Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Podzespoły elektryczne pojazdów samochodowych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EELT-2-109-IE-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Inżynieria elektryczna w pojazdach samochodowych
Kierunek:
Elektrotechnika
Semestr:
1
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Bień Andrzej (abien@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Zadaniem przedmiotu jest dostarczyć studentom wiedzę potrzebną do studiowania zagadnień dotyczących podstawowych zespołów elektrycznych występujących w pojazdach samochodowych, zwłaszcza napędów el.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna i rozumie zasady elektromechanicznego przetwarzania energii, umie sformułować równania stanu systemu elektromechanicznego, zna metody analityczne i numeryczne rozwiązania tych równań ELT2A_W05, ELT2A_W04, ELT2A_W01 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W002 Zna podstawowe własności układów mechanicznych oraz rozumie ich rolę i znaczenie w dynamice systemów elektromechanicznych ELT2A_W01 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W003 Zna rolę i znaczenie napędów elektrycznych w pojazdach samochodowych oraz ich modele. ELT2A_W05, ELT2A_W07, ELT2A_W03, ELT2A_W02, ELT2A_W01 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi wykorzystać modele dynamiczne napędów elektrycznych pomocniczych i trakcyjnych w pojazdach samochodowych do analizy ich własności. ELT2A_U05, ELT2A_U09 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_U002 Potrafi przeprowadzić identyfikację modeli napędów w oparciu o dokumentację techniczną oraz wyniki pomiarowe stanów ustalonych i przejściowych. ELT2A_U05, ELT2A_U09 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_U003 Potrafi ocenić stan zagrożeń wynikających z dynamiki procesów w napędach, przedstawić wyniki analizy w formie wniosków oraz zaproponować środki zaradcze. ELT2A_U03, ELT2A_U11 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Ma świadomość potrzeby traktowania podzespołów napędu elektrycznego jako elementów jednego systemu elektromechanicznego. ELT2A_K01 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 28 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna i rozumie zasady elektromechanicznego przetwarzania energii, umie sformułować równania stanu systemu elektromechanicznego, zna metody analityczne i numeryczne rozwiązania tych równań + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna podstawowe własności układów mechanicznych oraz rozumie ich rolę i znaczenie w dynamice systemów elektromechanicznych + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna rolę i znaczenie napędów elektrycznych w pojazdach samochodowych oraz ich modele. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi wykorzystać modele dynamiczne napędów elektrycznych pomocniczych i trakcyjnych w pojazdach samochodowych do analizy ich własności. + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi przeprowadzić identyfikację modeli napędów w oparciu o dokumentację techniczną oraz wyniki pomiarowe stanów ustalonych i przejściowych. + - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi ocenić stan zagrożeń wynikających z dynamiki procesów w napędach, przedstawić wyniki analizy w formie wniosków oraz zaproponować środki zaradcze. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość potrzeby traktowania podzespołów napędu elektrycznego jako elementów jednego systemu elektromechanicznego. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 109 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 7 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 44 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):
  1. Wprowadzenie, pojęcia wstępne.

    Rodzaje pojazdów samochodowych. Sterowanie, regulacja i transmisja danych – przegląd. Rodzaje, funkcje i zasada działania elementów zespołów elektrycznych w układach zapłonowych, wtryskowych, regulacji i sterowania dynamiki jazdy, bezpieczeństwa biernego, oraz układach zwiększających komfort jazdy.

  2. Obwody elektryczne i magnetyczne

    Liniowe obwody elektryczne i magnetyczne oraz ich własności. Magnesy trwałe.
    Transformatory. Wpływ nieliniowości.

  3. Układy mechaniczne.

    Modele i opis układów. Obciążenia przy wymuszeniach udarowych i oscylacyjnych. Wpływ parametrów i topologii układu na obciążenia. Elementy teorii drgań. Wyznaczanie częstości drgań własnych. Zjawisko rezonansu. Redukcja złożonego układu mechanicznego do układu o dwóch stopniach swobody. Wpływ nieliniowości.

  4. Modelowanie systemów elektromechanicznych.

    Pojazd samochodowy jako system elektromechaniczny. Modele obwodowe, polowo-obwodowe i polowe. Przykłady modeli FEM. Zasady elektromechanicznego przetwarzania energii. Metoda zmiennych stanu. Formułowanie równań stanu przy pomocy formalizmu Eulera-Lagrange’a. Stany nieustalone i ustalone. Linearyzacja, rozwiązanie liniowych równań stanu, stabilność. Modele obwodowe układu mechanicznego oraz elektrycznego napędu. Sprzężenie zwrotne. Przykłady modelowania. Analiza i symulacja w Matlab-SIMULINK.

  5. Wyznaczanie parametrów modeli obwodowych.

    Metody obliczeniowe i pomiarowo-obliczeniowe. Metoda regresji liniowej i nieliniowej.

  6. Sensory.

    Elementy generowania i magazynowania energii elektrycznej, elementy pomiaru napięcia, prądu, położenia, przemieszczenia, prędkości, przyspieszenia, temperatury, ciśnienia – przegląd.

  7. Napędy pomocnicze w pojeździe samochodowym.

    Alternatory i rozruszniki. Silniki napędów pomocniczych: prądu stałego z magnesami trwałymi komutatorowe (PMDC) i bezszczotkowe (BLDC, BLAC), krokowe – rodzaje, zasada działania, zasilanie i własności.

  8. Napęd główny.

    Napęd trakcyjny samochodów hybrydowych i elektrycznych. Silniki napędowe: indukcyjne, synchroniczne z magnesami trwałymi (SPMSM, IPMSM), reluktancyjne (SRM).

  9. Przetworniki energoelektryczne.

    Przetworniki energoelektroniczne stosowane do zasilania silników elektrycznych.

  10. Podstawy automatyki napędu.

    Regulacja momentu elektromagnetycznego. Budowa układów regulacji. Zasady sterowania.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):
  1. Wprowadzenie

    Wprowadzenie. Repetytorium z zakresu obliczeń w środowisku Matlab i Matlab-Simulink.

  2. Układy mechaniczne (UM)

    Liniowe układy mechaniczne – własności układów rzędu I-go i II-go. Redukcja złożonego układu do układu rzędu II-go. Układy z przekładniami. Częstości drgań własnych. Modelowanie UM w środowisku Matlab-Simulink. Wymuszenia udarowe i oscylacyjne. Obciążenia elementów układu i wpływ jego parametrów. Zjawisko rezonansu. Wpływ nieliniowości.

  3. Dynamika napędu z maszyną indukcyjną

    Pomiary, identyfikacja z wykorzystaniem regresji nieliniowej i weryfikacja modelu dynamicznego silnika indukcyjnego. Modelowanie i analiza symulacyjna w Matlab-Simulink. Uwzględnienie układu mechanicznego.

  4. Dynamika napędu z maszyną prądu stałego

    Pomiary, identyfikacja z wykorzystaniem regresji liniowej i weryfikacja modelu dynamicznego maszyny prądu stałego. Modelowanie i analiza symulacyjna w Matlab-Simulink. Pomiary do wyznaczania własności i modelowanie maszyny prądu stałego z magnesami trwałymi.

  5. Podstawy napędów trakcyjnych.

    Podstawowe charakterystyki, regulacja silnika indukcyjnego z wykorzystaniem falownika, pomiary i analiza symulacyjna w środowisku Matlab-Simulink w zastosowaniu do pojazdów samochodowych, w oparciu o napęd pojazdu TESLA MODEL S P85.

  6. Napędy pomocnicze: silnik BLDC – sterowanie prędkością i położeniem.

    Pomiary silnika BLDC w stanie pracy. Analiza własności oraz modelowanie w środowisku Matlab-Simulink.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Uczęszczanie na zajęcia. Pozytywne oceny z ćwiczeń laboratoryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena z laboratorium jest średnią ocen ćwiczeń laboratoryjnych.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest pozytywna ocena z laboratorium.
Ocena z egzaminu jest zgodna z regulaminem studiów
Ocena końcowa jest pozytywna, gdy pozytywna jest ocena z egzaminu.
Ocena końcowa jest zgodna z obowiązującą skalą ocen jako najbliższa średniej ważonej ocen z egzaminu (waga 2) i laboratorium (waga 1), z zaokrągleniem w kierunku oceny z egzaminu.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Uzgodniony z prowadzącym zajęcia.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw matematyki, fizyki, teorii obwodów, maszyn elektrycznych i oprogramowania Matlab.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Meisel J.: „Zasady elektromechanicznego przetwarzania energii”, WNT, W-wa, 1966 (tłum. z ang.)
2. Cannon R.H.: „Dynamika układów fizycznych”, WNT, 1973, W-wa (tłum. z ang.)
3. Engel.J., Giergiel J. :“Mechanika – Dynamika”. Wydawnictwa AGH, 1998
4. Osowski S., „Modelowanie układów dynamicznych z zastosowaniem języka Simulink”, Oficyna Wyd. Pol. Warsz., Warszawa, 1999.
5. Matlab-Simulink Help (w tym opis i definicje modeli maszyn elektrycznych w SimPowerSystems toolbox)
6. K. Mańczak. „Metody identyfikacji wielowymiarowych obiektów sterowania”, wyd. 2 Warszawa : W.N.T. 1979 (1971)
7. Jażdżyński W.: „Projektowanie maszyn elektrycznych i identyfikacja ich modeli z wykorzystaniem optymalizacji wielokryterialnej”, Wydawnictwa AGH, seria „Rozprawy i Monografie” nr.28, Kraków 1995.
8. Dahlquist G., Bjorck A. „Metody numeryczne”. PWN, Warszawa, 1983
9. Sieklucki G. " Automatyka napędu". Kraków: Wydawnictwa AGH, 2009.
10. Sieklucki G., Bisztyga B., Zdrojewski A., Orzechowski T., Sykulski R.: „Modele i zasady sterowania napędami elektrycznymi”. Wydawnictwa AGH, Kraków 2014.
11. Herner A., Riehl H.J. „Elektrotechnika i elektronika w pojazdach samochodowych”. WKiŁ. Wyd.11, tłum. Z niem. Warszawa 2014.
12. Dudzikowski I, Ciurys M.: „ Komutatorowe i bezszczotkowe maszyny elektryczne wzbudzane magnesami trwałymi”. Oficyna wyd. Pol. Wrocławskiej, Wrocław 2011.
13. Boldea I., Nasar S.A.: “Electric Drives”. CRC Press 2005 (dostępna: https://www.crcpress.com/Electric-Drives-Second-Edition/Boldea-Nasar-Boldea-Nasar/9780849342202)
14. Kwang Hee Nam,: AC Motor Control and Electrical Vehicle Applications, 2010, Taylor&Francis Group, CRC Press.
15. Ali Emadi, : Handbook of Automotive Power Electronics and Motor Drives, 2005, Taylor&Francis Group, CRC Press.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Jażdżyński, W. Determining the Parameters of a Synchronous Motor Model from Test with the Help of Muilticriterial Optimisation. Proceedings of International Conference on the Evolution and Modern Aspects of Synchronous Machines SM’100, Zurich, Switzerland, 1991, s.65-71.
2. Jażdżyński, W. A Search for an Optimal 3-Phase Induction Motor Designed for AC Motor Traction. Proceedings of the International Symposium on Technological Innovation in Guided Transport, ITTG93, Lille, France, 29-30 September 1993, s.477-484.
3. Jażdżyński, W. Nonstationary Models of Induction Motors and their Identification with the Help of Multicriterial Optimisation. Proceedings of the International Conference on Electrical Machines ICEM’96, vol.III, Vigo, Spain, 1996, s.40-45.
4. W. Jazdzynski.: Maximum-Output Induction Motors With Die-Cast Copper Cage. Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion. SPEEDAM 2004, Capri, Italy, 16-18 June, paper A138.
5. W. Jażdżyński,: Optimum designed induction motors with die-cast aluminium and copper cages – a comparative study. Proceedings of the International Conference on Electrical Machines ICEM 2006,Chania, Greece, 2-5 September 2006, paper 464, CD-ROM issue.
6. Wieslaw Jazdzynski, Michal Majchrowicz: An Approach to Find an Optimum Designed SRM for Electric Vehicle Drive. Proceedings of the International Conference on Electrical Machines ICEM 2008, Vilamoura, Portugal, September 6-9, 2008, paper 1391,CD ROM issue.
7. W. Jażdżyński, M. Bajek: Modeling and Bi-Criterial Optimization of a Line Start Permanent Magnet Synchronous Machine to Find an IE4 Class High-Efficiency Motor. Proceedings of the International Conference on Electrical Machines ICEM 2010, Rome, Italy, September 6-8, 2010, paper RF-002232, pp.1-6.
8. W.Jażdżyński, M.Bajek. A comparison of operation properties of a high-efficiency squirrel-cage induction motor and LSPMSM. Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Seria: Studia i Materiały nr.32, tom 1, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2012, str. 238-243.
9. W. Jażdżyński, M.Majchrowicz: Searching for an optimal switched reluctance motor design. Archives of Electrical Engineering ; ISSN 0004-0746. — Tytuł poprz.: Archiwum Elektrotechniki. — 2014 vol. 63 iss. 4, s. 667–682. — Bibliogr. s. 681–682, Abstr.
10. G. Sieklucki, R. Sykulski, T. Orzechowski: Wykorzystanie enkodera inkrementalnego w sterowaniu DFOC silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi (PMSM). Przeglad Elektrotechniczny 2010 R. 86 nr 3 s. 216–220.
11. G. Sieklucki: Analysis of the transfer-function models of electric drives with controlled voltage source Przegląd Elektrotechniczny 2012 R. 88 nr 7a, s. 250–255.
12. Pracownik, G. Sieklucki, M. Tondos: Optimization of a digital controller and observer in a two-mass system – the LQ problem. Przegląd Elektrotechniczny 2012 R. 88 nr 2, s. 341–348.

Informacje dodatkowe:

Brak