Maketa simulator hibridnog pogona vozila ili plovila

Podatci o inovaciji (HR)

Naziv inovacije: Maketa simulator hibridnog pogona vozila ili plovila

Kratki opis inovacije: Inovacija se sastoji izradi makete kao sustava tri električna pogona koji su mehanički spregnuti da bi mogli simulirati različite hibridne pogone vozila i plovila sa mehaničkim i računalnim prikazom tokova energije. Međusobno autonomno upravljani električni pogoni (pogonski sustav motor-generator, gravitacijski sustav, ostali izvori pogona) prema parametrima realnih mehaničkih i električnih varijabli predstavljaju napredni sustav upravljanja, pri čemu su električni motori mehanički spregnuti zajedničkom osovinom da bi se osigurala realnost mehaničke sprege stvarnih sustava, a također su električno povezani da bi se osiguralo različiti modeli tokova električne energije između motora i električne baterije. Maketa simulator može služiti kao napredni simulator u procesu tehnološkog razvoja pogona vozila ili plovila, kao i za edukacijske svrhe upoznavanja sa vrlo različitim sustavima električnih i hibridnih pogona vozila i plovila.

Duži opis inovacije: Suvremeni trendovi pogona vozila i plovila usmjeravaju se prema korištenju električne energije kao glavnog izvora energije za pogon iz razloga velike efikasnosti i mogućnosti upravljanja, te mogućnosti rekuperacije kinetičke energije vozila ili plovila. Ako se tome pridodaju trendovi korištenja obnovljivih izvora energije (sunce, vjetar, vodik, geotermalni izvori,..) postoji mnogobrojne mogućnosti kombiniranja izvora i iznosa energije, odnosno mogućnosti pohrane energije korištenjem regenerativnog režima rada električnog pogonskog motora kao generator. Sve prednosti korištenja hibridnih sustava uglavnom se temelje na efikasnom upravljanju tokovima energije koji u pravilu zahtijevaju napredne modele prikupljanja parametara stvarnih uređaja i sklopova, te određivanja realnih parametara upravljanja. Druga bitna karakteristika koju je potrebno optimirati je korištenje sustava u dužem vremenskom periodu (modeliranje trajektorije puta vozila ili plovila s obzirom na terenske uvjete - uzbrdice, morske struje) uz različite vanjske uvjete (vremenski uvjeti, mokra cesta, vjetar, sunce). Treća karakteristika koju treba optimirati je raspoloživost izvora energije (npr. punionice na pumpama ili lukama). Sve prethodno navedeno treba poslužiti kao ulazni podaci u maketu simulator koja te podatke treba povezati sa različitim dijelovima sustava pogona i provedbu simulacija. Upravljanje svih motora makete osigurano je putem sustava energetske elektronike koji ima mogućnost povezivanja sa računalnim sustavima (npr. MatLab Simulink, Siemens TIA portal) u kojima se mogu vršiti simulacije različitih energetskih sustava vozila i plovila, pripremu i realizaciju signalnih i energetskih tokova prema maketi simulatoru, kao i prikupljanje povratnih signalnih i energetskih informacija, te konačno prilagodbu tih podataka za vizualne prikaze. Maketa simulator pogonskih sustava vozila i plovila konstrukcijski se sastoji od prostora za tri elektromotora, dijela za energetsku elektroniku i prekidačku tehniku, te dijela za pohranu energije i spremanje vizualnih dijelova makete (monitora) pri transportu. Sustav tri elektromotora dijeli se na: a) sinkroni motor sa permanentnim magnetima kao najčešći oblik pogona iz razloga velike efikasnosti i mogućnosti upravljanja b) asinkroni motor koji služi za simuliranje gravitacijskih sila (kretanje vozila uzbrdo i nizbrdo, kretanje plovila u vodenoj struji) c) asinkroni motor koji služi za simuliranje vanjskih pogonskih sila (sile motora sa unutrašnjim sagorijevanje, plinske i parne turbine, jedra broda, sile vjetra tijekom vožnje). Da bi se smanjila potreba za velikim spremnikom električne energije osigurano je da se električnim putem dio energije koje pogonski motor troši vraća u sustav putem dva asinkrona motora koji rade u kočionom režimu i mehaničku energiju pogona pretvaraju u električnu energiju. Ovdje je moguće osigurati različite realne scenarije. Kod plovila to može biti primjer plovidba jedrenjaka na pogon vjetra i povrat energije rekuperacije korištenjem propelera kao hidro turbina te usporenje uslijed otpora vode uslijed plovidbe u morskoj struji. Kod vozila to može biti scenarij vožnje vozila sa serijskim hibridnim električnim pogonom koje vozi na uzbrdici po mokroj cesti uz vjetar u leđa vozila. Ovdje je uobičajen zahtjev izračuna potrebne energije i kapaciteta baterije odnosno potrebne izlazne i ulazne snage jer cijeli sustav ima čak sedam različitih režima vožnje koji treba usuglasiti sa terenskim različitostima terena i vremenskim uvjetima. Edukacijska mogućnost same makete simulatora je vrlo široka jer osigurava više razina simulacija (jednostavno ubrzavanja, vožnja konstantnom brzinom,…potrošnja stajanja vozila u mjestu, mogućnost punjenja baterija dok je brod usidren na riječnoj struji) koja se može kombinirati sa različitim računalnim sustavima koji postoje na tržištu za simulaciju i vizualizaciju kretanja vozila ili povila čime se osigurava multi fizikalna predodžba tokova energije. Maketa simulator sastavljena je od uobičajenih industrijski dostupnih elemenata koji se koriste i u drugim vrstama industrijskih postrojenja te u tom pogledu je relativno pristupačna konačna cijena izrade, jednostavno održavanje i dostupnost rezervnih dijelova. Maketa simulator razvijena je u sklopu istraživanja provedenih u sklopu projekta "Razvoj putničkog jedrenjaka s nultom emisijom ispušnih plinova" financiranog iz sredstava Europski strukturni i investicijski fondovi, poziv Povećanje razvoja novih proizvoda i usluga koji proizlaze iz aktivnosti istraživanja i razvoja - faza II (KK.01.2.1.02.0127)

Podatci o inovaciji (EN)

Naziv inovacije: Model simulator of hybrid propulsion for vehicles or vessels

Kratki opis inovacije: The innovation consists in creating a model as a system of three electric drives that are mechanically coupled to be able to simulate different hybrid drives of vehicles and vessels with a mechanical and computer representation of energy flows. Mutually autonomously controlled electric drives (engine-generator drive system, gravity system, other drive sources) according to the parameters of real mechanical and electrical variables represent an advanced control system, whereby electric motors are mechanically coupled by a common shaft to ensure the reality of the mechanical coupling of real systems, and are also electrically connected to provide different patterns of electricity flows between the motor and the electric battery. The mock-up simulator can serve as an advanced simulator in the process of technological development of vehicle or boat propulsion, as well as for educational purposes of familiarization with very different systems of electric and hybrid vehicle and boat propulsion.

Duži opis inovacije: Current trends in the propulsion of vehicles and vessels are moving towards the use of electricity as the main source of energy for propulsion, as it's highly efficient, easy to manage and offers the possibility of recuperating the kinetic energy from vehicles or vessels. If we add the trends towards the use of renewable energy sources (solar, wind, hydrogen, geothermal,...), there are numerous possibilities to combine energy sources and quantities, e.g. the possibility of energy storage through the regenerative operation of the electric propulsion engine as a generator. All the advantages of using hybrid systems are mainly based on efficient management of energy flows, which usually requires advanced models to capture the parameters of real devices and circuits and to determine realistic control parameters. Another important feature to be optimised is the use of the system over a longer period of time (modelling the trajectory of the vehicle or vessel taking into account terrain conditions - hills, ocean currents) with different external conditions (weather conditions, wet road, wind, sun). The third feature to be optimised is the availability of energy sources (e.g. refuelling stations at public ports). All of the above data should be fed as input data into the model simulator, which links this data to the different parts of the propulsion system and performs simulations. All model motors are managed by a power electronics system that's the possibility to connect to computer systems (e.g. MatLab Simulink, Siemens TIA Portal) where simulations of different propulsion systems of vehicles and ships, the preparation and realisation of signal and power flows according to the model simulator and the acquisition of feedback and performance information and finally the adaptation of these data for visual representations can be performed. The model simulator for propulsion systems of vehicles and ships structurally consists of a room for three electric motors, a part for power electronics and switching technology, and a part for energy storage and storage of the visual parts of the model (monitor) during transport. The system of three electric motors is divided into: a) a synchronous motor with permanent magnets as the most common form of drive due to its high efficiency and controllability b) an asynchronous motor used to simulate gravity (movement of vehicles uphill and downhill, movement of ships in water currents) c) an asynchronous motor used to simulate external driving forces (forces of combustion engines, gas and steam turbines, ship sailing, wind forces during driving). To reduce the need for a large electrical energy tank, it's envisaged that part of the energy consumed by the propulsion motor is fed back into the system via two asynchronous motors operating in braking mode, converting the mechanical energy of the propulsion into electrical energy. Various realistic scenarios can be created here. For ships, this can be an example of wind-driven sailing and energy recovery by propellers as water turbines and braking by water resistance when sailing in ocean currents. For vehicles, it can be the driving scenario of a serial hybrid electric vehicle driving uphill on a wet road with the wind blowing from behind. Here, it's usually a matter of calculating the required energy and battery capacity, i.e. the required output and input power, because the entire system has up to seven different driving modes that have to be adapted to the different terrain and weather conditions. The educational possibilities of the model simulator itself are very broad, as it offers several simulation levels (simple acceleration, driving at constant speed, ... Consumption of the vehicle at standstill, the possibility of charging the batteries while the vessel is anchored in the flow of the river), which can be combined with different computer systems available on the market for simulating and visualisation of the movement of vehicles or vessels, allowing a multi-physical representation of the energy flows. The model simulator is made of common, industrially available elements that are also used in other types of industrial plants, so that the final production costs, ease of maintenance and availability of spare parts are relatively favourable. The model simulator was developed as part of the research carried out under the project "Research & Development of the Zero-Emission Passenger Sailing Ship" financed by the EU funds call "Increasing the development of new products and services arising from research and development activities - phase II" ( KK. 01.2.1.02.0127)

Prednosti inovacije

Namjena inovacije

Zaštita intelektualnog vlasništva

Traženo partnerstvo

Kategorija