Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η καταγραφή των κυριότερων σύγχρονων τεχνολογιών που η εταιρεία ΕΡΓΟΣΕ εφαρμόζει στο νέο σιδηροδρομικό δίκτυο το οποίο εγκαθίσται στον ελληνικό χώρο καθώς και τη μελέτη της δομής του ηλεκτροκινητηρίου συστήματος που είναι εξοπλισμένοι όλοι οι συρμοί που θα το διατρέχουν. Με χρήση των στοιχείων που δόθηκαν από την εταιρεία ΕΡΓΟΣΕ και με χρήση του λογισμικού πακέτου MATLAB/SIMULINK έγινε η εξομοίωση του ηλεκτροκινητηρίου συστήματος και έτσι κατέστη δυνατή η διατύπωση συμπερασμάτων για τα κυριότερα υποσυστήματα από τα οποία αποτελείται. Η χρήση πραγματικών τιμών για τα περισσότερα από τα μεγέθη που υπεισέρχονται στην εξομοίωση καθιστούν τη μελέτη και τα αποτελέσματα όσο το δυνατόν πιο αληθή και κοντά στην πραγματικότητα. Επίσης κατέστη δυνατή η καταγραφή πολλών πληροφοριών πάνω στις σύγχρονες τεχνολογίες των ηλεκτροκίνητων συρμών και του σιδηροδρομικού δικτύου που μπορούν να αποτελέσουν έναυσμα για περαιτέρω αξιοποίηση τους από μελλοντικούς ενδιαφερόμενους. / The object of this work is at first to collect the material that has to do with all the contemporary technologies that ERGOSE uses in the new railroad that is being installed in Greece and secondly the study of the system of electromotion that is installed in every train on this railroads. Based on the material of ERGOSE company and with the use of program Matlab/Simulink the simulation of the whole system of electromotion in trains became a reality.The datas are real so the results of the simulation are very close to the reality. Also the material has a lot of information about all the contemporary technologies and gives the opportunity of the creation of other thesis in the future

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη θεωρητική ανάλυση και προσομοίωση διάταξης φόρτισης ηλεκτροχημικών συσσωρευτών για ηλεκτροκίνητο όχημα καθώς και την κατασκευή της για την πειραματική απόδειξη της ορθής λειτουργίας της. / This thesis deals with the theoritical analysis and simulation of power supply for electric vehicle and the construction for experimental evidence for the proper functioning of the power supply.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της κατασκευής και την ανάπτυξη ενός πειραματικού οχήματος πόλης με ενεργό διαφορικό ηλεκτροκινητήριο σύστημα. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η μελέτη του ακριβούς ελέγχου της κίνησης των κινητήριων τροχών του οχήματος κατασκευάζοντας ένα ηλεκτρονικό διαφορικό. Ταυτόχρονα αναπτύχθηκε σύστημα παρακολούθησης συσσωρευτών. Αρχικά εξετάζεται η λειτουργία του μηχανικού διαφορικού και τω εφαρμογών του. Παρουσιάζονται μερικοί τύποι μηχανικών διαφορικών και αντίστοιχα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που τους συνοδεύουν. Ακολουθεί η μελέτη της συμπεριφοράς της τροχιάς του άξονα κίνησης με τις χαρακτηριστικές εξισώσεις που περιγράφουν τις ταχύτητες των κινητήριων τροχών. Παράλληλα εξετάζονται οι μέθοδοι αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας στα ηλεκτροκίνητα μέσα μεταφοράς. Γίνεται εκτενής παρουσίαση του τρόπου λειτουργίας και των τύπων των συσσωρευτών καθώς και των συστημάτων παρακολούθησης και ελέγχου τους. Στη συνέχεια προσδιορίζονται οι προδιαγραφές του ηλεκτροκίνητου οχήματος και γίνεται μελέτη και υπολογισμός του απαραίτητου ηλεκτρικού και ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Προσδιορίζεται η απαραίτητη ισχύς του κινητήριου συστήματος και η αναγκαία η ισχύς των συσσωρευτών. Σύμφωνα με τις προδιαγραφές προκύπτει και η κατάλληλη χωρητικότητα των συσσωρευτών καθώς επίσης και η διάταξή τους. Το επόμενο βήμα είναι η μελέτη και ανάπτυξη της κατασκευής των τυπωμένων κυκλωμάτων που θα ελέγχουν και θα παρακολουθούν το ηλεκτροκινητήριο σύστημα. Ακολουθεί η εγκατάσταση των συσσωρευτών, των δύο κινητήριων συστημάτων και των περιφερειακών εξαρτημάτων του οχήματος. Τέλος ακολουθούν οι πειραματικές μετρήσεις και η μελέτη της συμπεριφοράς του οχήματος μετά την εγκατάσταση του νέου συστήματος και η αξιολόγηση των θεωρητικών υπολογισμών. / This thesis deals with the study of construction and development of an experimental city vehicle with active differential electric powertrain. The work took place at the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering, University of Patras. The aim is to study the precise control of motion of the drive wheels of the vehicle by manufacturing an electronic differential. Also, a battery monitoring system has been developed. First of all, the mechanical differential and its applications are studied. There are presented some types of mechanical differentials and their corresponding advantages and disadvantages. Also, the trajectory of the drive shaft is analyzed with the characteristic equations that describe the speed of the drive wheels. Additionally, the methods of storing electrical energy in electric transportation are examined. Various types of batteries are presented and operation as well as monitoring and management systems. Moreover, there are determined the specifications of the electric vehicle and then the necessary electrical and electronic equipment is studied and calculated. The required power of the drive system and the necessary power of the batteries are determined. According to the specifications, the capacity of the battery stack is calculated as well as the arrangement of the cells. The next step is the development of the printed circuit boards that control and monitor the electric powertrain. The installation of the batteries, the two drive systems and peripheral components of the vehicle are clearly presented. Finally, measurements of the electronic systems during testing are presented as well as the macroscopic values, followed by and an evaluation of the theoretical calculations.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή διάταξης για τον έλεγχο κινητήρα ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος με στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Κύριος σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η κατασκευή ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος που θα μας επιτρέψουν τον έλεγχο της τάσης διέγερσης και της τάσης τυμπάνου σε μια μηχανή Συνεχούς Ρεύματος ξένης διέγερσης. Απώτερος στόχος είναι η πειραματική επιβεβαίωση της θεωρίας που αναπτύχθηκε στη διδακτορική διατριβή του Ε. Ρίκου, «Μέθοδοι Εξοικονόμησης Ενέργειας σε Ηλεκτροκίνητα Οχήματα», Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών, Πάτρα 2005. Αρχικά εξετάζονται οι σχέσεις που περιγράφουν τις απώλειες ισχύος που παράγονται κατά τη λειτουργία του ηλεκτροκίνητου οχήματος, καθώς και το πώς μεταβάλλονται αυτές συναρτήσει δύο μεγεθών: του λόγου μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων λ και της μαγνητικής ροής στον κινητήρα CΦ. Όπως αναφέρθηκε, ο κινητήρας με τον οποίο γίνεται η μελέτη είναι κινητήρας συνεχούς ρεύματος, τα αποτελέσματα όμως μπορούν να επεκταθούν και για άλλα είδη κινητήρα, όπως σε τριφασικό ασύγχρονο τροφοδοτούμενο από αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενο μέσω της μεθόδου του διανυσματικού ελέγχου. Στη συνέχεια προσδιορίζεται νόμος ελέγχου της μαγνητικής ροής και του λόγου μετάδοσης στο κιβώτιο έτσι ώστε να πετυχαίνουμε τη μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση ενέργειας. Οι βέλτιστες τιμές της μαγνητικής ροής και του λόγου μετάδοσης στο κιβώτιο είναι συναρτήσεις της ταχύτητας του οχήματος και της δύναμης που αυτό δέχεται. Το επόμενο βήμα είναι η επιβεβαίωση της θεωρητικής μελέτης μέσω προσομοίωσης, η οποία γίνεται σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Τέλος, μελετάται και κατασκευάζεται στο εργαστήριο η πειραματική διάταξη, με τη χρήση της οποίας διεξάγονται μετρήσεις για την επιβεβαίωση και αξιολόγηση της θεωρητικής μελέτης. / This degree thesis the design discourse the analysis and manufacture of a device for controlling an electric vehicle motor in order to save energy. The work was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering, School of Engineering, University of Patras. The main purpose of this work is the construction of power electronic converters that will allow us to control the excitation voltage and the armature voltage of a separate excitation Direct Current Machine. The ultimate goal is the experimental confirmation of the theory developed in the doctoral thesis of E. Ricos, “Methods of Energy Saving in Electric Vehicles”, University of Patras, Department of Electrical and Computer Engineering, Patras 2005. Initially, we consider the relations describing the power losses generated during the operation of an electric vehicle, and how they vary according to two sizes: the gear ratio λ, and the magnetic flux CΦ of the motor. As mentioned, the engine of making this study is a DC motor, but the results can be extended to other types of motors such as asynchronous three-phase voltage supplied from inverter controlled by the method of vector control. Then, we determine control laws for the magnetic flux and the transmission ratio in the gearbox so that we achieve maximum energy savings. The best values of magnetic flux and the transmission ratio in the box are expected to be functions of the vehicle speed and the force under which the vehicle is subjected. The next step is to confirm the theory by computer simulation, which takes place in an environment of Matlab/Simulink environment. Finally, the design and manufacturing of the laboratory experimental set-up is being studied, in order to carry out the measurements required to confirm and evaluate the theory.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη διερεύνηση μεθόδου εξοικονόμησης ενέργειας σε ηλεκτροκίνητο όχημα, μέσω ελέγχου του κινηητήρα για την ελαχιστοποίηση των απωλειών του ηλεκτροκινητήριου συστήματος. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, το ηλεκτροκινητήριο σύστημα αποτελείται από ασύγχρονο τριφασικό κινητήρα οδηγούμενο. από αντιστροφέα τάσης, ο οποίος τροφοδοτείται από συσσωρευτές. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η ανάπτυξη της μεθόδου εξοικονόμησης ενέργειας σε ηλεκτροκίνητο όχημα, μέσω ελαχιστοποίησης των απωλειών του συστήματος. Η ελαχιστοποίηση των απωλειών υλοποιείται μεταβάλλοντας τη μαγνητική ροή διακένου του ασύγχρονου κινητήρα και το λόγο μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων. Απώτερος στόχος είναι η επέκταση της μεθόδου ελαχιστοποίησης των απωλειών του ηλεκτροκινητήριου συστήματος που αναπτύχθηκε στη διδακτορική διατριβή του Ε.Ρίκου, "Μέθοδοι Εξοικονόμησης Ενέργειας σε Ηλεκτροκίνητα Οχήματα". Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών, Πάτρα 2005, στην περίπτωση κινητήριου συστήματος με ασύγχρονο τριφασικό κινητήρα και αντιστροφέα και επιβεβαίωση της αποτελεσματικότητάς της σε θεωρητικό επίπεδο, επίπεδο προσομοίωσης και πειραματικό. Αρχικά, εξετάζονται οι σχέσεις που περιγράφουν τις απώλειες ισχύος που παράγονται κατά τη λειτουργία του ηλεκτροκίνητου οχήματος, καθώς και η εξάρτησή τους από τη μαγνητική ροή διακένου και το λόγο μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων. Στη συνέχεια, δείχνεται με γραφικό τρόπο η δυνατότητα ελαχιστοποίησης των απωλειών του συστήματος με τη μεταβολή της μαγνητικής ροής διακένου και του λόγου μετάδοσης για δεδομένες μόνιμες καταστάσης λειτουργίας (ταχύτητα και δύναμη στους τροχούς του οχήματος). Το επόμενο βήμα είναι η επιβεβαίωση της θεωρητικής μελέτης μέσω προσομοίωσης η οποία γίνεται σε περιβάλλον Matlab/ Simulink. Τέλος, κατασκευάζονται στο εργαστήριο πειραματική διάταξη με χρήση της οποίας διεξάγονται μετρήσεις για την επιβεβαίωση και αξιολόγηση της θεωρητικής μελέτης. / This diploma thesis discourses the analysis of an energy saving method in an electrically powered vehicle by control of the electric motor for the loss minimization of the electromotion system. In this case, the electromotion system consists of an induction motor, driven by a voltage inverter which is fed by batteries. This project was based in the Laboratory of Electromechanincal Energy Conversion of School of Engineering of University of Patras. The objective of this project is the development of the method for energy saving in an electrically powered vehicle, through system losses minimization. The loss minimization is carried out by controlling motor air-gap magnetic flux and gear ratio. The aim of the project is the extension of the electromotion system loss minimization method which was developed in the doctoral thesis of Evangelos Rikos, "Methods of energy saving in electric vehicles", University of Patras, department of Electrical and Computer Engineering, Patras 2005 for the case of a three phase induction motor and inverter electric drive, as well as the confirmation of its effectiveness in theoretical level, simulation and experimental level. At first, an analysis of the equations that describe the losses of the electric vehicle is performed as well as their dependence from the air-gap flux and gear ratio. Following, is graphically demonstrated the ability to minimize the losses of the electromotion system by controlling the air-gap flux and the gear ratio for certain steady states (values of force and velocity at the vehicle's wheels). The next step is the confirmation of the theoretical analysis by simulation which is carried out in Matlab/Simulink environment. Finally, a three phase inverter is constructed with the use of which, the experiment is carried out on order to confirm the efficiency and evaluate the accuracy of the theoretical analysis

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη των βασικών τμημάτων που απαρτίζουν ένα ηλεκτρικό όχημα, με άμεσο στόχο τη μέγιστη δυνατή εξοικονόμηση ενέργειας. Προς την κατεύθυνση αυτή μελετάται αρχικά η βαθμίδα φόρτισης των συσσωρευτών. Παρουσιάζονται οι προδιαγραφές και προτείνεται ως βέλτιστη τοπολογία αυτή του Flyback η οποία αντιμετωπίζει λειτουργικές δυσκολίες. Έτσι προτείνεται μια ειδική μεθοδολογία σχεδιασμού βασιζόμενη στην επιλογή του λόγου του Μ/Τ. Επίσης προτείνεται ένα νέο κύκλωμα καταστολής των υπερτάσεων λόγω σκέδασης. Η αποτελεσματική λειτουργία επιβεβαιώνεται μέσω εξομοιώσεων και πειραματικών δοκιμών. Στο δεύτερο μέρος παρουσιάζεται ένα νέο κύκλωμα τροφοδοσίας. Πρόκειται για μετατροπέα μονής βαθμίδας με ένα τρανζίστορ κα αποτελεσματική καταστολή υπερτάσεων. Παράλληλα πραγματοποιεί βελτίωση του συντελεστή ισχύος του κυκλώματος. Στο τρίτο μέρος μελετάται το κινητήριο σύστημα και προτείνεται μια μέθοδος ελέγχου της μαγνητικής ροής και του λόγου μετάδοσης του κιβωτίου ταχυτήτων ώστε να επιτυγχάνεται η ελάχιστη δυνατή ενεργειακή κατανάλωση του οχήματος. Τα αποτελέσματα εξομοίωσης επιβεβαιώνουν την αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης μεθόδου. / Basic aim of the present work is the analytical study of the basic part of an EV, in order to be obtained a good energy saving. For this purpose the charging unit of an EV is studied. The specifications which must fulfill this device are exhibited and the Flyback topology is suggested as the optimal. However it appears some important problems. For this purpose, a new strategy of design based on the transformer.