بخشی از مقاله
خلاصه:
در یک خودروی الکتریکی هیبریدی، کیفیت عملکرد قوای محرکه به نحوهی کنترل و توزیع توان بین منابع انرژی وابسته است. در این تحقیق مدیریت بهینه انرژی در منابع توان یک خودروی هیبرید سری مورد بررسی قرار میگیرد. راهبرد مدیریت انرژی بر مبنای منطق فازی مدلسازی، بهینه سازی و شبیه سازی شده و با نتایج کنترلر ترموستات مقایسه گردیده است. در ابتدا مدل یک خودروی هیبرید سری از نرم افزارADVISORانتخاب و اطلاعات لازم در مورد خودرو و چرخه رانندگی از این نرم افزار استخراج میگردد.
نتایج این مطالعه تاکید میکند که راهبرد بکار رفته در میزان مصرف سوخت، حفظ وضعیت شارژ منبع تغذیه و بهبود عملکرد دینامیکی اثر قابل توجهی دارد. در این تحقیق استراتژی کنترلی یک خودروی هیبرید سری در سیکلهای حرکتی مختلف بهینهسازی شده است. نوآوری و تفاوت عمده کار حاضر با مطالعات قبلی به اهداف بهینهسازی و بالاخص میزان کاهش آلایندههای زیست محیطی مربوط میشود. در بخشهای بعدی مدل خودروی هیبرید سری مطرح شده و ابزار مدلسازی و شبیهسازی معرفی شده و راهبردهای مدیریت انرژی طراحی و مدلسازی میشوند. در نهایت، نتایج شبیه- سازی و بهینهسازی بیش از %13 کاهش مصرفسوخت و افزایش طول عمر باتری را در کنترلر فازی نسبت به کنترلر ترموستات نشان میدهد.
.1 مقدمه
محدودیت ذخایر نفتی دنیا و نقش بارز خودروهای با سوخت فسیلی به عنوان یکی از منابع بزرگ آلودگی در شهرهای بزرگ از دلایل مهم برای استفاده بهینه از این سوختها میباشد. طراحی خودروها از آغاز بر پیشینه در دسترس بودن، ارزانبودنوفراوانی سوختهای فسیلی شکل گرفت. بههمین دلیل،در طی صد سال اخیرکمتر تلاشی برای کم کردن آلاینده-ها و یا استفاده از منابع دیگرانرژی صورت گرفته است و بیشتر تلاش خودروسازان صرف بهبودراندمان، راحتی و کارایی محصولاتشان بوده است، اما حجم بالای آلایندهها در شهرهای پرازدحام از یک سوی و پیبردن به نزدیکیاتمام ذخایر سوختهای فسیلی از سوی دیگر باعث شده تا توجه جامعه علمی و به تبع آن خودروسازان به استفاده از منابع دیگر انرژیجلب شود.
یکی از روشهایی که برای مقابله با مواردفوق پیشنهاد شدهاست،استفاده از خودروهای الکتریکی میباشد. اما اگرچه این خودروها ایجادآلودگی نمیکنند، اما خود دارای مشکلات و محدودیتهایی از جملهبرد و حداکثر سرعتمحدودهستند کهباعث میشود تا این ماشینها از لحاظ مشخصات و کارکرد کاملا غیر قابل مقایسه با خودروهای احتراقی باشند. جهت رفع محدودیتهای ناشی ازاستفاده خودروهای الکتریکی و احتراقی، استفاده از خودروهای با منابعانرژی هیبرید - الکتریکی و فسیلی - به عنوان یک گزینه مناسب در دنیامطرح شده است.[1]
در این مقاله ضمن طراحی ساختار سری برای یک خودروی هیبریدی الکتریکی به بررسی روش کنترل فازی و طراحی کنترلر فازی در این خودرو پرداخته میشود و با استفاده از نرم افزار شبیهسازADVISORشبیهسازیهای لازم را انجام خواهیم دادو سپس بهینهسازی لازم توسط الگوریتم ژنتیک انجام خواهیم داد تا به اهدافی مثل کاهش مصرف سوخت، کاهش آلایندگیهای زیست محیطی، حفظ وضعیت شارژ منبع تغذیه، بهبود عملکرد دینامیکی و افزایش کارایی منابع توان دست بیابیم.
ساختار این مقاله بدین گونه است که در بخش2 پیکربندی و مشخصات خودروی هیبرید سری شبیهسازی شده،در بخش3استراتژی کنترلی و شبیهسازی خودروی هیبرید سری با کنترلر فازی در نرم افزارADVISORمورد بررسی قرار خواهد گرفت و در بخش4مسئله بهینهسازی خودروی هیبرید سری مورد نظر با الگوریتم ژنتیک مورد بررسی قرارگرفته و در بخش5 نتایج حاصل از شبیهسازی را بررسی خواهیم کرد.
.2 پیکربندی یک خودروی هیبرید سری
درخودروهای هیبرید الکتریکی سه پیکربندی متداولتر از بقیه هستند که عبارتند از: سری، موازی و سری×؛موازی. مزیت عمدهی پیکربندی سری در این است که موتور احتراق داخلی میتواند همواره روی منحنی حداکثر راندمان خود حرکتکند.این پیکربندی در شکل1 نشان داده شده است. از مزایای دیگر میتوان به قابلیت انعطاف پذیری طرح به دلیل کاهش یا حذف ارتباط بین چرخها و موتور احتراقی اشاره کرد و ضعف عمده پیکربندی سری این است که علاوه بر موتورها به ژنراتور هم نیازدارد .[3]
