Κωνσταντίνος Γάλλος (Σπουδαστής Σχολής ΗΜ&ΜΥ, ΕΜΠ) ΟΜΑΔΑ ΠΡΟΜΗΘΕΑΣ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΟΧΗΜΑΤΟΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΜΠ « ΠΥΡΦΟΡΟΣ ΙΙ » ‘Σχεδίαση και κατασκευή συστήματος τηλεμετρίας και συστήματος παρακολούθησης και ελέγχου φωτοβολταϊκής συστοιχίας ηλεκτρικού οχήματος «Πυρφόρος»’ Κωνσταντίνος Γάλλος (Σπουδαστής Σχολής ΗΜ&ΜΥ, ΕΜΠ) ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Περιεχόμενα Παρουσίασης Σύστημα τηλεμετρίας Υποσύστημα μετάδοσης Προσαρμοστικό κύκλωμα Σύστημα ελέγχου Φ/Β συστοιχίας Μπαταρίες BMS Φωτοβολταϊκή συστοιχία Ηλεκτρονικός μετατροπέας DC/DC ανύψωσης τάσης Αλγόριθμος P&O Συνεισφορά σε συνθήκες αγώνα

Σύστημα Τηλεμετρίας με τηλεπικοινωνιακό υποσύστημα AVS Επικοινωνία με υπολογιστή σε ζωντανό χρόνο μέσω RF σημάτων Τρεις αναλογικές εισόδους: δυνατότητα επιλογής από το προσαρμοστικό κύκλωμα (ρεύμα dc-ac, τάση dc, ισχύς, συχνότητα) Επιταχυνσιόμετρα σε τρεις άξονες (x, y, z) Δέκτης GPS με στίγμα του οχήματος σε google maps Μέτρηση ταχύτητας μέσω GPS Καταγραφή όλων των δεδομένων σε ενσωματωμένη flash memory για μελέτη και επεξεργασία μετά τον αγώνα

Interface λογισμικού τηλεμετρίας

Δομικό διάγραμμα προσαρμοστικού κυκλώματος Μετατροπή των τάσεων και ρευμάτων σε αναλογικά σήματα 0-5V, μέσω μετρητικών τάσης και ρεύματος Ψηφιακή επεξεργασία σημάτων και εξαγωγή αποτελεσμάτων μέσω μικροεπεξεργαστή Μεταφορά ψηφιακών δεδομένων σε DAC μέσω SPI protocol Μετατροπή ψηφιακών δεδομένων σε αναλογικά, έτοιμα προς μετάδοση

Πειραματική διάταξη προσαρμοστικού κυκλώματος

Σχεδιασμός και κατασκευή πλακέτας τηλεμετρίας

Σύστημα ελέγχου Φ/Β συστοιχίας – Δομικό διάγραμμα

Μπαταρία πρόωσης Χαμηλή αυτοεκφόρτιση Μπαταρία πρόωσης Αποτελείται από 2 παράλληλα συνδεδεμένες συστοιχίες των 14ων cells συνδεδεμένων σε σειρά με τελικό αποτέλεσμα ένα pack στα 46,2Vdc χωρητικότητας 4,6Ah , βάρους 2kgr με διαστάσεις 100*185*70mm Τύπος cell Nanophosphate LiFePO4 technology Μοντέλο cell A123 ANR26650m1 Πλεονεκτήματα έναντι συμβατικών μπαταριών τύπου ιόντων λιθίου και παράγοντες για την επιλογή τους Χαμηλή αυτοεκφόρτιση Μεγάλη πυκνότητα ισχύος >2.600 W/kg 10x μεγαλύτερη διάρκεια ζωής >4000 κύκλους Άριστη ανοχή σε κατάχρηση και φιλική προς το περιβάλλον Εξαιρετικός συνδυασμός απόδοσης - τιμής

Battery Management System Βασική λειτουργία : ομαλή και ισοκατανεμημένη φόρτιση και εκφόρτιση των cells. Προστασίες έλεγχος ρεύματος φόρτισης και εκφόρτισης cell συνεχής επιτήρηση τάσης cell προστασία υπερ-ρεύματος προστασία βραχυκυκλώματος Με χρήση BMS έχουμε : Αύξηση διάρκειας ζωής των μπαταριών μας Βελτίωση της αξιοπιστίας συνολικού συστήματος τροφοδότησης Μικρή αύξηση κατανάλωσης ενέργειας (κατά την εξισορρόπηση των cells λόγω αποφορτίσεων ή απωλειών μεταφοράς)

Φωτοβολταϊκή συστοιχία Τύπος: Ημι-εύκαμπτο μονοκρυσταλλικό πάνελ υψηλής απόδοσης (17%) Ηλεκτρικά Χαρακτηριστικά: Pmax=20 W Impp=1,1 A Vmpp=18V Voc=21,6V Isc=1,24A Διαστάσεις: 570 x 290 x 2,5mm Μέγιστη επιτρεπόμενη διάσταση: 0,17m^2

Ηλεκτρονικός μετατροπέας DC/DC ανύψωσης τάσης Τοπολογία: Flyback DC/DC μετατροπέας ανύψωσης τάσης Ονομαστικά χαρακτηριστικά ηλεκτρονικού μετατροπέα: Διακοπτική συχνότητα: fs=20kHz Ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές: Cin=2.2mF Cout=1mF Αυτεπαγωγή μαγνήτισης Μ/Τ: Lprimary=85uH Lsecondary=726uH N1=23 σπείρες Ν2=65 σπείρες Τάση εισόδου : Vin=18Vdc Ρεύμα εισόδου: Iin=1.1 A Ισχύς: Pn=20W Τάση εξόδου = Τάση μπαταριών=Vo=47Vdc Λόγος μετασχηματισμού: N1/N2=1/2.8

Προσομοίωση λειτουργίας μετατροπέα στα 17W

Προσομοίωση λειτουργίας μετατροπέα στα 17W

Αλγόριθμος ανίχνευσης σημείου μέγιστης ισχύος Φ/Β Αλγόριθμος ελέγχου: Μέθοδος Ανίχνευσης του Σημείου Μέγιστης Ισχύος μέσω Μικρών Μεταβολών (P&O) Διαρκής μεταβολή του χρόνου αγωγής του διακοπτικού στοιχείου και παρατήρηση της ισχύος εισόδου από το Φ/Β Καμπύλες ισχύος-τάσης και τάσης-ρεύματος του Φ/Β της εφαρμογής για ηλιοφάνεια W=1000W/m2. Εφαρμογή της μεθόδου των μικρών μεταβολών στην χαρακτηριστική καμπύλη του Φ/Β

Αλγόριθμος ανίχνευσης σημείου μέγιστης ισχύος Φ/Β Αλγόριθμος διαδικασίας ανίχνευσης σημείου μέγιστης ισχύος μέσω μικρών μεταβολών (P&O)

Κατασκευή ηλεκτρονικού μετατροπέα DC/DC ανύψωσης τάσης

Πειραματική επιβεβαίωση

Αποτέλεσμα αγώνα Η συνεισφορά του φωτοβολταϊκού σε συνδυασμό με τον αλγόριθμο P&O σε συνθήκες αγώνα ήταν περίπου το 10% της συνολικής κατανάλωσης.

Ευχαριστώ για την προσοχή σας