Bağımsız Arka Tahrikli Elektrikli Taşıtlar için Dinamik Yük Tabanlı Elektronik Diferansiyel Sistemi ve Alan Yönlendirmeli Kontrol Analizi

Abstract

Elektrikli taşıtlarda tahrik sistemi, farklı mimarilerle tekerleklere entegre edilebilmektedir. Bu mimarilerin bazıları; tekerlek başına bir motor, bir motor ile mekanik diferansiyel veya aynı aks üzerinde iki bağımsız motor gibi farklı yöntemler içermektedir. Geleneksel mekanik diferansiyellerin ağırlık ve sürtünme dezavantajlarını ortadan kaldıran bağımsız tekerlek tahrikli sistemler, özellikle araç dinamiği kontrolünde büyük avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada, arka aksında iki bağımsız sürekli mıknatıslı senkron motor (PMSM) bulunan arkadan itişli bir elektrikli taşıt için Elektronik Diferansiyel Sisteminin (EDS) modellenmesi ve benzetimi sunulmaktadır.

EDS için gerekli olan dönüş manevrası sırasında iç ve dış arka tekerleklerin referans açısal hızları, taşıt hızı ve direksiyon açısı girdilerinden Ackermann–Jeantand kinematiği kullanılarak elde edilmiştir. Motorların yük torku ise 3 serbestlik dereceli (3-DOF) boylamsal, yanal ve savrulma hareketlerini kapsayan taşıt dinamiği üzerinden; yuvarlanma direnci, aerodinamik sürüklenme, ivmelenme direnci ve manevra sırasında oluşan dinamik yük transferinin tekerlek kuvvet kapasitesine etkisi dikkate alınarak hesaplanmıştır.

Her bir PMSM, uzay vektör darbe genişlik modülasyonu (SVPWM) tabanlı alan yönlendirmeli kontrol (FOC) tekniği ile sürülmüştür. Böylece, sağ ve sol motorların hız–tork gereksinimlerine karşılık oluşan elektromanyetik tork ve tork üretimi için gerekli i_d ve i_q akım bileşenlerinin talepleri ayrıntılı olarak incelenmiştir.

MATLAB/Simulink ortamında gerçekleştirilen benzetimlerde, aynı taşıt hızında farklı dümenleme açıları için dönüş senaryosu uygulanmıştır. Manevra şiddeti arttıkça sağ-sol teker hız gereksinimi ile birlikte sağ-sol motor yük torklarının belirgin biçimde ayrıştığı gösterilmiştir.