Elektrikli araç elektronik diferansiyel denetleyici tasarımı ve performans analizi

Abstract

Fosil kaynaklı enerji kaynaklarının kısıtlı oluşu ve yakın bir gelecekte bitecek olması sebebiyle ülkeler alternatif enerji kaynaklarına yönelmiştir. Enerji tüketimi sebebiyle oluşan çevre kirliliğinde büyük paya sahip olan ulaşım sektörü alternatif enerjiler üzerine çalışmaların başlatılması için temel olmuş, elektrikli ve hibrid araçlar üzerine yoğun çalışmalar başlamıştır. Bu tez çalışmasında, elektrikli araçlarda elektronik diferansiyel konusuna dikkat çekmek hedeflenmiş, denetim yaklaşımlarında performans kıyaslaması yaparak bilimsel altyapıya katkı sağlamıştır.Elektrikli araçlarda tekerleklere yerleştirilmiş fırçasız doğru akım motorunun (Brushless Direct Current - BLDC) uygun sürücü ile denetlenmesi, belirlenen sensörler yardımı ile kapalı çevrim oluşturarak tasarlanacak elektronik diferansiyel ile güvenli sürüşün yakalanması amaçlanmaktadır. Bu motorları denetleyen sürücü devreleri ve motor hız bilgisi için hız sensörleri ile akım bilgisi için akım sensörleri kullanılmaktadır. Motor sürücüler, sensörler ve doğru akım kaynağı bir haberleşme kartı ile haberleştirilerek, düzenek gerçeklenip test edilmiştir. Düzenek tasarlanırken, güvenli sürüş algoritmaları üzerine odaklanmak amacıyla hazır BLDC motor sürücü kullanılmıştır. Elektrikli araçda birden fazla fırçasız doğru akım motoru kullanılması durumu düşünüldüğünde güvenlik katsayısını arttırmak ve maksimum sürüş performansını sağlamak için her bir motora ayrı bir denetleyici ünitesi kullanılması uygun görülmüştür. Denetleyici ünitelerinin birbiri ile haberleşmesiyle motorlar eşit yüklenmiş ve elektronik diferansiyel sisteminin denetlenmesi sağlanmıştır. Motorlardan alınan akım, hız bilgilerden elde edilen PID katsayıları aracın yük durumuna göre seçilmiştir. Motorun çektiği akıma göre yük durumunu belirlenmiş, yüke uygun PID seçimi benzetimde bulanık mantık ile, deneysel verilerde de if-than algoritmasıyla seçilmiştir. Elde edilen deneysel verilerde, önerilen yüke göre PID katsayılarının belirlenmesiyle referans hıza ulaşmanın, motor devri bazında ortalama sapma değerlerinin sabit bir PID katsayısı kullanımına göre daha başarılı olduğu gözlemlenmiştir.

Limited sources and depletion of fossil fuels have led to find alternative energie sources of countries. Energy consumption and transport sector, which has the largest share in environmental pollution is the main factor in these studies and intensive work was started on electric and hybrid vehicles. This thesis has been selected to draw attention to the importance of electronic differantial, to contribute in the creation of a scientific infrastructure.It is aimed to controlling the brushless dc motor placed on the back side wheels of the electric vehicle with proper driver and the closed loop is provided by an electronic differential to be designed by determined sensors. In the thesis, BLDC motor is used. To get this aim, motor driver and a communication card which will provide to communicate between all parts are used. A control card is implemented and tested with two BLDC motor and sensor sets such as current and speed sensor.When designing the system, ready-made BLDC motor drivers were used to focus on safe driving algorithms. Considering the use of more than one BLDC motor on electric vehicle, it is considered appropriate to use a separate control unit for each motor in order to increase the safety coefficient and provide maximum driving performance. Motor drivers communicate with each other to ensure equal loading of motors and control of traction systems such as electronic differentials. This control is provided by current and speed information obtained from the motors by the relevant sensors. In the design, a motor driver is used for each motor and a control card to communication with a motor drivers, sensors and motors. In system design; numerical methods, PID control are used. According to motor load, PID coefficient are selected by the fuzzy logic for simulation results, for experimental results if-than algotihm are used to select suitable PID coefficient.The load status is determined according to the current drawn by the motor, and PID selection for the load is provided. It was observed that reaching the reference speed by determining PID coefficients by using proposed selection is more successful than stabil PID usage of average deviation values on the basis of engine speed.