BME VIK - Járművek villamosenergia menedzsmentje

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Kárpáti Attila,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék:
Dr. Kárpáti Attila Kerekes Sándor	Egyetemi docens Egy . adjunktus	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Analóg, digitális és teljesítményelektronika elemei és áramkörei, méréstechnika, elektromágneses terek, beágyazott rendszerek.

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

NEM KépzésLétezik("5N-08") VAGY
NEM KépzésLétezik("5N-A8") VAGY
NEM KépzésLétezik("5N-M8")

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:
Kötelező: BMEVIHIA205 Elektronika 1 és BMEVIAUA300 Elektronika 2.

7. A tantárgy célkitűzése Komplex tárgyként integrálja a BSc és az MsC szinten tanult elektronikai ismereteket, bővíti a teljesítményelektronikai alapokat, s ennek alapján feldolgozza a járművek fedélzeti villamos energia előállításának, tárolásának, elosztásának, külső töltési megoldásainak szokásos és jövőbeni megoldásait. Kiemelten kezeli a DC-DC konverterek alkalmazását.

A rendszerek üzembiztos, jól kondicionált, koordinált működéséhez szükséges management és monitoring rendszerek hardveres és szoftveres megoldásain keresztül egyedi és a teljes jármű fedélzeti villamos energiarendszer felügyeletében ad ismereteket..

8. A tantárgy részletes tematikája

1. Teljesítményelektronika szerepe a modern járművekben. Villamosenergia átalakítása a jármű fedélzetén. A járművekben alkalmazott konverterek alapstruktúrái.

2. A járművek villamosenergia ellátásának hálózata. Hálózati topológiák, feszültségszintek. Alkalmazott feszültségek a járművekben. Hálózatok (14/42V, nagyobb feszültségszintek).

3. Járműelektronika energiaellátásának követelményei. Hagyományos energia elosztás illetve buszrendszerek kialakítása, jellemzői. Teljesítményelektronikai egység, mint beavatkozó (pl. világításnál)

4. Gépjárművekben alkalmazott kábelek tulajdonságai – Villamos energia átvitelére, információ átvitelére (+energia). Hálózatok védelme, feszültségmentesítés, csatlakozások. Védelmek hagyományos eszközökkel (olvadó biztosítók, túlfeszültség, zavarvédelem).

5. Elektromágneses kompatibilitás a járműben és a jármű környezetével. Az elektromágneses zavarforrások kiküszöbölése vagy hatásának csökkentése, a zavarok terjedésének megakadályozása. Korszerű túláram és túlfeszültségvédelmi megoldások. Kapcsolások ábrázolása.

6. Fedélzeti villamosenergia management. – villamosenergia előállítás és tárolás felügyeleti rendszerének stratégiái. Heurisztikus és optimális szabályozási stratégiák.

7. Fedélzeti villamosenergia ellátás biztonsága, gazdaságossága. Alrendszerek és a teljes rendszer hatásfoka. Fedélzeti villamosenergia tárolók típusai és fő tulajdonságai felügyeleti, karbantartási szempontokból.

8. A fedélzeti villamosenergia rendszer alrendszereinek szabályozási tulajdonságai, kvázistatikus és dinamikus modelljük. (akkumulátor, ultrakapacitás, tüzelőanyagcella, reformer, generátor). Villamosenergia management rendszer szimulációja.

9. Nagyáramú konverterek kialakításának struktúrái. Fedélzeti villamosenergia management rendszer érzékelői és beavatkozói. Nagyáramú érzékelés. Információ átvitel az egyes rendszerek között. Buszrendszerek alkalmazása a jármű villamosenergia felügyeleti rendszereinél.

10. Járművekben alkalmazott akkumulátorok managementje. Optimális üzemvitel és élettartam szempontjai. Felügyeletet és védelmet ellátó megoldások, integrált áramkörök. Felügyeleti stratégiák. Felügyeleti IC-k programozása és kommunikációja.

11. Ultrakapacitások managementje. Optimális üzemvitel és élettartam szempontjai. Felügyeleti stratégiák. Ultrakapacitást kiszolgáló DC-DC konverterek felépítésének teljesítményelektronikai szempontjai. Nagyáramú MOSFET alkalmazások.

12. Tüzelőanyag cellák teljesítményének szabályozása, a szabályozás megvalósításának teljesítményelektronikai szempontjai. Tüzelőanyagcella és kiszolgáló rendszer management és monitoring.

13. Akkumulátorok, tüzelőanyagcellák és ultrakapacitások együttes üzeme. Követelmények. Műszaki, gazdasági és biztonsági előnyök, hátrányok. Kompakt teljesítményelektronikai egység kialakításának lehetőségei és előnyei. Termikus szempontok.

14. Villamosenergia ellátás (utánpótlás) külső forrásból. Akkumulátor és ultrakapacitás töltők. Villamosenergia vételezés megoldásai járműveknél. Automatikus töltési megoldások Automatikus töltési és fizetési megoldások. Villamos balesetek kockázata járműveknél.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadásokon, valamint a tematikában felsorolt területekből kiadott önálló téma feldolgozása alapján - konzultációkon. Az előadásokat kiegészítik számítási gyakorlatok, számítógépes szimulációk és programozás, valamint konverterek laboratóriumi vizsgálata.

10. Követelmények

Az aláírás megszerzésének feltétele:

a. , A szorgalmi időszakban: az órarend szerinti foglalkozások 70%-án való részvétel.

A kijelölt önálló feladat min. 3 konzultációján való részvétel – a feladat időarányos kidolgozásával. A konzultációkat követően a korrigált feladat beadása a 12. héten. A beadott feladat - amennyiben nem elfogadható – a 14.hét végéig egy alkalommal javítható.

b., A vizsgaidőszakban: írásbeli és szóbeli vizsga.

Vizsga. Érdemjegy az önálló feladat és a vizsgaidőszakban írt vizsgadolgozat alapján történik. A dolgozatírás időtartama 90 perc. Az írásbelin elérhető pontszám 60 pont. Eredménytelen a vizsgadolgozat, ha a megszerezhető pontszámnak legalább a 40 %-át nem érte el. Az elfogadott évközi önálló feladat – a vizsgán szóbelivel kiegészítve 16-40 pont között kerül beszámításra.

Érdemjegy megajánlás az elért pontszámok alapján:

0-39 elégtelen (1),

40-55 elégséges (2),

56-70 közepes (3),

71-85 jó (4),

86-100 jeles (5)

11. Pótlási lehetőségek

A TVSZ érvényes előírásai szerint.

12. Konzultációs lehetőségek Órák előtt és után, továbbá a tanszéken, egyeztetés szerint.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom · Ali Emadi: „Handbook of Automotive Power Electronics and Motor Drives“, , Taylor & Francis 2005, CRC Press, ISBM 0824723619

· Michel Broussely, Gianfranco Pistoia: „Industrial Applications of Batteries: From Cars to Aerospace and Energy Storage“ Elsevier, 2007, ISBN 0444521607

· M. Ehsani, Y. Gao, S. E. Gay, and A. Emadi: „Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory, and Design”, Boca Raton, FL: CRC Press, ISBN: 0-8493-3154-4, Dec. 2004.

· U.Kiencke-L.Nielsen:„Automotive Control Systems”, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg 2005. ISBN 3-540-23139-0

· L.Guzella-A.Sciarretta:„Vehicle Propulsion Systems”, Springer-Verlag Berlin-Heidelberg 2005. ISBN 3-540-25195-2

· Jürgen Valldorf.Wolfgang Gessner: „Advanced Microsystems for Automotive Applications“, Springer 2006 ISBN 3540334092

· C. C. Chan, K. T. Chau: „Modern Electric Vehicle Technology” OxfordUniversity Press, ISBN 0198504160

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	18
Felkészülés zárthelyire	14
Házi feladat elkészítése	14
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés	18
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék:
Dr. Kárpáti Attila	Egyetemi docens	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Kerekes Sándor	Egyetemi adjunktus	Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék