Gaur egun, automobilaren industria buru-belarri ari da lanean ibilgailuek sortzen dituzten gas kutxakoren emisioak murrizteko. Testuinguru horretan, ibilgailuen elektrifikazioa aukera egokia da helburu hori lortzeko. Horretarako, beharrezkoa da eraginkorrak, merkeak, optimizatuak eta fidagarriak diren propultsio-sistema elektrikoak garatzea.

Motor elektrikoak dira ibilgailu elektrikoen propultsio-sistemen osagarri nagusiak. Ezaugarri partikular batzuk bete behar izaten dituzte motor horiek, hala nola potentzia-dentsitate eta eraginkortasun altua izatea, eta baita ere hutsegite-tolerantzia gaitasuna izatea, besteak beste. Beharrizan horiek direla eta, iman iraunkorreko makina sinkronoa (PMSM, Permanent Magnet Synchronous Machine) da, gaur egun, teknologia erabiliena ibilgailu hibrido eta elektrikoetan. Hala ere, PMSMen potentzia-dentsitate altua lur arraroetan oinarritutako material magnetikoei esker lortzen da. Material horien erabilerak ekonomian, ingurumenean eta geopolitikan izan dezakeen eragina kontua hartuta, lur arraroetan oinarritzen ez diren aukerak ikertzen ari da komunitate zientifikoa; hala nola imanez lagundutako erreluktantzia sinkronoko makinak (PM-assisted Synchronous Reluctance Machines, PM-assisted SynRM) kontsideratzen dira ordezko bideragarri bezala.

Automobilerako motor elektriko sinkrono horiei dagokienez, oso garrantzitsua da eraginkorrak eta fidagarriak diren momentu elektromagnetikoaren kontrolerako algoritmoak garatzea. Motor horien bolumena optimizatu behar denez, parametro elektrikoetan ez-linealtasun handiak agertzen dira saturazio magnetikoaren ondorioz. Beraz, makinen modelo elektromagnetiko zehatzak behar dira kontrolagailuak doitzeko. Alde horretatik, elementu finitu (FEM) bidez aurreikusitako parametroen eta prototipo errealen parametroen arteko ezberdintasunak nahikoa ohikoak dira, fabrikazio-tolerantzien, operazio-tenperaturaren eta makinaren zahartzearen eraginez. Kontrol-algoritmo konbentzionalek motorren parametroekiko oso sentikorrak dira, eta kontrolagarritasuna gal daiteke estatoreko tentsio maximora iristean, hori da, eremu-murrizketa (field weakening) eta eremu-murrizketa sakoneko (deep field weakening) operazio-eremuetan. Horrez gain, hutsegite-tolerantzia ere kontsideratzen da ibilgailu elektrikoaren industrian, ibilgailua modu degradatuan tailerrera iritsi ahal izateko matxurak gertatzerakoan. Bi esparru horien inguruko hainbat lan aurki daitezke literatura zientifikoan.

Tesi honetan, ibilgailu elektriko baten propultsio-sistema gainbegiratzen da, eta aplikazio horietan erabiltzen diren motor elektrikoen teknologiak eta momentu elektromagnetikoaren kontrolerako algoritmoak berrikusten dira. Saturazio magnetikoa kontuan hartzen duen hiru fasedun makina sinkronoaren modelo elektromagnetiko zehatza azaldu ondoren, erregulatzaile proportzional integraletan eta bigarren ordenako lerradurazko kontrolean (Sliding Mode Control, SMC) oinarritutako FOC (Field Oriented Control) kontrol-teknikak azaltzen dira sakon. Ondoren, ibilgailu elektrikoetako motor sinkronoak eremu-murrizketa eta eremu-murrizketa sakonean kontrolatzeko erabiltzen diren kontrol-algoritmoen mardultasuna hobetzen duten bi algoritmo berri proposatzen ditu tesi honek. Era horretara, sistemaren fidagarritasuna bermatzen da parametro elektrikoen ziurgabetasunen aurrean. Estatoreko erreferentziazko korronteak sortzeko oso ezaguna den tauletan oinarritutako teknika (Look-up Table, LUT) eta Voltage Constraint Tracking (VCT) motako berrelikadura konbinatzen dute proposatutako teknikek. Horrela, operazio-puntu pseudo-optimo batetara eramaten da sistema, kontrolagarritasuna bermatuta ez dagoenean. Aldiz, erreferentzia optimoak mantentzen ditu algoritmoak, makinaren kontrolagarritasuna bermatuta badago.

Automobilaren industrian hutsegite-tolerantziari ematen zaion garrantzia kontuan hartuta, posizio-sentsoreen hutsegiteen aurrean etxera itzultzeko gaitasuna (limp-home capability) eskaintzen duen sensorless motako kontrol-algoritmo berri bat proposatzen du ere lan honek. PLL (Phase Locked Loop) eta maiztasun altuko injekziozko (High Frequency Injection, HFI) teknikak konbinatzen ditu proposatutako algoritmoak. Tesi honetan, teknika horien arteko trantsizio leunak eta mardulak gauzatzen dituen algoritmo berria proposatu da ere. Azkenik, proposatutako sensorless eta VCT/LUT estrategiak konbinatuz lortu da makina sinkronoak beharrezkoa duen etxera itzultzeko gaitasuna.

51 kW dituen automobilerako PM-assited SynRM motako motor sinkrono batetarako lortutako simulazio-emaitzek eta emaitza esperimentalek erakusten dute proposatutako kontrol-estrategien baliagarritasuna.