 적합하다. 실제로 하이브리드 자동차에 사용할 수있는 몇 가지 프로토 타입의 인버터가 있지만 이들 중 어느 것도 판매용이 아닙니다. 사실, 인버터가 수냉되어야하는 요구되는 특성을 얻기 위해 적응 프로세스가 수행되었습니다. 현재, 전술 한 요건을 충족시키는 상용 상용 인버터가 없기 때문에 차량에 설치하기에 적합하다. 실제로 하이브리드 자동차에 사용할 수있는 몇 가지 프로토 타입의 인버터가 있지만 이들 중 어느 것도 판매용이 아닙니다. 사실, 인버터가 수냉되어야하는 요구되는 특성을 얻기 위해 적응 프로세스가 수행되었습니다. 현재, 전술 한 요건을 충족시키는 상용 상용 인버터가 없기 때문에 차량에 설치하기에 적합하다. 실제로 하이브리드 자동차에 사용할 수있는 몇 가지 프로토 타입의 인버터가 있지만 이들 중 어느 것도 판매용이 아닙니다. 사실, 필요한 특성을 얻기 위해 적응 과정이 수행되었습니다.

정지
서스펜션은 두 번째 MacPherson 암이있는 이중 암 유형입니다. 안쪽 팔은 고정되어 고정되어 있으며 스스로 회전 할 수있는 가능성이 있으며, 외부는 고전적인 맥 피어슨처럼 작동하며 내부 팔 (90 °)에 의해 회전으로 끌립니다. 90 ° 회전은 2 개의 액추에이터로 이루어집니다. 이 활동의 ​​결과는 프레임 디자인에 최소한의 영향을 미치고 차량의 모든 위치에 고정 될 가능성을 고려하여 설계된 모듈 식 “휠 코너”입니다.