Транспортное средство HOST

Транспортное средство HOST (ориентированный на человека устойчивый транспорт) является прототипом с электроприводом с электроприводом и гибридной системой, координатором европейского проекта с функцией плагина для электрической зарядки от внешнего. Он управляется электрическими колесными двигателями (независимыми рулевыми колесами до 90 °), благодаря чему он способен двигаться горизонтально и вращаться сам по себе. HOST имеет полностью управляемую систему DBW (Drive by wire) и была разработана GEA-GRA Energy Environment Group и Automotive Research Group CIRPS — Межвузовский исследовательский центр устойчивого развития Римского университета Сапиенца с партнерством, также состоящим из KTH — Королевский технологический институт в Стокгольме — Швеция, IST — Instituto Superior Técnico — Португалия, Cargo Technologies — Австрия, Stile Bertone SpA — Италия Jelley Limited — Великобритания, Volvo — Швеция, Robosoft-France, KVD — Нидерланды. HOST известен как автомобиль, который никогда не спит, потому что он оснащен автоматической системой перегрузки, что позволяет ему менять тело и использовать его в течение того же дня и выполнять в течение 24 часов различные задачи в городской службе.

Шестая рамочная программа
Проект HOST был инициирован в рамках Шестой рамочной программы Европейского союза с целью переосмысления технологии транспортных средств, ставящей в качестве отправной точки не существующие технологии, а потребности пользователей. Целью было создание транспортного средства, подходящего для перевозки грузов, и людей, которые не были очень загрязняющими и универсальными.

HOST 2.0
HOST 2.0 был разработан SEM — Systems for Energy and Mobility CIRPS Sapienza University of Rome — автомобильная лаборатория региона Лацио, руководителем которой является профессор Фабио Ореччини. HOST 2.0 — это новая версия автомобиля HOST с литиевыми батареями, оснащенными BMS (системой управления батареями) для управления напряжением, током и температурой всех 70 ячеек; Инвертор управляется через CAN и беспроводной с возможностью работы до напряжений 800 В; рулевая система с 4 рулевыми колесами при 90 ° перемещается с прецизионными электроприводами 1/500 мм с одним датчиком на двигателе в качестве датчика положения (против 6 для колеса предыдущей версии); центральная логика команды реального времени, которая управляет 4 инверторами 4-х колесных двигателей, 3 инвертора батарей, ультраконденсаторов,.

Описание архитектуры и эксплуатации транспортного средства HOST
Аббревиатура HOST означает «ориентированный на человека устойчивый транспорт», и вместе с этим мы ставим перед собой цель реализовать серию электрических гибридных автомобилей, которые позволят вам найти альтернативные решения для традиционных автомобилей внутреннего сгорания. Основные цели и инновационные аспекты этого проекта касаются гибкости использования, что приводит к резкому снижению выбросов загрязняющих веществ, характерных для обычных автомобилей.

Концепция транспортного средства основана на перегрузке, на самом деле на гибридной тепловой электрической силовой передаче могут быть привиты несколько тел, которые выполняют функцию преобразования транспортного средства таким образом, что его можно изменить, предполагая его использование в течение в тот же день и для выполнения различных задач в городе в течение 24 часов. Службы, которые могут выполнять HOST, следующие:

Услуги аренды автомобилей в дневное время (автомобиль в течение дня);
Ноктюрнское коллективное такси (коллективное такси на ночь);
Ночная мусорная коллекция;
Сбор и распределение дневных грузов.

HOST оснащен четырьмя независимыми рулевыми колесами и рулевыми колесами (каждый из которых имеет свой собственный синхронный электродвигатель постоянного тока и инвертор), который также позволяет выполнять специальные маневры, такие как горизонтальные и вращательные движения вокруг себя.

Благодаря своей маневренности HOST гарантирует большую легкость при погрузке / разгрузке как товаров, так и людей и поэтому предназначен для выполнения постоянно различных задач: от городского транспорта, ночных такси, сбора отходов до грузового транспорта. Идея иметь доступный автомобиль, который работает 24 часа в сутки и может использоваться для всех нужд города, как в автомобиле, так и в качестве небольшого грузовика. Фактически он может быть собран в соответствии с типом требуемой задачи, имея возможность перейти от базового модуля длиной от 3,5 м до 6 м. Это транспортное средство может эксплуатироваться муниципальными администрациями, чтобы иметь возможность получать товары, людей и сбор отходов единым способом с меньшим воздействием на окружающую среду благодаря гибридной технологии.

Силовая передача
HOST представляет собой серию электрических гибридных транспортных средств, в которых двигатель внутреннего сгорания (ICE) соединен непосредственно с синхронным генератором постоянного магнита (GU), который преобразует механическую мощность, доступную для вала, в электрическую. Переменный ток, подаваемый генератором, преобразуется в непрерывный выпрямитель выпрямителя, поэтому его можно отправить на непрерывную линию, которая фиксируется при 300 В. Комбинированная система хранения состоит из двух батарейных блоков (B), в частности, Ионные батареи в HOST 2.0, в то время как в предыдущей версии HOST были NiMH-батареи, которые созданы для работы с не слишком высокой динамикой для обеспечения долговечности и эффективности. Это возможно благодаря использованию Supercapacitor (C), который вмешивается в быстрые переходные процессы, связанные с тяговым приводом, учитывая их отличное динамическое поведение. Как батареи, так и суперконденсаторы соединены с непрерывным каналом посредством двунаправленного повышения, что позволяет пропускать ток в обоих направлениях в зависимости от стратегии, которая в это время реализуется «контроллер мощности» (менеджер потоков энергии или системный диспетчер) для удовлетворения запросов загрузки от пилота. Менеджер потока энергии идентифицируется с узлом BU, на DSP (Digital Signal Processing) реализуется текущий контроль.

Для этого контроллер мощности получает все необходимые данные, такие как состояние заряда аккумулятора, суперконденсаторы, крутящий момент, при котором тепловые работы и пилотные входы (следовательно, требуемый крутящий момент нагрузки на колеса) и по их знаниям определяют сортировку доступной мощности между различными источниками, чтобы удовлетворить запросы пилота, совместимые с наличием мгновенных источников энергии, или для подзарядки систем хранения в периоды низкой потребляемой мощности для колес. Логика алгоритма управления энергией заключается в последнем анализе в мониторинге разницы между потребляемой мощностью непрерывной линии связи, узлом GU через генератор и требуемым тяговыми двигателями к колесам. микропроцессоры, которые управляют преобразователями узлов, обмениваются данными друг с другом через канал, более известный как шина. Связь должна быть как можно более свободной от внешних помех и управляться в соответствии с протоколом, который имеет высокую внутреннюю диагностику для любых ошибок, которые могут возникнуть. Эта задача оптимально выполняет CAN-шину (сеть контроллеров) и была выбрана в качестве шины для силовой электроники автомобиля HOST.

Наконец, есть четыре тяговых привода, связанные с четырьмя синхронными двигателями с постоянными магнитами, соединенными с колесами транспортного средства, которые имеют свою собственную шину, где они передают информацию о регулировании тяги на колесах, и те, которые касаются процента рекуперативного торможения, которое должно быть выполнено. колесо управления тяговым двигателем составляет 24 В с массой, отдельной от CAN, чтобы избежать распространения каких-либо помех между двумя системами связи. Информация, которую должны передавать эти шины, также присуща процедурам, которые должны выполняться в чрезвычайных ситуациях, фактически, если системный менеджер обнаруживает, что объединенная система хранения полностью заряжена, ей необходимо будет предупредить схему шины шины чтобы не практиковать регенеративное торможение, тем самым избегая серьезных повреждений. Отмечается, что это процедура безопасности, потому что система хранения спроектирована с алгоритмом управления, который работает так, чтобы оставаться ниже максимальной емкости для хранения, чтобы всегда восстанавливать часть энергии с рекуперативным торможением. Выбор двигателей с постоянными магнитами в настоящее время широко используется в гибридной и чисто электрической тяге автомобиля, поскольку эти двигатели обеспечивают пары на единицу объема выше, чем другие машины. Таким образом, при том же объеме двигателя у нас есть пары (или мощность, поскольку тепловые работы в «фиксированной точке») на более высоком выходе и при заданном токе (поэтому фиксируется крутящий момент) более низкие потери из-за эффекта джоуля при отсутствии цепь ротора. Известно также, что поведение этих машин аналогично машинам постоянного тока с точки зрения характеристик крутящего момента и регулирования скорости с большим преимуществом: отсутствие щеток и переключение с помощью статических преобразователей: электрическая машина постоянного магнита подключена к двигатель внутреннего сгорания без редукторов, последний — 3-цилиндровый дизельный двигатель SMART 800cc. Чтобы повысить эффективность силовой установки, необходимо иметь систему накопления энергии, которая вместе с блоком генерации ГУ может удовлетворять запросам привода. Очевидно, что основным требованием системы накопления должна быть его надежность с точки зрения долговечности, когда она подвергается непрерывным циклам заряда и разряда. В HOST есть комбинированная система хранения, поэтому, помимо аккумуляторной батареи, есть конденсаторная упаковка, которая требует высоких энергетических потребностей. Батареи и суперконденсаторы отличаются по некоторым характеристикам, а для точности они дополняют другие, на самом деле первые имеют высокую емкость для хранения энергии (кВтч), в то время как последние имеют высокую плотность мощности (кВт / дм3), и они поэтому обладают отличной способностью обеспечивать быстрые реакции при быстрых переходных процессах, таких как ускорение и торможение. Так как. Более подробно с силовой электроникой HOST мы уже упоминали три основных элемента, присутствующих в рассматриваемом гибридном автомобиле:

Модуль генерации GU
Блок батарей BU
Ультраконденсаторы UC

Компоненты силовой передачи

Двигатель внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания является 3-цилиндровым дизелем 800cc SMART, который в диапазоне скоростей между 1700-1800 об / мин способен обеспечить полный диапазон мощности, требуемый для транспортного средства, которое, как оценивалось, составляет 4,5 кВт (25% от P) и 13,5 кВт (75% от Р) с высокой эффективностью как с точки зрения потребления, так и выбросов.

Литиево-ионные аккумуляторы
Тип батарей, используемых в транспортном средстве HOST 2.0, относится к литий-ионному. Среди преимуществ этого типа батарей: высокая плотность энергии с тем же объемом и весом, установленным на борту транспортного средства, и высокими циклами заряда / разряда. Плотность энергии для этих батарей составляет приблизительно 150 Вт / кг и 400 Втч / л.

суперконденсаторы
Суперконденсаторы накапливают электрическую энергию в двух конденсаторах последовательно с двойным электрическим слоем EDL (электрохимический двойной слой) путем размещения электрических зарядов на поверхности электрода / электролита «физическим», а не химическим способом, поэтому отсутствуют процессы химического окисления-восстановления , как в аккумуляторах (аккумуляторных батареях), и имеют преимущество в том, что они могут быть загружены или разгружены мгновенно, что обеспечивает очень высокую удельную мощность. Они представляют собой устройства для преобразования энергии и накопления, характеризующиеся высокой удельной мощностью и энергией, намного превышающими обычные конденсаторы. Важнейшим недостатком, всегда в отношении химических аккумуляторов, является сохранение низкой энергии.

NiMH в сочетании с использованием суперконденсаторов
Использование технологии NiMH батареи, используемой в первой версии HOST, в сочетании с использованием Supercapacitors позволяет повысить надежность системы хранения с точки зрения долговечности, когда она подвергается непрерывным циклам зарядки и разрядки. Помните, что батареи и суперконденсаторы отличаются некоторыми функциями, которые делают их взаимодополняющими, ведь первые имеют высокую емкость для хранения энергии (кВтч), в то время как последние имеют высокую плотность мощности (кВт / дм3) и, следовательно, обладают отличной способностью обеспечивают быструю реакцию в быстрых переходных процессах, таких как ускорение и торможение. «Использование суперконденсаторов в сочетании с батареями (NiMH) является оптимальным, поскольку оно, по-видимому, поддерживает работу батарей, которые, не будучи« напряженными », имеют лучшую работу и большую автономность. Хорошо подчеркнуть, что совместное использование двух ранее описанных технологий может быть применено к гибридным соединениям различных серий, параллельным гибридным и последовательно-параллельным гибридам.

Система Drive By Wire
«Привод по проводам» (DBW) находит свое первое автомобильное приложение в управлении мощностью, подаваемой двигателем, которая больше не контролируется напрямую (простой стальной кабель, который открывает или закрывает ламинирующие клапаны системы впрыска), но через косвенная система, которая, подключенная к ускорителю, управляет потенциометром; этот инструмент, в свою очередь, передает электронному блоку управления информацию, связанную с потребностью мощности, передаваемой ускорителем, благодаря вычислению того, сколько нажата педаль. Эта информация обрабатывается вместе с рядом других данных (таких как относительная скорость колес, поперечное и аксиальное ускорение, которым подвергается транспортное средство, угол поворота, внешняя температура, нагрузки на амортизаторы, рыскание угол поворота рулона, а также множество других параметров) и передаются обратно на серводвигатель, который вращает катящиеся клапаны системы впрыска таким образом, чтобы избежать потери сцепления из-за чрезмерного приложенного крутящего момента на ведущих колесах. В основном, электронный блок управления реагирует на потребность в оптимальном источнике питания, пытаясь удовлетворить запрос пользователя через ускоритель и физические пределы транспортного средства в условиях, которые происходят в данный момент времени. В HOST интерфейс водителя был повторно рассмотрен системой регулировки рулевого колеса с помощью педалей. Управляющий интерфейс описывается как MMI (Man Machine Interface) и имеет две основные функции: угол рыскания и рулона, а также множество других параметров) и передается на серводвигатель, который вращает катящиеся клапаны системы впрыска таким образом, чтобы избежать потеря адгезии из-за чрезмерного крутящего момента, приложенного к ведущим колесам. В основном, электронный блок управления реагирует на потребность в оптимальном источнике питания, пытаясь удовлетворить запрос пользователя через ускоритель и физические пределы транспортного средства в условиях, которые происходят в данный момент времени. В HOST интерфейс водителя был повторно рассмотрен системой регулировки рулевого колеса с помощью педалей. Управляющий интерфейс описывается как MMI (Man Machine Interface) и имеет две основные функции: угол рыскания и рулона, а также множество других параметров) и передается на серводвигатель, который вращает катящиеся клапаны системы впрыска таким образом, чтобы избежать потеря адгезии из-за чрезмерного крутящего момента, приложенного к ведущим колесам. В основном, электронный блок управления реагирует на потребность в оптимальном источнике питания, пытаясь удовлетворить запрос пользователя через ускоритель и физические пределы транспортного средства в условиях, которые происходят в данный момент времени. В HOST интерфейс водителя был повторно рассмотрен системой регулировки рулевого колеса с помощью педалей. Управляющий интерфейс описывается как MMI (Man Machine Interface) и имеет две основные функции: угол поворота и поворота, а также множество других параметров) и повторно передается на серводвигатель, который вращает катящиеся клапаны системы впрыска таким образом, чтобы избежать потерь адгезии из-за чрезмерного крутящего момента, приложенного к ведущим колесам. В основном, электронный блок управления реагирует на потребность в оптимальном источнике питания, пытаясь удовлетворить запрос пользователя через ускоритель и физические пределы транспортного средства в условиях, которые происходят в данный момент времени. В HOST интерфейс водителя был повторно рассмотрен системой регулировки рулевого колеса с помощью педалей. Управляющий интерфейс описывается как MMI (Man Machine Interface) и имеет две основные функции: угол поворота и поворота, а также множество других параметров) и повторно передается на серводвигатель, который вращает катящиеся клапаны системы впрыска таким образом, чтобы избежать потерь адгезии из-за чрезмерного крутящего момента, приложенного к ведущим колесам. В основном, электронный блок управления реагирует на потребность в оптимальном источнике питания, пытаясь удовлетворить запрос пользователя через ускоритель и физические пределы транспортного средства в условиях, которые происходят в данный момент времени. В HOST интерфейс водителя был повторно рассмотрен системой регулировки рулевого колеса с помощью педалей. Управляющий интерфейс описывается как MMI (Man Machine Interface) и имеет две основные функции: оптимальную подачу питания, пытаясь удовлетворить запрос пользователя через ускоритель и физические пределы транспортного средства в условиях, которые происходят в данный момент. В HOST интерфейс водителя был повторно рассмотрен системой регулировки рулевого колеса с помощью педалей. Управляющий интерфейс описывается как MMI (Man Machine Interface) и имеет две основные функции: оптимальную подачу питания, пытаясь удовлетворить запрос пользователя через ускоритель и физические пределы транспортного средства в условиях, которые происходят в данный момент. В HOST интерфейс водителя был повторно рассмотрен системой регулировки рулевого колеса с помощью педалей. Управляющий интерфейс описывается как MMI (Man Machine Interface) и имеет две основные функции:

Скорость колеса — скорость колеса (тяга);
Рулевое колесо — рулевое колесо.
перевалка
Использование одного шасси предполагает создание базовой платформы, которая может использоваться для различных типов транспортных средств. В последние годы на автомобильном рынке наблюдается тенденция выпуска таких деталей, как механические коробки передач, которые могут использоваться для различных моделей автомобилей и марок автомобилей. Преимущество использования одного кадра заключается в том, что он не требует «адаптационного» процесса детали к транспортному средству, в котором он установлен, чтобы установить его, поскольку основание транспортного средства является одинаковым для транспортных средств, пригодных для удовлетворения различных целей. стандартизация предполагается также в процессе производства самой рамы, которая привела бы к снижению цены. Концепция «модульности» мощности транспортного средства применима к HOST: благодаря, по сути, к колесным моторам можно добавить «силовую заднюю ось», которая включает в себя двухколесные двигатели, к основной силовой передаче, таким образом, получение транспортного средства характеризуется большей мощностью. Таким образом, HOST может выполнять различные услуги, требующие более высоких полномочий.

Колеса двигателей
Колесные двигатели являются одним из самых интересных решений для автомобилей с электроприводом, поскольку они полностью освобождают корпус автомобиля от остальной части и, следовательно, уменьшают габариты блока двигателя / трансмиссии. Это дисковидные двигатели, размещенные в ободе и интегрированные с тормозной системой. Фактически, весь двигатель вращается, а коленчатый вал прикреплен к кузову автомобиля.

инвертор
Табличка данных преобразователя, элемент силовой электроники, непосредственно следует из размеров электродвигателя и подключения к dc-каналу. Структура этого элемента выглядит следующим образом: три фазы с источником напряжения IGBT инвертора (3 IGBT инвертора VSI), эта структура является стандартной для подачи осевого потока в двигатель с постоянными магнитами. IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) — это устройство, управляемое воротами с одной стороны, а с другой — коллекционер и эмиттер. Он используется для переключения высоких напряжений и высоких токов; более крупные модели способны переключать 1200A на напряжения 6000 В. Единственным предупреждением, которое необходимо принять во внимание, является тот факт, что преобразователь не допускает каких-либо перегрузок; инверторы должны быть рассчитаны на максимальное напряжение и ток. Кроме того, для экономии места и веса внутри транспортного средства еще одно требование заключается в том, что инвертор должен быть жидкостно-охлажденным. В настоящее время на рынке нет коммерческого инвертора, который соответствует вышеуказанным требованиям и поэтому подходит для установки на транспортном средстве. В действительности существует несколько прототипов инверторов, доступных для использования на гибридных транспортных средствах, но ни один из них, конечно, не продается. Фактически, был выполнен адаптационный процесс для получения требуемых характеристик преобразователь должен быть жидкостно-охлажденным. В настоящее время на рынке нет коммерческого инвертора, который соответствует вышеуказанным требованиям и поэтому подходит для установки на транспортном средстве. В действительности существует несколько прототипов инверторов, доступных для использования на гибридных транспортных средствах, но ни один из них, конечно, не продается. Фактически, был выполнен адаптационный процесс для получения требуемых характеристик преобразователь должен быть жидкостно-охлажденным. В настоящее время на рынке нет коммерческого инвертора, который соответствует вышеуказанным требованиям и поэтому подходит для установки на транспортном средстве. В действительности существует несколько прототипов инверторов, доступных для использования на гибридных транспортных средствах, но ни один из них, конечно, не продается. Фактически, был выполнен адаптационный процесс для получения требуемых характеристик.

Суспензии
Подвески имеют тип двойной руки со вторым рычагом Макферсона. Внутренний рычаг закреплен неподвижно и имеет возможность вращаться сам по себе, внешний вид работает как классический MacPherson и вращается внутренним рычагом (90 °). Вращение на 90 ° производится двумя приводами. Результатом этой деятельности является модульный «угол поворота», задуманный с минимальным воздействием на конструкцию рамы и с возможностью закрепления в каждом положении транспортного средства.