Implementation and test of a traction system for electric vehicles

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO principal objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento, implementação e teste, tanto a nível de hardware como de software, de um sistema de tração do veículo elétrico do IT - Pólo de Coimbra, baseado num motor síncrono de relutância (SynRM), e comandado a partir da plataforma de controlo digital dSPACE MicroAutobox II.O Capítulo 1, de forma introdutória, expõe um enquadramento geral do tema no qual otrabalho se desenvolveu. É apresentada a história dos veículos elétricos e o seu desenvolvimento ao longo do tempo, destacando as principais vantagens face às alternativas existentes no mercado, que evidenciam a motivação para a realização deste trabalho. É ainda abordado o projeto no qual está inserida a dissertação, destacando os principais componentes utilizados, desde o SynRM, o sistema de controlo preditivo utilizado e a plataforma Microautobox II, explicando quais as razões que levaram à sua utilização.É efetuada, no Capítulo 2, uma caracterização do modelo do motor utilizado, destacandoas suas principais vantagens comparativamente a outros motores convencionais existentes na indústria. Nesta secção, são também apresentados detalhes relativos à sua construção, estrutura e fenómenos de saturação magnética e saturação magnética cruzada, bem como as consequências que estes fenómenos impõem no sistema de controlo.O principal objetivo do Capítulo 3 consiste na apresentação da estratégia de controloutilizada no acionamento elétrico do veículo, justificando a opção pela estratégia implementada e apresentando-a de forma detalhada.O Capítulo 4 introduz a plataforma de controlo Microautobox II definindo-a eapresentando-a com as diferentes placas que a constituem. Aborda as especificações inerentes de cada placa, apresentando todas as alterações realizadas no modelo de controlo, construído previamente em ambiente Simulink, de modo a fazer corresponder os blocos implementados no modelo com as entradas e saídas utilizadas, para o correto funcionamento do sistema de tração.Inicialmente no Capítulo 5 é apresentada a montagem experimental, de modo a identificaros diferentes componentes do sistema de tração, no entanto o principal foco deste capítulo recaí na apresentação dos resultados obtidos a partir dos diferentes ensaios realizados.Para concluir, segue-se o capítulo 6 onde são expostas as conclusões deste trabalho,acompanhadas de sugestões de implementações futuras.The main objective of this work is the development, implementation and test, at the level of both hardware and software, of the traction drive system of the electric vehicle of IT – Polo de Coimbra, based on a synchronous reluctance motor (SynRM), and commanded with a dSPACE MicroAutobox II digital control platform.Chapter 1, of introductory nature, sets out a general framework of the theme on which the work has been developed. This chapter presents the history of electric vehicles and their development over time, highlighting the main advantages over the alternatives in the market, which show the motivation to carry out this work. It is also approached the project in which the thesis is inserted, highlighting the main components used, from the SynRM, such as the predictive control system used and the platform Microautobox II, explaining the reasons that led to its use.In Chapter 2 is performed a characterization of the SynRM model used, highlighting someof its main advantages compared to other conventional motors in the industry. In this section, details are also presented concerning their construction and structure and phenomena of magnetic saturation and cross-magnetic saturation, as well as the consequences they have on the control system.The main goal of Chapter 3 is to present the control strategy used in the traction drive of the electric vehicle, justifying the option for the implemented strategy and presenting it in detail.Chapter 4 introduces the Microautobox II control platform by defining and presenting itwith the different boards that constitute it. It discusses the inherent specifications of each board, presenting all the changes made in the control model, previously built in Simulink environment, in order to match the blocks implemented in the model with the inputs and outputs used, for the correct operation of the traction system.Initially in Chapter 5 the experimental setup is presented, in order to identify the different components of the traction system, however the main focus of this chapter lies in the presentation of the results obtained from the different tests performed.To conclude, chapter 6 presents the conclusions of this work, accompanied by suggestions for future implementations