كنترل و بهينه سازي مكانيزم انتقال قدرت دو سويه به منظور بهبود عملكرد خودروهاي هيبريدي

دكتري تخصصي

هدف اين رساله دكتري، طراحي و معرفي نوع جديدي از سيستم انتقال قدرت تقسيم-توان و ارائه روشي نظا مند جهت دستيابي به مكانيزمي بهينه به منظور كاربرد در خودروهاي هيبريد الكتريك است. بدين منظور، در ابتدا عملكرد و مدلسازي ديناميكي دو سيستم تقسيم-توان تجاري شده و يك آرايش مفهومي مورد مطالعه و بررسي قرار گرفتند. با استفاده از معادلات ديناميكي حاصل شده براي مكانيزم هاي تقسيم-توان و همچنين با به كار بردن اطلاعات واقعي هر يك از منابع تواني، مدلي از خودروي هيبريد الكتريك تقسيم-توان در فضاي نرم افزار متلب ساخته شد؛ اين مدل براي طراحي كنترلر، انجام شبيه سازي ها و بررسي عملكرد آرايش هاي تقسيم-تواني مورد استفاده قرار گرفت. با در نظر گرفتن چگونگي عملكرد سيستم هاي مطالعه شده و براي دستيابي به سيستمي با عملكردي بهتر نسبت به سيستم هاي موجود، نوع جديدي از سيستم انتقال قدرت تقسيم-توان دو سويه طراحي و ارائه شد و نحوه عملكرد آن در قالب راندمان و توان نسبت به سيستم هاي معرفي شده مورد بررسي و مقايسه قرار گرفت. همچنين، به منظور شناسايي آرايش(هاي) بهينه در خانواده مكانيزم طراحي شده، تمامي آرايش هاي ممكن از اين آرايش پايه مورد محاسبه قرار گرفته و سپس با ارائه يك فرآيند غربالگري، چهار سيستم بالقوه جهت كاربرد در خودروهاي هيبريد الكتريك انتخاب شدند. به منظور ارزيابي و مقايسه عملكرد مكانيزم هاي شناسايي شده، روش برنامه ريزي پويا به عنوان يك استراتژي مديريت انرژي گلوبال، كه امكان فراهم آوردن بهترين پاسخ هاي ممكن براي عملكرد يك سيستم انتقال قدرت هيبريدي را داراست، مورد استفاده قرار گرفت. بدين ترتيب و با انجام فرآيند كنترل بهينه، مشاهده شد كه از ميان چهار سيستم شناسايي شده، دو سيستم داراي عملكردي بهتر، در قالب اقتصاد سوخت و قابليت رانش، نسبت به سيستم هاي تجاري شده هستند و دو سيستم ديگر نيز داراي عملكردي نزديك و كمي پايين تر هستند. در نهايت بهترين سيستم از ميان اين چهار آرايش شناسايي و انتخاب شد. براي ارزيابي عملكرد واقعي سيستم انتقال قدرت تقسيم-توان به دست آمده، از روش كنترلي اصل حداقل سازي پونترياگين استفاده شد. نتايج به دست آمده از اين روش كنترل بهينه لحظه¬اي، كاهش مصرف سوخت به ميزان 7 تا ۱۴ درصد (بسته به سيكل رانندگي) نسبت به نتايج تويوتا پريوس را در عين برآوردن نيازهاي تواني نشان داد كه نمايانگر پتانسيل بالاي سيستم انتقال قدرت تقسيم-توان طراحي شده جهت كاربرد در خودروي هيبريد الكتريك است.

191242

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي سيستم هاي تعليق، ترمز و فرمان

دكتر بهروز مشهدي