Laboratorija za dinamička ispitivanja motora i hibridnih pogonskih sistema

Oblast istraživanja

Prateći trendove razvoja pogonskih sistema, pre svega u putničkom i teretnom saobraćaju, Katedra za motore je 2010. godine prva na teritoriji Jugoistočne Evrope u obrazovni program na Osnovnim akademskim studijama (OAS) uvela kurs posebno namenjen izučavanju hibridnih pogonskih sistema, a u toku projektnog ciklusa 2011–2015 obezbedila i deo neophodne laboratorijske opreme za formiranje prve laboratorije za ispitivanje hibridnih pogonskih sistema. Projektne aktivnosti su realizovane za oblast primene hibridnih pogonskih sistema kod vozila javnog prevoza i komunalnih službi, ali su iz realizacije projekta proizašla i rešenja za hibridni pogon vozila u taksi prevozu i rešenja za primenu mikro-hibrida (sistem kreni-stani).

Oprema i metodologija za laboratorijska ispitivanja

Laboratorijska ispitivanja hibridnih pogonskih sistema oslanjaju se na realizaciju dinamičkih voznih ciklusa u kojima se eksperimentalno prate:

  • Radni parametri motora SUS kao osnovne komponente sistema (snaga, obrtni moment, potrošnja goriva, rad sistema za kondicioniranje motorskih fluida, itd.);
  • Električni parametri i termičko stanje električnih mašina (motor/generator), električni parametri i termičko stanje baterijske sekcije;
  • Rad pratećih sistema (strujni DC/DC DC/AC pretvarači, sistemi za punjenje i sl.).

Ispitivanja se sprovode na posebno opremljenom probnom stolu koji omogućava ugradnju svih elemenata hibridnog pogonskog sistema i neophodne zaštitne komore za smeštaj baterije. Ispitivanja se sprovode u prethodno programiranim dinamičkim voznim ciklusima. Programiranje profila radnih režima, automatizacija izvođenja ciklusa i bezbednosne funkcije za zaštitu motora, električnih uređaja i merne opreme programiraju se u okruženju AVL Cameo i NI LabVIEW, a ciklus se izvodi na asinhronoj aktivnoj kočnici Rotronics Dynosens/Schorch nominalne snage 300 kW i obrtnog momenta do 700 Nm. Laboratorijska ispitivanja se mogu sprovesti na paralelnom ili serijskom hibridnom pogonskom sistemu namenjenom putničkim i SUV vozilima segmenta A, B, C i D.

dinamicka-ispitivanja-hibridi-2

Laboratorija za ispitivanje hibridnih pogonskih sistema – šema laboratorijske instalacije za istraživanje paralelnog hibridnog pogonskog sistema.

Ispitivanja mogu biti sprovedena u bilo kom od standardnih referentnih voznih ciklusa, npr. NEDC, FTP-75, WLTC ili reprodukcijom voznog ciklusa koji je dobijen tokom terenskih merenja. Za merenja se koriste digitalni akvizicioni sistemi na platformi National Instruments PXI i Compact RIO. Visoka tačnost i ponovljivost merenja snage i obrtnog momenta oslanja se na sisteme za merenje sile i obrtnog momenta HBM (Hottinger Baldwin Messtechnik) i sopstvene sisteme za kalibraciju sertifikovane u skladu sa DKD (Deutscher Kalibrierdienst).

Oprema i metodologija za vanlaboratorijska ispitivanja

Istraživanja i primena hibridnih pogonskih sistema oslanjaju se na eksperimentalna istraživanja i putna ispitivanja konvencionalnih motora kao glavne komponente sistema. Ovaj segment eksperimentalnog rada obavlja se u realnim, vanlaboratorijskim uslovima sa ciljem da se prikupe potrebni podaci o realnom voznom ciklusu i radnim režimima motora koji se u eksploataciji koriste. Rezultati ovih ispitivanja koriste se za komparativnu analizu i kalibraciju numeričkih simulacionih modela hibridnog pogonskog sistema. Laboratorija je opremljena modularnim digitalnim akvizicionim sistemom na platformi National Instruments CompactRIO koji je posebno prilagođen terenskim ispitivanjima. Sistem omogućava tri ključne funkcije sa kontinualnim snimanjem:

  • Praćenje trenutne pozicije vozila (GPS senzor visoke rezolucije);
  • Praćenje radnih parametara motora preko CAN mreže;
  • Praćenje radnih parametara prenosnika preko CAN mreže.

Za automatizaciju procesa ispitivanja razvijen je poseban program (platforma National Instruments LabView), a za postprocesiranje mernih parametara koriste se posebno razvijeni numerički algoritmi, među kojima se posebno izdvaja metodologija merenja i korekcije potrošnje goriva neinvazivnom metodom koja je verifikovana dinamičkim ispitivanjima u laboratorijskim uslovima.

Akvizicioni sistem za vanlaboratorijska ispitivanja pogonskih sistema National Instruments NI/CompactRIO.

Laboratorija i studenti

Od 2011. god. Katedra za motore prva uvodi u nastavu kurs iz HPS na nivou osnovnih akademskih studija (OAS). Od 2015. godine, kao rezultat projektnih istraživanja (TR35042), u obrazovnom programu Katedre za motore nalaze se i dva specijalizovana izborna kursa kojim se studenti Master akademskih studija (MAS) uvode u specifične metode projektovanja i optimizacije hibridnih pogonskih sistema. Na taj način Katedra za motore se svrstala u red malobrojnih univerzitetskih laboratorija u Evropi koja sistemski i organizovano izučava problematiku hibridnog pogona, kako na teorijskom, tako i na eksperimentalnom, praktičnom nivou. U nastavi se, pored kapaciteta laboratorije 46 u kojoj je smeštena oprema za dinamička ispitivanja, koriste i kapaciteti Laboratorije za razvoj simulacionih modela (LISI) sa alatima za numeričke simulacije iz programa AVL AST Cruise, kao i razvojna platforma National Instruments NI LabVIEW i NI DIAdem.