Elektrické pohonné agregáty s akumulací elektrické energie

Výzkumný program: Elektrické pohonové agregáty s akumulací elektrické energie
Zahájení: 1/2011
Vedoucí výzkumného programu: Doc. Ing. Pavel Mindl, CSc.
Cíle programu (včetně výstupů, výsledků, milníků a specifikace skupin uživatelů):
Cíl: Zhodnotit a vybrat koncepce zapojení a optimalizace distribuovaných zdrojů výkonu, tj. spalovacích motorů včetně palivových článků a akumulátorů/kondenzátorů elektrické energie včetně elektrického dělení výkonu. Vyvinout prostředky pro optimalizaci těchto systémů a  stanovení strategie řízení vybraných systémů pro dosažení úspor dráhové spotřeby paliva nejméně o 5%. Vyvinout výpočetní prostředky kombinované experimentálně-simulační optimalizace spalovacích motorů, mechanických převodů a elektrických i hybridních přenosů výkonu-pohonu.

Výstupy:
Vt1 Systém řídicích algoritmů a postupu měření pro zjištění přímo neměřitelných nestacionárních veličin ve formě výpočetních programů - IV/2012.
Vt2 Soubor snímačů a jednotek sběru dat pro měření na elektromotorech a pohonových ústrojích poskytující data pro bezprostřední vyhodnocení kalibračních parametrů vybraných simulačních programů a programy pro toto vyhodnocení - IV/2012.
Vt3 Elektrické přenosy s elektrickou hybridizací – softwarové prostředky pro simulační návrh a optimalizaci; návrh funkčního vzoru - II/2013.
Vt4 Softwarové prostředky pro optimalizaci zapojení distribuovaných zdrojů výkonu, tj. spalovacích motorů včetně palivových článků a akumulátorů/kondenzátorů elektrické i mechanické energie - IV/2013.
Vt5 Prověření možnosti snížení dráhové spotřeby paliva použitím hybridizace nejméně o 5% u malých jednotek na funkčním vzorku pohonu doplněného simulací vozidla.

Výsledky:
V1 Uvedení modelového stanoviště pro zkoušky elektrických přenosů do zkušebního provozu - II/2012.
V2 Uvedení stanoviště pro zkoušky distribuovaných zdrojů výkonu do zkušebního provozu II/2012.
V3 Demonstrace a publikace (3 příspěvky) vybraných postupů s využitím simulačněexperimentálních metod - IV/2012.
V4 3 publikace o prostředcích optimalizace pro elektrické přenosy výkonu hybridních a elektrických vozidel - IV/2013.

Milníky:                                                                                                                                                                                                                   M1 Uvedení zařízení do zkušebního provozu - III/2012.
M2 Systém řídicích algoritmů a postupů měření pro zjištění přímo neměřitelných nestacionárních veličin elektrických pohonových ústrojí ve formě výpočetních programů (autorizovaný software) - IV/2012.
M3 Demonstrace a publikace (nejméně 2) vybraných optimalizačních postupů s využitím předchozích metod - IV/2012.
M4 Software pro optimalizaci řídicí strategie hybridního přenosu - IV/2012.
M5 Funkční vzorek elektrického pokročilého přenosu s hybridizací - IV/2013.

Uživatelé:
Smluvní partneři Centra, z oboru zkušebnictví a homologací, výrobci motorů a vozidel, výrobci elektrického příslušenství motorů a vozidel a výzkumné organizace činné v experimentálním vývoji i simulačním vývoji.

Klíčové metodologické přístupy, klíčové výzvy, klíčové vybavení:
Metodologické přístupy: Experimentálně simulační optimalizace různých sestav hybridních pohonů s detailním zmapováním charakteristik jednotlivých elementů pohonů. Analýza přínosu různé závislosti na dobíjení (od mild hybrid až po plug-in hybrid a čistý elektromobil). Doplnění knihovny modulů mechanických stavebnic modelů motorů o elektrické prvky. Formulace algoritmů přímé a inverzní metody. Využití sběru dat v prostředí LabView. Využití kalibračních algoritmů pomocí optimalizací. Využití iterativního dopočtu neměřitelných veličin.

Klíčové výzvy: Průběžná kalibrace simulačních programů inverzními algoritmy. Zjištění neměřitelných veličin (nestacionární teploty, proměnlivé složení plynu, nestacionární průtoky v pohyblivých částech strojů atp.) pomocí iterativní simulace poskytující minimální odchylky od měření. E-mobilita se stala politickým heslem, za níž se však skrývá investičně riskantní přechod na nový mód mobility, a to z hlediska dodavatelů elektrické energie (infrastruktura, leasing akumulátorů) i výrobců vozidel (vývojové náklady, prodejnost, leasing a servis akumulátorů). Pro zavedení je zapotřebí důkladná analýza na základě optimalizace.

Klíčové vybavení:
K1 Dynamometry pro 4 rozdílné velikosti motorů se standardním vybavením pro nízkofrekvenční měření teplot, průtoků, tlaků, momentů atp. pro využití při měření elektrických pohonů.
K2 Zařízení pro zkoušení vozidel s vozidlovým dynamometrem pro osobní a lehké užitkové automobily, připojeným na zařízení pro zkoušení motorů.
K3 Zařízení pro zkoušení elektrických přenosů a systémů akumulace energie (zatěžovací zařízení, měření momentu a otáček, měření elektrických veličin).
K4 Zařízení pro měření a návrh mikroelektronických jednotek přizpůsobených účelu a pro vývoj/ testování vozidlových sítí pro technologie X-by-wire.
K5 Zařízení pro rychlou přípravu prototypů řídicích systémů s nastavitelnými hradlovými poli a ovladači.

Návaznosti:
Přímo navazuje na program 4 a 2. Přes tyto úzké vazby je zapotřebí zachovat tento program
s ohledem na navazující smluvní výzkum jako samostatný.