Μαθήματα

Ηλεκτροκίνηση

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

Εισαγωγικά Στοιχεία: Σύντομη ιστορική αναδρομή στην ηλεκτροκίνηση, τα ηλεκτρικά οχήματα και τα υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα. Παράγοντες που οδηγούν στη μελέτη και εισαγωγή τους στην αγορά.
Ηλεκτρικά οχήματα (ΗΟ): Αρχιτεκτονικές δομές ΗΟ. Δομικά στοιχεία ηλεκτρικής διαδρομής ισχύος.
Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας. Είδη πηγών ενέργειας και εφαρμογές τους. Υβριδοποίηση πηγών.
Μπαταρίες: Τύποι μπαταριών. Χαρακτηριστικά μεγέθη σχετικά με την ηλεκτροκίνηση (Διάρκεια ζωής, τάση λειτουργίας, χωρητικότητα, κατάσταση φόρτισης/εκφόρτισης, ρυθμός φόρτισης/εκφόρτισης). Μοντέλο ρεαλιστικής μπαταρίας. Εφαρμογές. Πρακτικά ζητήματα (φόρτιση, αλλαγή μπαταρίας, συντήρηση).
Υπερπυκνωτές: Λειτουργία. Τύποι υπερπυκνωτών. Χαρακτηριστικά μεγέθη σχετικά με την ηλεκτροκίνηση (Διάρκεια ζωής, τάση λειτουργίας, χωρητικότητα, κατάσταση φόρτισης/εκφόρτισης, ρυθμός φόρτισης/εκφόρτισης). Εφαρμογές. Πρακτικά ζητήματα.
Άλλες πηγές ενέργειας: κυψέλες καυσίμου (fuel cells), ηλιακά πάνελς (solar cells), σφόνδυλοι υπερυψηλής ταχύτητας.
Σύστημα φόρτισης: είδη συστημάτων φόρτισης. On και off board φορτιστές. Επίπεδα φόρτισης. Ταχυφορτιστές. Αγώγιμη, επαγωγική και ασύρματη φόρτιση. Κόστος. Τεχνολογία V2G.
Σύστημα προώθησης. Ισχύς προώθησης και χαρακτηριστικά μετάδοσης κίνησης, Ηλεκτρικοί κινητήρες, οδηγοί κινητήρων.
Ηλεκτρικοί κινητήρες: είδη κινητήρων σε ηλεκτροκίνητα οχήματα (κινητήρες dc, κινητήρες ac, επαγωγικός κινητήρας, κινητήρες χωρίς ψήκτρες BLDC και PMSM, κινητήρες SRM), βασικές αρχές λειτουργίας τους και εφαρμογές. Λειτουργία στην περιοχή γεννητριών.
Οδηγοί κινητήρων, ηλεκτρονικά ισχύος, inverters, μετατροπείς DC/DC, DC/AC.
Αναγεννητική πέδηση. Αρχές αναγεννητικής πέδησης. Δυναμική πέδηση ηλεκτροκινητήρων, Ενέργεια πέδησης σε κύκλο πόλης. Στρατηγικές εφαρμογής.
Υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα: είδη υβριδικών ηλεκτρικών οχημάτων (micro, mild, full, plug-in), συνδυασμοί διαδρομών ισχύος (σειράς, παράλληλα, σειράς-παράλληλα) τύποι λειτουργίας. Μηχανές Εσωτερικής Καύσης για υβριδικά οχήματα. Μορφές σύμπλεξης: σχετική τεχνολογία. Παράδειγμα εφαρμογής: Toyota Prius.
Σύστημα διαχείρισης ενέργειας σε οχήματα με περισσότερες από μία πηγές ενέργειας. Βασικοί τύποι λειτουργίας. Σχετικοί αλγόριθμοι. Διαχείριση ροής ενέργειας και κατανομή σε περισσότερες από μία πηγές.
Ηλεκτρικά και υβριδικά οχήματα στην πράξη
Παραδείγματα ηλεκτρικών και υβριδικών οχημάτων
• Εργαστηριακή εφαρμογή: ηλεκτρικά τρίκυκλα ποδήλατα.

Μαθησιακοί Στόχοι

Με την επιτυχή παρακολούθηση του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει
να μπορεί να αναγνωρίσει και να περιγράψει τη δομή ηλεκτρικών ή υβριδικών οχημάτων
να κατανοεί και να εκτιμά σωστά τα δεδομένα μιας ηλεκτρικής διαδρομής ισχύος
να υπολογίζει ζητούμενα μιας ηλεκτρικής διαδρομής ισχύος
να παρουσιάζει ολοκληρωμένα και ικανοποιητικά ένα αντικείμενο σχετικό με ηλεκτροκίνηση
να μπορεί να αναλύσει τη δομή ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος και να την επανασχεδιάσει στη βάση νέων δεδομένων

Γενικές Ικανότητες

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών, λήψη αποφάσεων, ομαδική εργασία, άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής, προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης, σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Θεωρητική από έδρας διδασκαλία με συζήτηση και ενεργή συμμετοχή των φοιτητών. Οι διαλέξεις του μαθήματος υποστηρίζονται από διαφάνειες παρουσίασης του συνόλου της εκπαιδευτικής ύλης, ενώ ο λευκός πίνακας χρησιμοποιείται:
α) για την εμβάθυνση επιλεγμένων θεματικών ενοτήτων,
β) για την προαγωγή της ενεργούς συμμετοχής των φοιτητών στη βήμα-προς-βήμα επίλυση προβλημάτων.
Το μάθημα υποστηρίζεται ενδεικτικές κατασκευές ηλεκτροκίνησης μικρής κλίμακας. Επίσης, χρησιμοποιείται πλατφόρμα ασύγχρονης τηλε-εκπαίδευσης για την ανάρτηση υλικού και την επικοινωνία με φοιτητές.

Αξιολόγηση Φοιτητών

Οι φοιτητές θα αξιολογηθούν με δύο τρόπους:
• Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) που θα περιλαμβάνει επίλυση προβλημάτων και ερωτήσεις σύντομης απάντησης με συνδυασμό γνώσεων της θεωρίας, υπολογισμούς και κριτική αξιολόγηση (70%).
• Ομαδική Εργασία (ΟΕ) υποχρεωτική για όλους σε σύγχρονα επιστημονικά ζητήματα συναφή με το αντικείμενο του μαθήματος (30%).
Για την απονομή των πιστωτικών μονάδων πρέπει τόσο ο συνολικός βαθμός του μαθήματος (ΓΕ*0,7 + ΟΕ*0,3) όσο και ο ανεξάρτητος βαθμός σε κάθε μια από τις μεθόδους αξιολόγησης 1, 2 να είναι τουλάχιστον πέντε (5).
Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος ΕΥΔΟΞΟΣ
• S. J. Chapman, Ηλεκτρικές μηχανές ac-dc, Chapman Stephen, Έκδοση 4η, Εκδόσεις Τζιόλα και υιοί, 2009.
• Π. Μαλατέστας, Ηλεκτρική Κίνηση, 4η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα και υιοί, 2015.
• C. I. Hubert, Ηλεκτρικές Μηχανές, Σ. Παρίκου & ΣΙΑ, 2008.
• N. Mohan, T. A. Undeland,W. R. Robbins, Εισαγωγή στα ηλεκτρονικά ισχύος, Έκδοση 3η, Εκδόσεις Τζιόλα και υιοί, 2010.
• I. Κιοσκερίδης, Ηλεκτρονικά ισχύος, Έκδοση 2η, Εκδόσεις Τζιόλα και υιοί, 2019.