Sistem de propulsie hibrid (termicelectric) inovator pentru automobile

Transcription

1 Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti Facultatea de Transporturi Catedra Autovehicule Rutiere Raport final de cercetare Sistem de propulsie hibrid (termicelectric) inovator pentru automobile Program IDEI Cod: ID_1091 Contract nr. 166/ Sinteză Director proiect: Prof.dr.ing. Ioan Mircea Oprean Bucureşti

2 I. Analiza situatiei actuale si a tendintei pe plan mondial privind arhitectura sistemelor de transmitere a puterii de la motorul de tractiune la rotile automobilului În cadrul acestei etape au fost realizate studiile de documentare privind: sistemele de propulsie moderne pentru automobile (activitatea I.1), arhitectura sistemelor de propulsie hibride pentru automobile (activitatea I.2), informatiile necesare constituirii modelului sistemic al transmisiei automobilului considerat ca un sistem complex multivariabil (activitatea I.3) şi informatiile necesare elaborarii programelor de simulare a modelelor dinamice ale transmisiei automobilului (activitatea I.4). II. Elaborarea programelor de simulare a transmisiilor hibride regenerative pt. automobile Pentru analiza sistemelor de propulsie d.p.d.v al performanţelor de consum sunt utilizate o serie de metode de analiză: metoda punctului mediu de funcţionare, metoda cvasistatică şi modelarea dinamică. Datorită avantajelor oferite, în special legate de observarea fenomenelor tranzitorii, de optimizare şi de studiul sistemului de comandă, s-a optat pentru modelarea dinamică. Astfel s-a realizat modelarea dinamică (folosind bond graph) a arhitecturilor hibride fezabile (activitatea II.1). Folosind metoda bond graph au fost analizate o serie de modele propuse în literatura de specialitate pentru componentele sistemelor de propulsie hibride. Această analiză a stat la baza adoptării modelelor adecvate studiului propus şi a dezvoltării programelor de simulare pentru arhitecturile hibride fezabile. Componenta Caracteristicile Utilizare Motor sursă de cuplu modulată de parametrul poziţie clapetă - studiul performanţelor de consum ale av. de acceleraţie - studii de confort (frecveţă maximă 20Hz) model detaliat al motorului cu ardere internă (clapeta - studiului detaliat al interacţiunii motor termic / obturator, colectorul de admisie, supapa de admisie, motor electric pentru anularea pulsaţiilor fenomenele din cilindru, supapa de evacuare, mecanica - estimarea performanţelor unui motor care nu a motorului) fost pus pe bancul de teste Transmisie mecanică model simplificat (metoda aproximativă sau metoda - studiul performanţelor de consum ale av. patinării continue), modelarea cu acelaşi set de ecuaţii Transmisiei automate diferenţiale indiferent de starea sistemului include modelele hidroconvertizorului (cu ecuaţiile lui Kotwicki), mecanicii transmisiei şi al controlului schimbării - studiul performanţelor de consum ale av. - studii de confort (frecveţă maximă 20Hz) Maşina de curent continuu include posibilitatea reglării cuplului şi turaţiei cu - studiul performanţelor de consum ale av. cu excitaţie separată ajutorul curentul indusului şi cel de excitaţie - studii de confort (frecveţă maximă 20Hz) Maşina electrică sincronă modelare considerând sistemul de referinţă Park - studiul performanţelor de consum ale av. - studii de confort (frecveţă maximă 20Hz) Maşina de curent continuu modelare în reper statoric cu reprezentarea - studiul performanţelor de consum ale av. cu excitaţie separată transformării Park - studii de confort (frecveţă maximă 20Hz) Vehicul include calculul rezistenţelor la înaintare - studiul performanţelor de consum ale av. - studii de confort (frecveţă maximă 12Hz) Fig. II.1 MCC cu excitaţie separată: schemă electrică, diagramă funcţională, caracteristică şi bond graph 2

3 În continuare s-au elaborat programele de simulare folosind medii de programare performante moderne (activitatea II.2). Pornind de la analiză realizată în etapa I au fost selectate două medii de programare: LMS Imagine.Lab AMESim (pentru sistemul de propulsie şi pentru comandă) şi Matlab/Simulink (pentru comandă şi postprocesarea datelor). Modelele componentelor (submodele) ce vor fi utilizate în simulare au fost adoptate şi realizate cu nivele de complexitate diferite care pot fi selectate în funcţie de scopul simulării. Au fost elaborate submodele pentru studiul performanţelor de consum dar şi pentru studii de confort (adecvate pentru frecvenţe de până la 20Hz). Astfel, pentru o evaluare din punct de vedere al performanţelor de consum, sunt utilizate submodele adecvate acestui tip de studiu cu menţinerea unui nivel de detaliere al modelului global corespunzător. Pe măsura ce se cunosc mai multe detalii constructive privind solutia tehnică finală, gradul de complexitate al submodelelor dar şi nivelul de detaliere al întregului model pot fi crescute corespunzător. În exemplu mai jos este prezentat submodelul VEH51A care este un model dinamic de vehicul cu roţi pentru studiul dinamicii longitudinale şi verticale (model 2D) a autovehiculului care consideră transferul de sarcină între punţi şi include modelul roţii şi al suspensiei. Pentru a ajuta utilizatorul, modelul de vehicul 2D a fost înglobat într-un supercomponent cu menţinerea pictogramei şi cauzalităţii considerate la nivelul 1 (model 1D). Fig.II.2 Înglobarea modelului de vehicul 2D într-un supercomponent (stânga); se menţine cauzalitatea modelului 1D (dreapta) Pentru studiul iniţial necesar elaborării arhitecturii pilot originale a transmisiei hibride au fost dezvoltate următoarele modele ajutătoare: un model pentru determinarea puterii necesare maşinii electrice, modelul autovehiculului de referinţă pt. studiul performanţelor de consum, modele şablon ale autovehicului HEV pt. studiul performanţelor de consum. Maşina electrică a fost adoptată astfel încât să permită demararea autovehiculului cu motorul electric şi recuperarea de energie la frânare în condiţii uzuale de funcţionare. A fost analizată distribuţia de putere în cazul ciclurilor de testare NEDC, FTP75 şi (principalele cicluri de testare în condiţii de trafic urban şi extraurban) folosind un model dedicat. Puterea necesară pentru urmărirea ciclului de viteză impus este prelucrată pentru a rezulta distribuţia procentuală (fig. II.3). Fig. II.3 Ciclul de testare NDEC şi puterea necesară pentru urmărirea ciclului de viteză impus Fig. III.1 Analiza energetică pentru una din arhitecturile hibride studiate 3

4 Modelul autovehiculului de referinţă folosit pentru studiul performanţelor de consum este esenţial pentru determinarea avantajelor şi dezavantajelor variantelor hibride comparativ cu soluţia clasică. De asemenea este folosit ca bază de validare şi identificare a parametrilor autovehiculului şi sistemului de propulsie necesari în calcule. Modelul permite analiza energetică prin calculul: energiei totale consumate pentru parcurgerea ciclului, energiei folosită pentru tracţiune (la ieşirea din transmisie), energiei disipate prin frâna de serviciu şi a energiei disipate prin frânarea cu motorul (la ieşirea din transmisie). III. Elaborarea arhitecturii pilot originale a transmisiei hibride inovatoare propusă pentru realizare şi experimentare Structura transmisiilor hibride este elaborată (activitatea III.1) a.î. să poată satisface următoarele cerinţe: - Costuri reduse ale echipamentelor necesare pentru implementarea pe autovehicul; - Adaptarea uşoara pe un autovehicul cu transmisie mecanică; - Structură modulară a.î. să poată fi realizate mai multe variante cu modificări minime; - Posibilitatea de a asigura mai multe niveluri de hibridizare. Alegerea arhitecturilor care satisfac cerinţele impuse s-a făcut pe baza analizei constructive şi funcţionale a fiecărui tip de sistem de propulsie hibrid şi considerând avantajele şi dezavantajele acestora. Sistemele de propulsie posibil de realizat d.p.d.v. tehnico-economic în cadrul acestui proiect pentru care va fi elaborată structura şi care vor fi analizate în detaliu prin simulare sunt: hibrid paralel cu suplimentarea momentului cu doi arbori (cu maşina electrică cuplată înaintea SV sau după SV) şi hibrid paralel cu suplimentarea forţei de tracţiune. Autoturismul utilizat ca platformă de testare este Lada Niva Montana 4x4, un autoturism cu tractiune integrală permanentă, reductor cu 2 trepte şi diferenţial inter-axial blocabil care face parte din clasa medie (clasă pentru care sunt adaptate arhitecturile testate), are un preţ redus şi oferă posibilitatea de a adapta uşor sistemul hibrid (în cele 3 variante). Acest av. poate fi utilizat ca platformă (într-o fază viitoare de dezvoltare) şi pentru un sistem hibrid mixt combinat. Performanţele transmisiei hibride au fost evaluate prin simulare (activitatea III.2). Arhitecturile considerate au fost modelate pornind de la modelul şablon de HEV realizat anterior. Parametrii pentru care s-au făcut simulările sunt determinaţi din documentaţia tehnică a componentelor sau prin similitudine acolo unde nu există informaţii. Simularea a fost folosită pentru determinarea consumului de combustibil pentru variantele considerate dar considerând şi influenţele legate de folosirea funcţiei Stop&GO sau modificări constructive ale motorului termic necesare creşterii gradului de recuperare. HVC Baterie HV Invertor a) b) Fig. III.2. Soluţia hibridă adoptată: a) schema funcţională; b) modelul dinamic 1D De asemenea s-a realizat analiza energetică care oferă informaţii privind eficienţa globală, gradul de recuperare şi posibilităţile de îmbunătăţire (fig. III.1) şi a fost analizat gradul de perfecţiune al comenzii (fig. III.3) care a şi fost optimizată. Rezultatele simulării arată o îmbunătăţire a consumului de 4

5 combustibil cu 4-18 % pentru variantele studiate. Pe baza rezultatelor dar şi a complexităţii soluţiei tehnice a fost definitivată arhitectura transmisiei hibride pilot propuse pentru realizarea experimentală (activitatea III.3). Astfel s-a optat pentru arhitectura paralelă cu suplimentarea momentului cu doi arbori cu maşina electrică cuplată după SV. Pentru aceasta a rezultat o economie de cca. 14 % identică cu cea a sistemului paralel cu suplimentarea forţei de tracţiune. Avantajele suplimentare ale soluţiei sunt: implementarea uşoară a acesteia pe autovehiculul platformă considerat şi îmbunătăţirea eficienţei prin utilizarea celor 2 trepte ale reductorului transmisiei existent pe automobil (inţial s-a considerat un raport de transmitere fix între maşina electrică şi transmisia av.). Validarea variantei optime a arhitecturii transmisiei hibride regenerative propusă pentru realizarea experimentală (activitatea III.4) s-a făcut pe baza studiului tehnic de implementare a acesteia pe autovehiculul platformă. Astfel s-a stabilit că arhitectura paralelă cu suplimentarea momentului cu doi arbori cu maşina electrică cuplată după SV este realizabilă în cadrul restricţiilor economice şi a timpului impus pentru finalizarea proiectului. Fig. III.3 Studiul gradului de perfecţiune al comenzii sistemului de propulsie hibrid pentru una dintre variante IV. Realizarea modelului experimental al sistemului de propulsie/tracţiune hibrid inovator Realizarea modelului 3D virtual al transmisiei hibride regenerative inovatoare (activitatea IV.1) s-a făcut atât pentru varianta standard cât şi pentru varianta hibridă propusă luând în considerare: toate componentele structurii care asigură rezistenţa structurală şi care nu pot fi modificate (lonjeroanele, pragurile, traversele etc.), componentele structurii (din zona de interes) care necesită modificări pentru amplasarea sistemului hibrid (podeaua etc.), componentele sistemului de propulsie standard (motorul, ambreiajul, schimbătorul de viteze etc.), componentele suplimentare necesare pentru hibridizare (pachetul de acumulatoare, maşina electrică, invertorul etc.), componentele celorlalte sisteme ale autovehiculului care pot interfera cu soluţia propusă pentru implementarea sistemului hibrid (punţile, sistemul de evacuare etc.), componentele care vor fi eliminate la realizarea soluţiei hibride (necesare pentru predeterminarea masei autovehiculului hibrid şi a poziţiei centrului de masă). Modelul 3D virtual al transmisiei hibride regenerative este folosit pentru: validarea soluţiei arhitecturii sistemului hibrid adoptate, identificarea modificărilor structurii necesare pentru amplasarea echipamentului suplimentar, verificarea parametrilor geometrici ai capacităţii de trecere pentru soluţia hibridă, determinarea poziţiei centrului de masă al autovehiculului hibrid, necesară pentru verificarea capacităţii de trecere (d.p.d.v. al factorilor mecanici) şi a stabilităţii longitudinale şi transversale. Dimensiunile şi amplasarea componentelor necesare a fi reprezentate precum si cotele de dispunere ale acestora au fost obţinute prin măsurare directă pe autovehicul, din desene la scară sau direct din documentaţia tehnică. Nivelul de detaliere pentru fiecare din aceste componente este ales astfel încât obiectivele propuse să poată fi îndeplinite cu un efort rezonabil. De asemenea, forma lor este aleasă astfel încât la asamblarea lor să poată fi impuse corect constrângerile. Pentru modelare a fost folosit 5

6 programul grafic interactiv CATIA V5, iar modulele folosite la modelarea componentelor sunt: Sketcher, Part Design, Generative Shape Design şi Assembly Design. La asamblarea elementelor 3D au fost impuse constrângeri relative (de contact, de poziţie, de concentricitate) astfel încât să poată fi respectate cotele funcţionale şi de poziţie reale. Fig. IV.1 Vedere de sus folosită pentru identificarea modificărilor structurii necesare pentru amplasarea echipamentului suplimentar: varianta clasică (stânga); varianta hibridă (dreapta) Algoritmi şi strategi de control au fost stabilite (activitatea IV.2) avându-se în vedere arhitectura adoptată şi particularităţile sistemului proiectat. Sunt posibile următoarele moduri: MAI pur, electric pur, hibrid, recuperare de energie la frânare, propulsie cu MAI şi încărcarea bateriilor, încărcarea bateriilor la staţionare. Schema de comandă globală este divizată pe două niveluri: un controler pentru sistemul de propulsie (controlerul de nivel superior) şi controlerele de nivel inferior (controlerul motorului termic, controlerul motorului electric, controlerul sistemului de frânare). Controlerul sistemului de propulsie colectează datele de la conducător şi de la componentele sistemului (cerinţa de cuplu, viteza autovehiculului, starea de încărcare a bateriei HV, turaţia motorului termic, poziţia clapetei de acceleraţie, turaţia motorului electric etc.) şi pe baza lor, a caracteristicilor componentelor şi a strategiei de control, calculează şi transmite comenzile către controlerele de nivel inferior. Strategiile de control considerate sunt: menţinerea stării de încărcare maxime (SOC) pentru bateria HV, funcţionarea intermitentă a MAI. Fig. IV.2 Exemple de algoritmi (algoritmul funcționăriii modulului de monitorizare și control a stării bateriei stânga; algoritm pentru funcționarea comenzii motorului electric centru) şi placa de dezvoltare EasyAVR4 Programele de aplicaţie au fost dezvoltate şi testate pe placa de dezvoltare EasyAVR4, destinată programării microcontrolerelor ATMEL, AVR, RISK, pe 8 bit. Limbajul de programare utilizat a fost Mikro Pascal Pro for AVR, ver.3.5, iar interfaţarea cu placa de dezvoltare s-a făcut prin AVR Flash Programmer, ver

7 Pentru definitivarea proiectării 3D a transmisiei hibride regenerative (activitatea IV.3) au fost realizate modelele 3D şi elaborate desenele de execuţie pentru elementele de fixare şi de cuplare a maşinii elecrice. Realizarea modelului pilot experimental al sistemului de propulsie hibrid inovator (activitatea IV.4) a constat în realizarea: bateriei de acumulatoare, echipamentului electronic al sistemului, încărcătorului de la reţea şi a adaptărilor necesare pentru conectarea la standul cu frână. Bateria de acumulatoare este formată din elemente în tehnologie NiMH (tip VH CS 3200) care sunt grupate sub formă de baterii, formate din 30 elemente înseriate, împachetate cu elemente de distanţiere (pt. facilitarea evacuării căldurii) şi prevăzute cu cabluri de legătură terminate cu conectori. Pentru utilizare s-au legat în serie 270 elemente (9 pachete), punându-se în paralel 3 astfel de baterii. S-a obţinut o baterie cu tensiunea nominală de 324V, capacitatea electrică nominală de 9,6 Ah şi având 640x600x180 mm şi 55 kg. Bateria mai conţine un şunt ampermetric necesar pentru măsurarea intensităţii curentului şi o siguranţă automată. Echipamentul electronic montat pe vehiculul hibrid realizează interconectarea informaţională a tuturor componentelor care concură la funcţionarea vehiculului în regim hibrid. Este elementul care culege informaţii despre starea mărimilor controlate pe vehicul, primeşte comenzi şi generează mesaje de la şi către conducătorul auto şi comandă regimul de funcţionare a motorului electric. Echipamnetul electronic este format din trei module, separate atât ca localizare în interiorul vehiculului, cât şi ca funcţii. Modulul central Modulul bateriei Modulul de interfaţă Interfaţă cu operatorul: configurare, operare şi afişare Măsurarea tensiunii bateriei Separare galvanică între modulul central şi controlerul de tracţiune Colectarea şi prelucrarea datelor măsurate Măsurarea curentului debitat sau absorbit de baterie Conversie digital-analogică pt. interfaţarea cu intrarea controlerului de tracţiune Generarea comenzilor pentru controlerul de tracţiune Măsurarea temperaturii bateriei în şase locuri şi calculul temperaturii medii Comutarea comenzii pe manual sau automat în funcţie de regimul selectat de operator Interfaţă de comunicaţie pt. monitorizare şi Scalarea corespunzătoare a mărimilor Comanda sensului de mers în regim automat programarea parametrilor programului măsurate pt. transmiterea serială Funcţii de protecţie Comanda ventilatoarelor de răcire a bateriei în funcţie de temperatura acesteia Modulul central (amplasat în planşa de bord) este constituit dintr-o o placă echipată cu două microcontrolere din familia ATMEL, AVR8, microcontrolere RISK (ATMEGA16-16PU şi ATTINY PU), împreună cu circuite de condiţionare a semnalelor de intrare, interfeţe de ieşire şi un bloc de alimentare cu energie electrică. Modulul bateriei (amplasat în carcasa bateriei) este format din: o sursă separatoare în comutaţie (pt. alimentarea modulului), un stabilizator integrat (U2 LM7805C) de +5V (pt. alimentarea microntrolerului), un microcontroler (ATMEGA8-16PU, în capsulă DIP28), un amplificator operaţional de precizie, un multiplexor analogic CMOS tip CD4051B, circuite de condiţionare a semnalelor de intrare, interfeţe de ieşire şi elemente de protecţie. Monitorizarea temperaturii în bateria de acumulatoare este realizată în 6 puncte cu traductoare liniare de temperatură LM335Z. Din specificaţiile tehnice ale celulelor NiMH acumulator folosite se constată că gama temperaturilor de lucru trebuie limitată, atât în încărcare, cât şi în descărcare. Temperaturile limită în funcţionare sunt -10 o C şi +45 o C. Neîncadrarea în limitele admise de temperatură duce la deteriorarea acumulatoarelor. Modulul de interfaţă este constituit din: o sursă separatoare în comutaţie (pt. alimentarea modulului), amplificatoare operaţionale, relee (pt. selecţia sensului de mers şi a regimului automat/manual), un convertor digital-analogic. Schemele electrice şi electronice au fost proiectate (în mod clasic şi asistat de calculator cu pachetul P- Spice) şi testate. La realizare s-a preferat tehnologia clasică, pe circuit imprimat cu o singură faţă şi componente convenţionale care permite mult mai uşor eventualele modificări sau completări ulterioare. Testarea s-a efectuat prin simulare în P-Spice şi prin măsurători efectuate pe montaje de probă, realizate pe plăci de test, dar şi pe plăcile în versiune finală folosind: două surse de tensiune continuă de laborator (30 V, 3 A, HY3003), un osciloscop digital Fluke Scopemeter 123, un generator de semnal Versatester, multimetre digitale, o sondă logică precum şi alte module electronice construite special în acet scop. 7

8 Fig. IV.3. Modulul central: schema electrică (stânga); realizarea practică (dreapta) A fost realizată şi o sursă pentru încărcarea bateriei de acumulatoare din reţeaua electrică publică (necesară în procesul de testare a soluţiei mecano-electrice pentru încărcarea dintr-o sursă externă, alta decât motorul electric al vehiculului). V. Experimentarea sistemului hibrid de tracţiune/propulsie realizat Înainte de încercarea întregului sistem au fost realizate teste de funcţionare şi de verificare ale parametrilor proiectaţi pentru toate elementele din componenţa sistemului hibrid (bateria de acumulatoare, modulul de monitorizare a temperaturii bateriilor, sistemul de încărcare descărcare a bateriilor etc.). Încercarea sistemului hibrid pe standul de frână (activitatea V.1) a avut drept scopuri: testarea maşinii electrice în regimurile de motor şi generator, testarea controlerului motorului electric şi adaptarea acestuia prin reprogramarea parametrilor de control, testarea în sarcină a pachetului de baterii şi determinarea datelor necesare pentru calculul sistemului de răcirea a acestora, testarea modurilor de funcţionare a sistemului de propulsie hibrid în vederea determinării limitărilor impuse în funcţionare şi a validării modelelor matematice utilizate pentru analiza sistemului prin simulare. Determinările experimentale au fost făcute pe standul echipat cu frâna SCHENCK WT190 prin utilizarea sistemului de achiziţie al controlerului motorului electric şi prin folosirea de echipamente de măsură suplimentare (osciloscopul Fluke 124S, sistem de achiziţie de date National Instruments). În acest scop a fost necesară adaptarea algoritmilor de control si generarea codului executabil pentru microcontrolere pentru funcţionarea transmisiei pe standul de frâna (activitatea V.2). Definitivarea din punct de vedere tehnic a transmisiei hibride realizate (activitatea V.3) s-a făcut pe baza rezultatelor experimentale obtinute si a modelul 3D. Astfel au fost identificate toate modificările necesare amplasării acesteia pe autovehicul şi au fost validate soluţiile tehnologice de realizare ale acestora. Fig. V.1. Amplasarea echipamentului de tracţiune pe autovehicul (stânga) şi a panoului de control al sistemului (dreapta) Realizarea soluţiei pilot a automobilului cu grupul motopropulsor hibrid dezvoltat (activitatea V.5) a necesitat modificări ale autovehiculului (decupaje în podeaua autovehiculului, schimbarea traseelor conductelor de frână şi de alimentare etc.), realizarea suportului maşinii electrice şi a reductorului cu lanţ, amplasarea şi fixarea 8

9 echipamentelor suplimentare (baterie, invertor, maşină electrică, module electronice), realizarea cablajului suplimentar necesar pentru efectuarea conexiunilor electrice. Fig. V.2. Amplasarea echipamentului electric pe standul cu frână (stânga) şi testarea autovehiculului hibrid pe standul cu rulouri (dreapta) În vederea verificării eficienţei soluţiei adoptate din punct de vedere al performantelor energetice si ecologice s- au realizat teste pe drum şi pe standul cu rulouri cu automobilul nemodificat precum şi cu autovehiculul cu propulsie hibridă. S-au măsurat următoarele mărimi: componentele longitudinală şi laterală ale vitezei automobilului, unghiul dintre viteza automobilului şi direcţia longitudinală, distanţa parcursă de către automobil pe direcţie longitudinală, distanţa totală parcursă de către automobil, cantităţile de combustibil pe traseele de tur şi de retur şi timpul Fig. V.3. Schema bloc a instalaţiei pentru măsurare şi amplasarea componentelor pe autovehicul 1. motor cu ardere internă, 2. monitor, 3. sistem de achiziţie de date National Instruments PXI, 4. baterie de acumulatoare, 5. traductor de deplasare şi de viteză a automobilului, 6. rezervor de combustibil, 7. instalaţie de măsurare a debitului cu debitmetre de mare precizie. Mărimile de interes au fost înregistrate utilizând trei canale analogice şi patru contoare ale sistemului de achiziţie de date National Instruments (compus din: bloc PXI-1031 DC, modul de control PXI-8104, placă de achiziţie de date PXI-6608, placă de achiziţie de date PXI-6259) montat pe automobil folosind aplicaţii de achiziţie şi de prelucrare a datelor dedicate, realizate în mediul de programare LabVIEW 8.6. Ele asigură afişarea în timp real a vitezei automobilului şi compararea acesteia cu ciclul de testare, determinarea distanţei parcurse şi a debitelor de combustibil din traseul de tur şi din traseul de retur, calcularea consumului mediu şi a consumului cvasi-instantaneu de combustibil. Fig. V.4. Monitorul echipamentului de testare (stânga) şi panoul de comandă al sistemului hibrid (dreapta) în timpul testelor 9

10 Analiza comparativa a rezultatelor obtinute in urma cercetarilor prin simulare si experimentare (activitatea V.6) a pus în evidenţă o bună corelare a rezultatelor (erori de sub 10%) în cazul testelor de consum la regimuri stabilizate şi a testelor de performanţe dinamice. Erori mai mari apar în cazul consumului instantaneu în ciclul de testare NDEC fapt datorat simplificării algoritmului de comandă utilizat în cadrul simulării. VI. Perfectionarea algoritmilor de control şi a modelelor de simulare A fost realizată perfecţionarea algoritmilor de control in vederea imbunatatirii functionarii transmisiei hibride în diferite condiţii de deplasare a automobilului (activitatea VI.1) avandu-se în vedere, în special, aspectele legate de confort. Astfel a fost introdusă o rutină care permie menţinerea tracţiunii electrice la schimbarea treptelor şi au fost corectati parametrii funcţiei de comandă a motorului electric. Programele de aplicaţie dezvoltate, pe baza algoritmilor de control perfecţionaţi, în limbajul de programare Mikro Pascal Pro for AVR ver.3.5 conţin un număr de 1783 linii de cod pentru modulul central, 312 linii de cod pentru modulul bateriei şi 207 linii de cod pentru modulul interfaţă. Noile teste au evidenţiat o economie de combustibil de 9% în cazul sistemului hibrid implementat. S-a realizat îmbogatirea bazei de date (know-how) cu seturile de date obţinute cu transmisia hibridă şi cu algoritmii de modelare şi simulare perfecţionaţi (activitatea VI.2) pentru a permite corelarea rezultatelor obţinute prin simulare cu cele determinate pe cale experimentală. După aceste corecţii s-a verificat, prin simulare, încărcarea motorului termic în scopul creşterii ponderii regimurilor cu randament ridica prin perfecţionarea algoritmilor de control. Au fost definitivate modelele de simulare a sistemelor de propulsie hibridă pentru automobile (activitatea VI.3) prin corectarea comenzii implementate în simulare şi modificarea valorilor parametrilor cu datele obţinute experimental. De asemenea, au fost efectuate modificări asupra modelelor de simulare în vederea rulării acestora pe platforme de simulare în timp real. Fig. VI.1. Regimurile de funcţionare ale motorului termic în ciclul NEDC VII. Prezentarea prototipului de automobil cu transmisie hibrida regenerativa inovatoare Prezentarea si demonstrarea functionalitatii sistemului hibrid de tractiune inovator cercetat, proiectat si realizat a fost făcută public în incinta UPB cu ocazia workshopului din dar şi în cadrul testelor funcţionale anterioare. Funcţionarea a fost demonstrată atât prin probe de drum cât şi prin probe pe standul cu rulouri. VIII. Diseminarea pe scara larga prin comunicarea si publicarea rezultatelor la nivel national si/sau international Diseminarea rezultatelor obtinute in urma cercetarii din cadrul contractului s-a facut, pe langa workshop-urile organizate in fiecare an, prin 16 lucrari prezentate la conferinte de prestigiu in domeniul automobilelor (ISC 2008, CIFA 2008, SIA 2009, ESFA 2009, ISC 2010, Fisita 2010, VPC 2010, CONAT 2010) sau in volume indexate in baze de date internationale sau ISI (Proceedings of the Romanian Academy - series A, Management of Sustainable Development - Vol. 2). De asemenea, a fost dezvoltat si actualizat site-ul web de la adresa unde pot fi consultate aceste lucrari, alaturi de alte materiale legate de proiect. Activitatea intensa de cercetare a surprins si o idee originala pentru care s-a depus cererea de brevet de inventie cu numarul A/00370 si titlul "Dispozitiv pentru incalzirea rapida a motorului termic al unui sistem de propulsie hibrid". 10