Συντάχθηκε 15-06-2026 14:29
Ενημερώθηκε:
15-06-2026 14:32
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 23/06/2026 11:00
Λήξη: 23/06/2026 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Αλεξάνδρου Νικολάου Κουφούδη
με θέμα
Προσομοίωση και Αξιολόγηση Λειτουργίας Ηλεκτρικού Οχήματος με Ενσωματωμένο Φωτοβολταϊκό Σύστημα σε Simulink/Matlab
Simulation and Evaluation of Electric Vehicle Operation with Integrated Photovoltaic System in Simulink/Matlab
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης (επιβλέπων)
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας
Περίληψη
Τα ηλεκτρικά οχήματα αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερη σημασία στη μετάβαση προς καθαρότερες μεταφορές. Ωστόσο, η ευρύτερη υιοθέτησή τους εξακολουθεί να επηρεάζεται από περιορισμούς, όπως η διαθεσιμότητα των υποδομών φόρτισης, ο απαιτούμενος χρόνος φόρτισης και η ενεργειακή χωρητικότητα της μπαταρίας. Σε αυτό το πλαίσιο, τα φωτοβολταϊκά συστήματα που ενσωματώνονται σε οχήματα μπορούν να προσφέρουν πρόσθετη ενέργεια, συμβάλλοντας στην αύξηση της αυτονομίας ενός ηλεκτρικού οχήματος, στη μείωση του κόστους φόρτισης, στην επιμήκυνση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας και στην αξιοποίηση επιφανειών του οχήματος που διαφορετικά θα παρέμεναν ανεκμετάλλευτες.
Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τη μοντελοποίηση και προσομοίωση ενός ηλεκτρικού οχήματος με φωτοβολταϊκή υποβοήθηση στο περιβάλλον MATLAB/Simulink. Η φωτοβολταϊκή συστοιχία συνδέεται στον DC ζυγό υψηλής τάσης μέσω ενός DC-DC μετατροπέα ανύψωσης τάσης, ενώ εφαρμόζεται τεχνική MPPT, ώστε να αξιοποιείται η μέγιστη διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια. Παράλληλα, μία συστοιχία μπαταριών ιόντων λιθίου συνδέεται στον ίδιο DC ζυγό μέσω αμφίδρομου DC-DC μετατροπέα, επιτρέποντας τη ροή ενέργειας και προς τις δύο κατευθύνσεις, δηλαδή τόσο κατά τη φόρτιση όσο και κατά την εκφόρτιση, καθώς και την ανάκτηση ενέργειας κατά την αναγεννητική πέδηση. Για την ασφαλή λειτουργία του συστήματος, λαμβάνεται επίσης υπόψη η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας, ώστε αυτή να παραμένει εντός προκαθορισμένων ορίων.
Στον ίδιο DC ζυγό συνδέεται και το υποσύστημα κίνησης, μέσω αντιστροφέα, ενώ ο ηλεκτροκινητήρας ελέγχεται με διανυσματικό έλεγχο πεδίου. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνεται ακριβής παρακολούθηση της ταχύτητας αναφοράς και σταθερή λειτουργία τόσο σε λειτουργία κίνησης όσο και σε λειτουργία αναγεννητικής πέδησης. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι το προτεινόμενο σύστημα λειτουργεί όπως αναμένεται στα εξεταζόμενα σενάρια οδήγησης. Η τάση του DC ζυγού διατηρείται σταθερή γύρω από τα 500 V, ενώ η απαιτούμενη ισχύς του συστήματος κίνησης καλύπτεται από το φωτοβολταϊκό σύστημα και την μπαταρία, ανάλογα με τη διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια και τις συνθήκες οδήγησης. Όταν υπάρχει διαθέσιμη φωτοβολταϊκή ισχύς, η συνεισφορά της μπαταρίας μειώνεται, ενώ η κατάσταση φόρτισής της παραμένει εντός των προκαθορισμένων ορίων.
Abstract
Electric vehicles have become increasingly important in the transition toward cleaner transportation, but their wider adoption is still affected by limitations such as charging infrastructure availability, charging time, and battery energy capacity. In this context, vehicle integrated photovoltaic (VIPV) systems can provide additional energy to help increase the driving distance of an EV, lower charging costs, extend the life of the battery and take advantage of unused surfaces on the car for energy generation.
This thesis demonstrates a modeled and simulated PV augmented electric vehicle using MATLAB/Simulink. A PV array is connected to the high voltage DC-bus using a Boost DC-DC converter and an MPPT control technique is used to provide the maximum amount of solar energy to the electric vehicle. A lithium-ion battery pack is connected to the same high voltage DC-bus through a bidirectional DC-DC converter in order to allow energy to flow in both directions (charging and discharging), while allowing for energy recovery during regenerative braking. A state of charge (SOC) management approach has been included into the operation of the system so that it will operate safely within the defined limits. In the same DC-bus the traction subsystem is also connected through a voltage-source inverter (VSI) and controlled using field-oriented control (FOC) to achieve accurate speed tracking and stable operation across motoring and regenerative modes. The simulation results show that the proposed system operates as intended under the examined driving scenarios. The DC-bus remains stable around 500 V, while the power demand of the traction drive is supplied by the PV system and the battery according to the available solar energy and driving conditions. Battery contribution is reduced when PV power is available and the SOC is kept within the defined limits.
