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Antriebsauslegung eines vollelektrischen Formelrennwagens |
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| Thossy |
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Verfasst am: 05.11.2009, 17:40
Titel: Antriebsauslegung eines vollelektrischen Formelrennwagens
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Hallo zusammen,
ich schreibe zurzeit mit einem Kommilitonen eine Diplomarbeit über die Antriebsauslegung eines vollelektrischen Formelrennwagens.
Es geht in erster Linie um den Leichtbau, so dass später mit minimalen Gewicht eine bestimmte Strecke abgefahren werden soll.
Wir sind schon seit eineigen Wochen an der Modellbildung dran. Aber haben noch sehr grosse Probleme in der Fertigstellung.
Am besten erzähl ich erstmal, wie wir unser Modell vorgestellt haben:
1. unser Eingangssignal soll das Gaspedal sein. Dieses soll je nach Kurvenfahrt und Geradeausfahrt weniger bzw. voll durch gedrückt werden.
2. Dieses Signal soll einen DC Motor, (später in einem anderen Modell evtl. auch andere Motoren), antreiben, der an einen Akku gekoppeltet ist.
3. Der DC - Motor aus der Simpower Bibliothek gibt 4 Ausgangssignale. Besonders wichtig davon ist für uns das elektrische Drehmoment und die Motorgeschwindigkeit wm.
4. Diese Ausgangssignale des Motors brauchen wir um die Fahrwiderstände und Co. zu berechnen, um dann die Beschl. und Geschw. & den zurückgelegten Weg des Gesamtfahrzeugs zu bestimmen.
Zu Pkt. 4 müssten wir eigentlich alles Richtig gemacht haben. Jedoch die vorherigen Pkte. bereiten uns Schwierigkeiten. Besonders die Motoransteuerung (Pkt.2) bereitet uns Kopfschmerzen.
Also, die konkrete Frage ist:
Wie kann man den DC Motor mittels einem Gaspedal ansteuern?
Vielleicht kann uns einer von Euch evtl. weiter helfen.
Gruß Thossy
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Verfasst am: 07.11.2009, 01:28
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Das Gaspedal (ist sowieso komischer begriff da es konventionell (im Verbrennungsmotor) eine Luftklappe (~throttle) steuert) ist nur ein Sensor. D.h. du hast etwas wie "drive by wire" und die Pedalstellung entspricht dem gewünschten Drehmoment, der gewünschten Leistung oder der gewünschten Beschleunigung (hängt ja alles zusammen).
Die Schwierigkeit wird jetzt diese Information in sinvolle Eingangswerte für dein Motorblock zu gestalten (da du eigentlich dessen Ausgänge T_motor und w_motor resp P_motor durch das Pedal festgelegt hast (wie du schon richtig bemerkt hast)). Dies kannst du über plant-inversion oder andere (bessere/intelligentere) Wege erreichen.
Gruss und schönes Wochenende
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| Thossy |
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Verfasst am: 07.11.2009, 09:48
Titel:
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Hallo...
schonmal vielen Dank für die Antwort.... zurzeit sind wir echt am verzweifeln. Haben jetzt ein paar Leute gefragt, die Ahnung von Simulink haben, und einer meinte, wir sollten am besten den DC Motor selber in Simulink "per Hand", also mit eigenen Formeln erstellen. Somit wüssten wir dann genau wie der angesteuert wird. Das Problem wird denke ich, wenn wir dann später, wenn das modell fertig ist, und wir eine z.b. Synchronmaschine anklemmen wollen, das Modell richtig komplex wird. Es soll im Endeffekt nur ein "einfaches" Modell sein.
Eine andere Möglichkeit ist meiner Meinung nach die Verwendung von "Sim Driveline". Ich könnte das Ausgangssignal " Elektrisches Moment" des DC Motors mit einem SimDriveline "Torque actuator" aus der simscape Bibilothek nehmen. Dann habe ich schon einmal eine rotierende Welle, woran ich dann die Last & Co mittels anderen Bauteilen der Bibliothek, z.B. den Reifen und der Längsdynamik, die Last simuliere. Mit einem Drahzahlsensor könnte ich dann die Drehzahl dieser Welle nutzen, um diese wiederum in den Motoreingang (oben) zu leiten.
So ein ähnliches Bsp. gibt es in unter den "Simulink-Demos" mit dem Brennstoffzellenfzg..
Allerdings verwende ich nicht gerne komplexere Bauteile aus der Bibliothek, da diese evtl. nicht gut nachvollziehbar sind und sogar bedingte Fehler aufweisen oder verursachen.
=> evtl. muss ich echt den Motor selber in simulink mit Formeln nachbilden:-(
Eine andere Überlegung wäre eine Art Poti durch Parallelschaltung in den Stromkreis einzufügen, der den Strom durch ein "Gaspedalstellung"-Signal regelt.
Zudem gibt es ein weiteres Problem oder ein Vorhaben, dass ich gerne noch umsetzen will:
Ich will die Gaspedalansteuerung (wenn die mal klappt) mit a, v, und s ansteuern. Dieses soll so aussehen, dass man eine bestimmte Strecke abfährt. Der Anfang der Überlegung ist z.B. einfach eine Gerade die 75m hat und dann eine Kurve kommt. An dem Streckenpunkt "0meter" soll das Fzg. starten und "Vollgas" geben. Ohne Fahrdynamische Gesichtspkte. gehe ich davon aus, dass die Kurve mit max. 50 km/h gefahren werden kann. Also ist die Frage, wann auf der Geraden abgebremst werden muss, um die 50km/h zu erreichen. Dazu soll ein Kennfeld von max. Beschl. und Verzögerung mit berücksichtigt werden, welches als Ergebnis der Simulation, also vom Ende, vorne wieder angeschlossen wird.
Vielleicht hat einer von euch auch dazu einen Idee....???
Gruß Thossy
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| Harald |
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Verfasst am: 07.11.2009, 11:15
Titel:
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Hallo,
zur Frage des Nutzens bestehender Blöcke gegenüber dem Erstellen eigener: Das Erstellen eigener wäre wie eine Neuerfindung des Rades. Die bestehenden Blöcke sind ausführlich dokumentiert, und mit "Look Under Mask" kann man sich die Implementierung auch ansehen und ggf. verändern.
Um das ganze übersichtlich zu halten, ist es wichtig, dass ihr mit Subsystemen arbeitet.
Um den Bremspunkt zu ermitteln, würde ich am besten von Hand vorgehen:
a = - F/m (F: Bremskraft... ggf. experimentell zu ermitteln oder zu errechnen)
v' = a
s' = v
v(t = 0) = 75/3.6 (auf Einheiten achten! am besten immer m/s)
s(t = 0) = 0
Basierend darauf: wann ist v = 50/3.6? Was ist s zu diesem Zeitpunkt? das wäre der (geschätzte) Abbrems-Weg.
Grüße,
Harald
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| Skasux2nd |
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Verfasst am: 07.11.2009, 11:46
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Hy,
zur Kopplung von Gaspedal und Motor solltet ihr bedenken, dass das Gaspedal eigentlich das Sollsignal für einen Drehmomentregler darstellt. Der Regler sollte dann das Drehmoment eures DC-Motors regeln. Somit wäre es recht leicht möglich den Motor "auszutauschen".
Gruß
Thomas
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| Thossy |
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Verfasst am: 11.11.2009, 13:12
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Hi...danke für eure Antworten...
Allerdings ist das ganze Modell jetzt doch anders geworden. Ich war bei mehreren Prof. und die meinten, am besten den Motor selber "aufbauen", also nicht den Motor aus SimPower nehmen. Habe ich gemacht, dabei ist uns allerdings aufgefallen, dass wir gar nicht die Werte mit Blindwiderständen und Co. vom Hersteller bekommen...
Einzige was wir von aktuellen E-Motoren Herstellern haben sind die Drehmoment- Drehzahl kennlinien mit Wirkungsgraden...
Wir haben das Modell jetzt so aufgebaut:
Am Anfang kommt ein Fahrzyklus (Dieser Fahrzyklus entstammt aus dem vorherigen Formelrennwagen, der mit einem Verbrennungsmotor lief. Genau dieses Fahrzeug wird verwendet um später den Verbrennungsmotor gegen einen Elektroantrieb auszutauschen)
Aus diesem Fahrzyklus haben wir mit Widerstandswerten, die in Abhängigkeit der Geschw. und Co. entstehen eine erforderliche Leistung berechnet, die das Fahrzeug benötigt um den Fahrzyklus abzufahren.
Im Vergleich dazu haben wir die Motorkenndaten des verwendeten E-Motors in Feldern hinterlegt. Diese Leistung wird später von der erf. Leistung abgezogen und es entsteht somit eine Restleistung. Aus dieser Restleistung geht hervor, dass unser Motor viel mehr "schafft" als der Verbrennungsmotor.
Jetzt würden wir gerne aus der Restleistung irgend eine Steuerung bzw. Regelung aufbauen. Diese soll den Fahrzyklus am anfang so bestimmen, dass das Fahrzeug besser beschleunigen kann.....
hat jemand von euch dazu eine Idee???
Ein weiteres Problem besteht darin, wenn ich einen Akku anklemme, dass auf einmal meine Leistung im Scope sich verändert (An manchen Stellen wird die Amplitude um das 10fache grösser). Dabei ist der akku nur am Ende angeklemmt um den SOC gehalt zu zeigen und kein signal kommt vom Akku in das Modell....
Gruß Thorsten
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| Raphy |
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Verfasst am: 17.11.2009, 15:10
Titel:
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Hi Thossy,
ich kenn mich eigentlich aus in Simulink... das hier wirkt mir aber zu komplex. Kannst du vllt die mdl hochladen, zumindest teilweise?
Zum Verständnis:
Du hast eine Restleistung, ist das dann deine Antriebsleistung?
Und du willst eine Art "Turbolader"?
LG Raphael
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| denny |
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Verfasst am: 17.11.2009, 15:17
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