عنوان پایان‌نامه
استراتژی کنترل و بکارگیری ابر خازن ها در خودروهای برقی هیبریدی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 43590
- تاریخ دفاع
- ۲۸ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- امیرحسین اقبالی
- استاد راهنما
- بهزاد آسایی
- چکیده
- چکیده مدیریت منابع ذخیره انرژی از چالشی ترین بخش ها در خودروهای هیبرید الکتریکی محسوب می شوند. بررسی عملکرد و ارائه استراتژی کنترل ابرخازن ها، به عنوان یکی از منابع جدید ذخیره سازانرژی الکتریکی، در خودرو هیبرید، موضوع اصلی این پایان نامه می باشد. استفاده از ابرخازن به عنوان منابع کمکی ذخیره انرژی در کنار باتری باعث دستیابی به نتایج مطلوبی می شود؛ که از جمله آنها می توان به کارکرد باتری ها در ناحیه کاری مطمئن، کاهش مصرف و افزایش راندمان کلی سیستم نام برد. به منظور دستیابی به اهداف ذکر شده ابتدا اجزا اصلی یک نمونه خودرو هیبرید با توجه به پارامترهای هدف طراحی گردیده است. از آنجاییکه اصولاً طراحی و ساخت هر وسیله نقلیه اهداف مشخصی را دنبال می کند لذا استراتژی کنترل آن نیز بالطبع ناشی از هدف اصلی می باشد. اهدافی از جمله کاهش مصرف ، کاهش میزان تولید آلاینده ها، افزایش مسافت قابل پیمایش، بالا بردن قابلیت شتاب گیری و حداکثر سرعت، تأثیر مستقیم بر چگونگی استراتژی کنترل خودرو دارند. هدف عمده استراتژی های کنترل ارائه شده در این پایان نامه ، کاهش میزان مصرف سوخت و افزایش راندمان کاری موتور بنزینی در خودروهای هیبریدی می باشد. جهت هر چه بهترمشخص نمودن روند بهبود سیستم پیشنهادی و کارایی ابرخازن، ابتدا یک استراتژی کنترل بر اساس معیارهای فوق الذکر بدون استفاده از ابرخازن طراحی گردیده و نتایج شبیه سازی های ناشی از آن نیز در سیکل های شهری و بین شهری ارائه شده است. در مقایسه نتایج استراتژی ارائه شده با مدل های قبلی مواردی از جمله مصرف سوخت و راندمان کاری موتور بنزینی بهبود چشمگیری را نشان می دهد. در مرحله بعد با اضافه شدن ابرخازن به سیستم، استراتژی کنترل تا حدی پیچیده تر شده زیرا بایستی میزان شارژ منابع ذخیره انرژی به صورت همزمان بررسی شود. استراتژی کنترل در مورد ابرخازن به دو صورت تعریف شده است تا از روی آنها بتوان خواص استفاده از ابرخازن را بهتر توضیح داد. در حالت اول ابرخازن به عنوان یک منبع ثانویه در کنار باتری در تمامی لحظات مورد استفاده قرار می گیرد و در حالت دوم ابرخازن به عنوان منبع انرژی تامین توان در لحظات شتاب گیری خودرو مورد استفاده قرار می گیرد. نکته بارزی که در نتایج هر دو حالت به چشم می خورد حذف توان های لحظه ای شدید در موتور بنزینی و جریان های لحظه ای بالا در باتری است که نتایج به دست آمده در سایه حضور ابرخازن تحقق یافته است. از آنجاییکه می توان اینگونه توانها را از طریق ابرخازن تامین نمود، فشار وارده بر باتری کاسته می شود که از نتایج آن افزایش عمر مفید باتری است. در بخش آخر پایان نامه به بررسی شرایط بازیابی انرژی ترمزی در خودروهای هیبرید با حضور ابرخازن پرداخته شده است. یکی از مهمترین مزیت های خودروهای هیبریدی قابلیت بازیابی انرژی ترمزی می باشد؛ با توجه به اینکه اصولاً لحظات ترمزگیری بازه های زمانی کوتاهی هستند، وجود یک منبع ذخیره انرژی که بتواند با راندمان بالا و در مدت کوتاه این انرژی را به طور کامل ذخیره نماید ضروری به نظر می رسد. ساختار فیزیکی و اصول ذخیره انرژی در باتری ها سازگاری چندانی با ذخیره اینگونه انرژی های لحظه ای ندارند حال آنکه ابرخازن ها بر اساس ساختار فیزیکی و نحوه ذخیره انرژی الکتریکی تقریباً بهترین انتخاب جهت لحظات فوق الذکر می باشند.
- Abstract
- Abstract Energy management is the most challenging part of hybrid electric vehicles. Control strategy and applications of ultracapacitors, as a new type of electric energy storage , in hybrid vehicles are the main purpose of the thesis. Ultracapacitors, regarding their physical specifications, are the types of energy storage systems which have ability to deliver the high power and currents. Fast charging, long life cycles, and resistance from high current delivering and capturing make these elements to desired secondary energy storage. Defining the hybrid structure with using two types of energy storage systems and proposing its control strategy for different states are presented in this thesis. One of the main issues of each HEV configuration is determination of the control strategy. Many control strategies has been established and presented in the field of HEVs while they concern about improvement of only one factor more than the others. In this thesis the main concern of the control strategy is the fuel consumption. Fuel consumption reduction beside its financial benefits has many other advantages like less pollution and heat generation and efficiency improvement. The most important point of reducing the fuel consumption is to hold the engine operating points in the efficient region. One of the biggest advantages of HEVs is to ability the regenerate the power in braking times. Using ultracapacitors for regeneration also shows acceptable results in compare with batteries. Regenerative braking efficiency is one of the key points which in battery based on its limitations and charging conditions have encountered some problems; ultracapacitors can be an ideal element for improving the regeneration efficiency.
