Original title: Aplikace ultrakapacitorů v dopravních systémech
Translated title: Application of Ultracapacitors in Traffic Systems
Authors: Kalina, Emil ; Vorel, Pavel (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2008
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [cze] [eng]
Práce se zabývá relativně novými součástkami umožňujícími akumulaci elektrické energie - ultrakapacitory. Zaměřuje se na jejich aplikaci v dopravní technice - v elektrických vozidlech nezávislé trakce. Byl navržen a ověřen systém ultrakapacitor + DC/DC přizpůsobovací měnič, jehož řízení novým způsobem velmi příznivě modifikuje časový průběh proudu trakčního akumulátoru během jízdního cyklu. Navržené zapojení ultrakapacitoru a DC/DC měniče zakomponované do struktury pohonu experimentálního elektrického vozidla s asynchronním motorem přispělo ke zvýšení dojezdu cca o 16% (zjištěno experimentálními zkouškami). Toho bylo dosaženo zejména omezením odběru proudových špiček z akumulátorové baterie, a také zefektivněním ukládání energie získané při rekuperačním elektrodynamickém brzdění vozidla. Jádrem systému je řízení přizpůsobovacího měniče za účelem aktivní filtrace proudu akumulátoru na jeho dlouhodobou střední hodnotu tj. odstranění proudových (výkonových) špiček způsobených akcelerací z nenulové počáteční rychlosti nebo rekuperačním brzděním. Toto je realizováno podřízenou proudovou smyčkou. Té je ještě ovšem nadřazena napěťová regulační smyčka, která nastavuje z dlouhodobého hlediska napětí ultrakapacitoru na vhodnou velikost - nepřímo úměrnou rychlosti vozidla. Tak je zajištěn vhodný energetický management ultrakapacitoru. Dále byly ověřeny vlastnosti souboru ultrakapacitorů, a shrnuty a kriticky zhodnoceny metody pro omezení vlivu rozdílnosti kapacit při sériovém zapojení. The work deals with relatively new components allowing electric energy accumulation – ultracapacitors. It focuses on their application in traffic systems – in independent electric vehicles. Design and verification of a system with ultracapacitor and DC/DC adaptive converter was done. Control of the adaptive converter modifies very positively the time wafeform of the traction accumulator current during the drive cycle. The designed connection of ultracapacitor and DC/DC converter implemented in the drive structure of experimental electric vehicle with induction machine contributes to increment the action radius of the vehicle by 16% (determined by experimental verification). This result was achived particularly by limitation of traction accumulator current peaks, And by more effective storage of energy gained by recuperative braking of the vehicle as well. The core of the system is a control of the adaptive converter in order to provide an active filtration of the accumulator’s current to its long-period mean value, i.e. elimination of current (power) peaks. These are caused by acceleration from non-zero initial vehicle speed or by recuperative braking. This is done by a subsidiary current loop. The converter has a superior voltage regulation loop, which sets in long-time period the voltage of ultracapacitors to the proper value – indirectly dependent on the speed of the vehicle. This ensures the appropriate energy management of the ultracapacitor. In the following, properties of test set of ultracapacitors were verified. Finally, methods of suppression of capacity variability influence in series connection of these components were compiled and critically reviewed.
Keywords: current control of the traction accumulator; electric vehicles; energy management; hybrid electric vehicles; serial connection of ultracapacitors; ultracapacitor current control; ultracapacitor voltage control; ultracapacitors; elektrická vozidla; energetická bilance; hybridní elektrická vozidla; regulace napětí ultrakapacitoru; regulace proudu trakčního akumulátoru; regulace proudu ultrakapacitoru; sériové řazení ultrakapacitorů; ultrakapacitory

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/14474

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-233433


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses