Association for European NanoElectronics ActivitieS
ELEKTRONICKÝ VÝVOJ A VÝROBA V ČR Technologické inovační centrum ČKD 7. červen 2011 Praha, ČR
Nanoelectronics for an Energy Efficient Electrical Car - E3Car
Nové technologie pro vozidla s elektrickým pohonem - vývoj a výzkum v projektech E3CAR a Pollux Public
Copyright 2011
Evoluce elektromobilů v Evropě Integrace regenerativních zdrojů elektrické energie
Výkon a složitost
Modifikovaná vozidla se spalovacím motorem
Studie
Mezera na trhu
2. generace – 2G Elektrická vozidla
1. generace – 1G Elektrifikovaná vozidla
2010
Funkční integrace lehkých mechanických, a elektrických součástí
3. generace – 3G Elektricky vestavěné vozidla
Počítače na kolech Rozšíření v městské dopravě 2012
2015
2020
E3Car - Organizace, Domény, Inovace Energy efficient Components
E3CAR 44.5 M€ - 11 zemí, 33 Partnerů, Evropská unie Inovace ve 4 aplikačních oblastí Řízení energie Převodníky napětí
28 Výrobních řetězců
Účinnost Teplota
OEM, Produktově řízené
E3Car 8 prac. balíčků 22 Demonstračních řešení
Distribuce energie
Účinnost Teplota Flexibilita
Inovace
3500 PM
Dojezd Efektivita
Monitorování
Sensory do rušeného prostředí Fuknčnost Účinnost Teplota
3 domény elektromobilu pokrývající Energie Baterie, super kapacitory, prodlužovače Pohony Auxiliary
dojezdu, rekuperace energie, připojení do sítí Měniče pro motor / generátory Zdroje energie
33 partnerů pokrývající výrobní řetězec Výzkum
Výroba
Prod. Germany Austria
France Italy
France Germany
OEM
Zapojení VUT v jednotlivých pracovních balíčcích VUT WP1
Definice cílových parametrů architektury elektroniky a elektrických komponent.
WP2
Specifikace a analýza požadavků výkonových součástí a elektronických modulů.
WP3
Vývoj a výzkum technologií součástek HV CMOS.
WP4
Vývoj napěťových měničů, elektronických modulů a inteligentního monitorovacího systému.
WP5
Realizace a integrace výkonových měničů a inteligentního monitorovacího systému.
WP7
Publikace a využití výstupů projektu.
Dodavatelský řetězec SC7 Dodavatelský řetězec 7 Trakční DC-AC měniče – založené na SiC součástkách VUT DC/AC modul měniče založený na CSIC-CNM SiC čipech s TNI-UCC pouzdřením
Partneři: VUT, CSIC-CNM, TNI-UCC
Dodavatelský řetězec SC7 Demonstrační výstup SC7: Pro demonstraci měniče budou použity nejnovější SiC součástky
od CSIC-CNM (pouzdřené v TNI-UCC) Demonstrace na systémové úrovni – výkon měniče závisí na parametrech vyvíjených SiC součástek • Netradiční koncepce výkonové části •potlačení efektu mrtvé doby (deadtime)
•minimalizace zvlnění výstupního napětí • Vysoká spínací frekvence •minimalizace šumu výstupu měniče •malé rozměry výstupního LC filtru •vysoký výkon výstupní části •ochrana efektu rychlé saturace • - nežádoucí kmity a oscilace
Partneři: VUT, CSIC-CNM, TNI-UCC
Moduly vyvíjeného SiC DC/AC trakčního měniče
Dodavatelský řetězec SC8 Dodavatelský řetězec 8 DC-DC bateriový měnič – založený na SiC součástkách DC/DC nabíjecí modul vyvinut pro použití v inteligentních nabíjecích sítích (e-grid) – založený na SiC součástkách (CSIC-CNM SiC čipy pouzdřené v TNIUCC)
Partneři: VUT, CSIC-CNM, TNI-UCC
Dodavatelský řetězec SC8 Demonstrační výstup SC8: Nabíječka trakčních baterií – využívající DC/DC měnič se SiC a
Cool-MOS tranzistory, modulární koncepce (moduly po 16kW) Demonstrace na systémové úrovni (testovací pracoviště VUT) SiC diode IDH15S120 INFINEON
UDC = 600V
i2A
ILA
i2B
ILB
U DC 2
U DC 2 COOL-MOS
Budič a řídicí jednotka pro 16 kW modul (vyvinuto na VUT)
Schéma výkonové části nabíjecího modulu (DC/DC měnič)
Partneři: VUT, CSIC-CNM, TNI-UCC
3xparallel SPW47N60CFD INFINEON
UOUT = 160V
IOUT = 100A
Dodavatelský řetězec SC8 Demonstrační výstup SC8
Partneři: VUT, CSIC-CNM, TNI-UCC
Sensorická síť s CAN sběrnicí Vlastnosti a funkce Snadné vytvoření velké a rychlé senzorické sítě
1Mbit komunikační rychlost Velké množství připojitelných senzorů (až do 4094 v jedné síti) Založeno na standardizované automobilové sběrnici CAN Snadná integrace vytvořeného řešení do různých automatizačních
prostředí Podpora různých typů komunikačních rozhraní
UART SPI I2 C
Podpora dvou základních napájecích úrovní senzorů 5V 3.3V Prioritní komunikační systém (nejdůležitější mají nejvyšší prioritu)
Aplikace senzorické sítě Řízení senzorů pro snímání důležitých parametrů elektrických vozidel (proud, napětí baterií atd.): Vyhodnocování a testování proudových snímačů : rozdílná výstupní rozhraní, napájení a logické úrovně. (E3Car)
Komunikační kanál 2
Řídicí jednotka #1
CAN
CAN
… Řídicí jednotky #2 - #29
UART/SPI/I2C/analog Sdílený konektor
Komunikační rozhraní senzoru
UART/SPI/I2C/analog Sdílený konektor
Komunikační kanál 1
Komunikační kanál 1
UART/SPI/I2C/analog Sdílený konektor
Komunikační rozhraní senzoru
Řídicí jednotka #30
Komunikační kanál 2
Komunikační rozhraní senzoru
CAN
CAN na USB převodník
UART/SPI/I2C/analog Sdílený konektor
Komunikační rozhraní senzoru
USB
Aplikační
Prezentační
Prezentační
Relační
Relační
Transportní
Modifikovaná CAN
Aplikační
CAN 2.0
Vytvořeny komunikační vrstvy dle ISO/OSI modelu Přidány síťová a transportní vrstva Vytvořen speciální komunikační protokol
ISO/OSI model
Architektura
Transportní
Síťová
Síťová
Datová komunikační
Datová komunikační
Fyzická
Fyzická
Libovolná délka datového
paketu až do 48 bytů QoS, kontrola chyb OSI Model Datové jednotky
Host Vrstvy
Data
Vrstva
7. Aplikační
Meziaplikační komunikace
6. Prezentační
Prezentace dat, šifrování, převod a zpracování dat
5. Relační Segmenty
4. Transportní
Média
Pakety
3. Síťová
Vrstvy
Rámce Bit
Funkce
2. Datová komunikační 1. Fyzická
Relace a udržení komunikace Vícebodové spojení, důvěryhodnost. Řízení toku Určení trasy a logické adresy
Fyzické adresování Média, signálový a bitový přenos
Přímé adresování senzorů Hromadné zprávy všem
připojeným senzorům komunikační rozhraní jsou galvanicky odděleny Navrženo pro teplotní rozsah -40 / +125° C
Realizace Aktuálně vyvíjené snímače pro elektromobily v projektu E3CAR
Proudový senzor firmy Tyndall
Proudové senzory firmy ST Microsystem
Proudový rozsah +- 1000A Rozhraní - analogové, Výstupní napětí -5 to +5V, 2 kanály, Snímací princip – magnetický s vysokým rozlišením.
Proudový rozsah +- 1000A Rozhraní
digitální, SPI,
Snímací princip – proudový bočník s vestavěným 2 x 16 bit ADC, snímá i napájecí napětí a teplotu.
Proudový rozsah +- 1,5A Rozhraní – analogové, rozsah výstupních napětí definován individuálně pro každou osu, Snímací princip – víceosý magnetický senzor.
Senzor 2
Proudový senzor firmy AMS
Senzor 1
Proudový rozsah +- 20A Rozhraní – analogové, rozsah výstupních napětí definován individuálně pro každou osu, Snímací princip – víceosý magnetický senzor.
Vti / VTT / Okmetic – inerciální snímače proudu
SPI komunikační rozhraní. Ve vývoji.
Všechny tyto senzory mohou být testovány a vyhodnocovány prostřednictvím senzorické sítě s CAN sběrnicí.
Vytvořený systém je připraven pro testování 20 sensorů
Zapojení VUT do dílčích výsledků SC # 5 Řízení motorů Specifikace, výzkum a vývoj více jádrových mikrokontrolérů.
SC # 6 Bezdrátové komunikační sítě Iimplementace bezdrátové komunikace, návrh a vývoj
programového vybavení pro bezdrátovou komunikace.
SC # 11A, B Vzdálená správa a monitoring
SC # 6 Bezdrátové komunikační sítě Komunikace založena na RF čipech IFAT
SC # 11 Vzdálená správa a monitorování Návrh a vývoj zobrazovací jednotky pro vzdálenou správu a monitorování s možností bezdrátové komunikace
EVs – Životní způsob – Nový životní styl Enjoy Life! Elektrická vozidla vs. konvenční spalování: CO: -99%, HC: -97%, NOx: -92%, CO2: -50%
Emise ->
www.e3car.eu
