Hajtás vezérlés tervezése Autonóm Önjáró Elektromos Járműhöz

Az ezredfordulót követően egyértelműen érezhető a tendencia, miszerint az alternatív energiafelhasználású járművek egyre nagyobb szerepet kapnak a hagyományos, belső égésű motorral felszerelt testvéreik mellett. Ezek közül a leginkább elterjedőben az elektromos hajtású koncepciók vannak. A modern fejlesztési irányzatok az autóiparban a fogyasztáscsökkentés mellett az intelligens, önjáró járművek felé veszik az irányt. Ezek a tények hívták létre az Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszéken indult ADEV (Autonomous Driven Electric Vehicle) projektet.

TDK dolgozatunkban ezen önjáró autó hajtásláncának megtervezését tűztük ki célul. A megálmodott, asztalméretű jármű egyik fő tulajdonsága a kitűnő fordulékonyság, aminek érdekében mind a négy kerék önállóan kormányozható, illetve a villanymotorok egymástól függetlenül vezérelhetőek. Mivel mechanikus differenciálművet nem alkalmazunk, így figyelmet kell fordítanunk arra, hogy kanyarodás közben a külső és belső kerekek megfelelő sebességgel forogjanak, így növelve a kanyarstabilitást és elkerülve a felesleges kerékcsúszást. A motorok kezdeti nagy nyomatéka, és a könnyű kormányozhatóság következtében a jármű kitűnően alkalmas nehéz terepviszonyok között is haladni.

A jó kanyarstabilitást elektromos differenciálművel érjük el, amelyet a vezérlő algoritmusba implementálunk. Jelenleg több olyan módszer ismert, ami az elektromos differenciálművet vezérli, ezek közül az úgynevezett „Torque Vectoring”, azaz „nyomaték-vektor” módszert alkalmazzuk. A Torque Vectoring algoritmus a jármű tömegközéppontjának és a kanyarodás középpontjának geometriáján alapul, és ezek relatív helyzetéből adja meg a megfelelő kanyarodási szögsebességet, illetve az oldalirányú erőket. Ezen adatokat vannak felhasználva és kombinálva a megfelelő nyomaték jelek meghatározásához.

A feladat komplexitása miatt a projektet Hardware-in-the-Loop fejlesztőkörnyezetben készítjük, ami annak ellenére is, hogy csak pár évtizednyi múltra tekint vissza, igen népszerű technika napjainkban a hasonló elgondolások tesztelésére, fejlesztésére. A fő sajátossága ennek a környezetnek, hogy a tényleges hardver helyett annak egy jól elkészített modelljét használjuk fel a szabályozási kör elkészítésében. Ezzel a módszerrel nagyban tudjuk csökkenteni a kör részegységeinek a fejlesztési idejét illetve a rendszer biztonsága is növekszik, mivel a kritikus elemek csak szimuláció szintjén vesznek részt a folyamatokban. A mi projectünkben a készülő jármű motorjain kívül magát a jármű méreteit és felépítését is csak modellezzük, mivel ez egy több éves project első lépése így a tényleges autó nem áll rendelkezésünkre. Ugyanakkor így nem csak a hajtás vezérlését tudjuk tesztelni és megtalálni az ideális motorkarakterisztikát, hanem az optimális jármű geometriát is mellé hangolhatjuk.

szerzők

• 
  Eperjesi Dávid
  mechatronikai mérnöki
  nappali alapszak
• 
  Wittmann Ádám
  mechatronikai mérnöki
  nappali alapszak

konzulens

• 
  Varga Zoltan
  , (külső)

helyezés