دانلود پروژه خودروهای هیبریدی - مقاله خودرو هیبریدی

دانلود پروژه خودروهای هیبریدی - مقاله خودروهای هیبریدی

دانلود پروژه خودروهای هیبریدی - مقاله خودرو هیبریدی

دانلود پروژه خودروهای هیبریدی - مقاله خودروهای هیبریدی

  • ۰
  • ۰

دانلود پروژه خودروی هیبریدی - Hybrid car Project

به درخواست کاربر عزیز خانم موسوی این پروژه قرار گرفت در سایت


جهت دانلود روی لینک زیر کلیک کنید


مقاله خودروهای هیبریدی




محدودیت ذخایر نفتی دنیا و نقش بارز خودروهای با سوخت فسیلی به عنوان یکی از منابع بزرگ الودگی در شهرهای بزرگ از دلایل مهم برای استفاده بهینه از این سوخت ها می باشد . طراحی خودروها از آغاز بر پیشینه در دسترس بودن، ارزا ن بودن و فراوانی سوختهای فسیلی شکل گرفت. به همین دلیل، در طی صد سال اخیرکمتر تلاشی برای کم کردن آلایند ه ها و یا استفاده از منابع دیگرانرژی صورت گرفته است و بیشتر تلاش خودرو سازان صرف بهبود راندمان، راحتی و کارایی محصولاتشان می شده ، اما حجم بالای آلاینده ها در شهرهای پرازدحام از یک سوی و پی بردن به نزدیکی اتمام ذخایر سوختهای فسیلی از سوی دیگر باعث شده تا توجه جامعة علمی و به تبع آن خودروسازان به استفاده از منابع دیگر انرژی جلب شود . یکی از روش هایی که برای مقابله با موارد  فوق پیشنهاد شده است ، استفاده از خودروهای الکتریکی می باشد . اما اگرچه این خودروها ایجادآلودگی نمی کنند، اما خود دارای مشکلات و محدودیت هایی از جمله برد و حداکثر سرعت محدود  هستند که باعث می شود تا این ماشینها از لحاظ مشخصات و کارکرد کاملا غیر قابل مقایسه با خودروهای احتراقی باشند .  جهت رفع محدودیت های ناشی ازاستفادة خودروهای الکتریکی و احتراقی، استفاده از خودروهای با منابع انرژی هیبرید (الکتریکی و فسیلی) به عنوان یک گزینة مناسب در دنیامطرح شده است.
در این پروژه،خلاصه ای از توضیحات مربوط به خودروهای هیبریدی مطرح شده و عملکرد سیستم ها با توجه به موضوع تایید شده تحقیق در مورد خودرو های هیبرید تویوتا گفته می شود . تویوتا در حال حاضر Prius را به عنوان یکی از خودروهای هیبرید پیشرفته و در حال توسعه در اختیار دارد . دراین راستا THS و THS II به ترتیب دو مدل هیبرید قرار گرفته بر روی خودروهای تویوتا می باشند . در سال 1997 اولین خودروی هیبرید ساخت تویوتا با مدل THS (THS-C در وانت استیما و THS-M در کرون، سدان لوکس) نصب شد و اخیرا مدل جدیدی از Prius را با هدف بهبود مفهوم محرک همنیروزایی هیبرید (Hybrid Synergy Drive)، تولید می کند. بر اساس این مفهوم جدید تویوتا سیستم هیبرید جدیدی را با عنوان THS II تولید می نماید که در اینجا سیستم های قبلی به کلی اصلاح شده اند، که در این تحقیق سیستم THS II مورد بحث قرار می گیرد.

تاریخچه
یک مهندس آمریکائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 یک ماشین هیبریدی ساخت که قادر بود در طی 10 ثانیه تا 25 مایل شتاب بگیرد. موتور این خودرو ترکیبی از موتور بنزینی و موتور الکتریکی بود که امروزه به عنوان موتور هیبریدی شناخته می‌شود. Piper در سه سال و نیم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفت سریع موتورهای احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره، همچنین قابلیت استارت بدون هندل آنها  و از همه مهمتر پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی و مطرح نبودن آلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به این نوع خودروها شد. در پی بحرانهای نفتی سالهای 1970 دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال 1990 که کار اصولی با مشارکت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمریکا آغاز گردید، این خودروها به طور جدی پیگیری نشدند.
امروزه خودروهای هیبریدی مورد توجه کمپانیهای بزرگ جهان قرار گرفته اند که از آن جمله می‌توان به شرکتهایی مانند: تویوتا، هندا، میتسوبیشی، فورد، فیات، جنرال موتورز، دایملر کرایسلر، نیسان و پژو و ... اشاره نمود. توفیق این محصولات به حدی چشمگیر بوده که از دسامبر سال 1997 تا ابتدای سال 2000 بیش از چهل هزار محصول پریوس کمپانی تویوتا به فروش رسیده است.
 

خودروی هیبریدی چیست ؟
لفظ هیبرید برای سیستمهایی به کار برده می شود که از دو نوع منبع انرژی برای فراهم کردن انرژی خود استفاده می کنند. در حال حاضر گرایش خودروها در استفاده از این دو منبع ، به استفاده از یک موتور احتراق داخلی(ICE) و یک موتور الکتریکی (GM) بیشتر مد نظر می باشد . با توجه به این تعریف ، خودروی هیبرید الکتریکی ، خودرویی است که علاوه برموتور الکتریکی از انواع موتورهای دیگر برای فراهم آوردن انرژی حرکتی ، استفاده کند. انواع مختلفی از موتورها برای این امر درکنار موتورهای الکتریکی استفاده شده اند که برای مثال می توان از انواع متداول موتورهای CNG ، موتورهای استرلینگ، هیدروژنی و البته از انواع موتورهای بنزینی و دیزلی نام برد.  دو سیستم تولید قدرت توأماً در تولید توان مورد نیاز خو درو نقش دارند . توان تولیدی هر یک از این دوسیستم در بخشی به نام جمع کننده، با هم ترکیب شده و به چرخ ها منتقل می شود. در واقع هیبرید معایب خودروهای برقی و احتراقی را تا حدی بر طرف نموده است،بطوری که در مدلی از تویوتا Prius ، از یک موتور الکتریکی با توان تولیدی 30- 50 کیلووات در کنار موتور چهار سیلندر 1500 سی سی با کارایی بالا استفاده شده است که مصرف سوخت ان را به 2.4 لیتر در 100 کیلومتر تقلیل داده است. بازدة بالا، آلایندگی کم، مسافت قابل پیمایش بالا، ایمنی مطلوب ،از جمله ویژگیهای حائز اهمیت برای خودروهای هیبریدی است. میزان مصرف سوخت و آلایندگی در ساختارهای هیبریدی به صورت قابل توجهی از حالت اصلی پایینتر می باشد. این مقادیر حتی فراتر از استانداردهای محیط زیست می باشد.تنها عاملی که می تواند مانع تولید فراگیر این نوع از خودروهاباشد، قیمت تمام شدة آنها است . موتور الکتریکی، مجموعة باتر یها،کنترلرها و مبد لهای الکتریکی ساختارهای هیبرید ، باعث می شود تا قیمت و وزن این خودروها افزایش چشمگیری داشته باشد ؛ همچنین این خودروها با توجه به مودهای حرکتی ای ، از کنترل نسبتاً پیچید های برخوردارند .
 

 
موتور تویوتا پریوس(هیبرید)





فصل اول
مقایسه خودروهای هیبریدی با خودروهای دارای موتور احتراق داخلی
1- بررسى علت کاهش مصرف سوخت خودروهاى هیبرید در مقایسه با خودروهای احتراق داخلی

در این بخش ابتدا بررسى و تحلیل در مورد دلایل افزایش مصرف سوخت در خودرو احتراقى معمولى در شرایط مختلف حرکت ارائه خواهد شد. سپس میزان مصرف و تولید انرژى به صورت عددى و با انتگرال گیرى از منحنى توان زمان اجزاء محرکة اصلى در یک خودرو هیبرید ساخته شد در شرکت Volvo در مدت 50، ثانیه از حرکت آن محاسبه مى شود. آنگاه با استفاده از ضرایب بازده اجزاء سیستم، میزان مصرف انرژى و توان متوسط مصرفى در یک خودرو هیبرید و یک خودرو احتراق داخلى معادل با آن به روش شبیه سازى به دست مى آید و میزان مصرف انرژى و توان متوسط دوسیستم باهم مقایسه مى شوند.

2-تشریح سیستم هیبرید نمونه
اجزاء اصلى سیستم هیبرید سرى ک در کامیون هیبرید ساخت شرکت Volvo به کار رفته در شکل (5 الف( نشان مى دهد موتور دیزل 154Kw که با ژنراتور سه فاز سنکرون مغناطیس دائم کوپل شده است، وظیفه تولید انرژی الکتریکى را در سیستم بر عهده دارد. انرژى تولید شده یا مستقیماً به مجموعة موتور کنترلر الکتریکى که با چرخها کوپل شده است فرستاده مى شود و یا در مجموعة زوج باتریها ذخیره مى شود و در واقع مورد نیاز براى شتاب گیرى و یا زمانهاى خاموشى مجموعة موتور ژنراتور براى تأمین انرژى الکتریکى محرکة خودرو مورد استفاده قرار مى گیرد.
به طورى که در شکل (5-2) دیده مى شود نحوه عملکرد و میزان فلوى انرژى در هر جزء از سیستم توسط واحدى به نام vmu کنترل مى شود. در واقع استراتژى کنترل توسط این واحد بر سیستم اعمال مى شود. اجزاء این سیستم هیبرید و محل آنها در شکل (5 ب) آمده است.

 
شکل 5 الف
 
شکل ( 5 ب) اجزا و محل نصب آنها در کامیون هیبریدى  Volvo FL6

شکل (6 ) منحنى تولید و مصرف توان در اجزاء سیستم را در مدت 150 ثانیه از کار آن نشان مى دهد. در این شکل منحنى شمارهء2 یا (pedS) میزان توان مصرفى و یا تولید توسط مجموعة موتور اینورتر 6 منحنى شماره 2 یا  (pgen)توان تولید شده توسط مجموعة موتور دیزل ژنراتور، منحنى شماره3 میزان توان داده شده به مجموعة باتریها یا گرفته شده از آنها بر حسب کیلو وات و منخنى شماره، میزان سرعت نقلیه بر حسب کیلو متر بر ساعت است.

 
شکل (6)
به طورى که ملاحظه مى شود در زمانهاى شتاب گیرى خودرو همچون زمانهاى =t 5 7 و 120 =، ثانیه توان مصرفى مجموعه موتور اینورتر توسط مجموعة باتریها و APL (مجموعة موتور دیزل ژنراتور) تأمین مى شود. همچنین در مواقعى که سرعت ثابت است همچون 50 t= و t=100  ثانیه توان تولیدى توسط APU صرف غلبه بر اصطکاک جاده و شارژ باتریها مى شود و در هنگام کاهش سرعت همچون زمانهاى t=30 و t=75 و t=135 ثانیه جذب شده از مجموعة موتور اینورتر نیز صرف شارژ باتریها مى شود. به طورى که منحنى نشان مى دهد در این زمانها این مجموعه مى تواند خاموش باشد و یا اینکه به صورت هرز بگردد.



3-انرژی مصرف شده در خودرو هیبریدی
براى اندازه گیرى توان مصرف شده توسط مجموعة  APU در خودرو هیبرید بر اساس منحنى شکل (6) ابتدا منحنیهاى اصلى توان و سرعت از این شکل استخراج مى شود. شکل(7 الف، ب، ج، پ، ت) منحنیهاى بوجود آمده توسط نرم افزار Matlab  را نشان مى دهد و براى محاسبة توان مصرف شده توسط APU مى توان از منحنیهاى حالت ژنراتور و موتور دیزل استفاده و دست آخر توان مصرفى APL را محاسبه کرد که با توجه به عدم دسترسى به این منحنیها، این کار مستلزم وقت زیاد است. با توجه به عدم نیاز دقت بالا و توجه به هدف این مطالعه که مقایسة توان مصرفى در سیستم هیبرید و ICE معمولى است از این راه حل صرفنظر و با استفاده از ضریب بازده متوسط ارائه شده در مراجع این محاسبه انجام مى شود. در این جا سه خودرو کاملاً معادل از انواع هیبرید سرى، هیبرید موازى، و درونسوز معمولى ساخت شرکت فورد مقایسه شده اند. که براى مجموعة APU خودرو سرى جدول سرى )2( به دست مى آید.







جدول (2) : میزان متوسط بازده در نظر گرفته شده براى هر جزء APU سیستم هیبرید سرى
جزء در نظر گرفته شده     بازده متوسط %    بازده حداکثر %
ژنراتور سه فازه مغناطیس دائم     90    95
موتور دیزل کوپل شده با ژنراتور    2/40    43
مجموعه باطری    6/87    0
با توجه به مقادیر ارائه شده در جدول (2) مقدار کل انرژی سوخت مصرف شده توسط مجموعه APU به صورت فرمول (1) است.
 
Wins-Cons-hyb=1/86 e+4kws            (1)
و توان متوسط مصرفی در مدت 150 ثانیه به صورت فرمول (2) است.
Pcons-hyb=ein-med-cons-hyb=win-cons-hyb/150
Pcons-hyb=107/7858kw                   (21)
در این حالت انرژی محاسبه شده باتریها what=-880/36 که نشان می دهد این انرژی بعد از مدت 150 ثانیه در باتریها ذخیره شده است.


4-میزان انرژی متوسط مصرف شده در خودرو درونسوز معادل

در اینجا نیز محاسبة انرژى مصرفى به همان ترتیب که در بخش قبل صورت گرفت انجام مى شود، با این تفاوت که ابتدا توان مصرفى مجموعة موتور اینورتر با استفاده از ضرایب بازده متوسط آن به بخش محور موتور منتقل مى شود و سپس با محاسبة افت حاصل از سیستم انتقال قدرت مکانیکى و با در نظر گرفتن میزان متوسط بازده موتور دیزل در خودرو احتراقى معمولى، مقدار انرژى مورد نظر به دست مى آید. با توجه به مقادیر بازده مطرخ شده در جدول (3) انرژى مصرف شده در خودرو درونسوز با خودرو هیبرید مطرح شده برابر خواهد بود با:
  Win-Cons-hyb=
Win-eng-conv=1.9198e+4kws
و توان متوسط مصرفی برابر خواهد بود با:
Pin-eng-conv=win-eng-conv/150=127/9849kw
جدول3: بازده موتور مجموعة موتور اینورتر در خودرو هیبرید و موتور دیزل و سیستم انتقال نیروى محرکه در خودرو درونسوز معمولى با خودرو هیبرید
جزء در نظر گرفته شده     بازده متوسط%    بازده حداکثر %
مجموعه موتور اینورتر الکتریکی در خودرو هیبرید    86/8    92
مجموعه سیستم انتقال قدرت در خودرو درونسوز     92    -
موتور دیزل به کار برده شده در خودرو درونسوز    26    46/5

نکته قابل توجه اینکه توان مصرفى در موتور درونسوز با توجه به توان مصرفى حداکثر که معادل 628/11kw  است در محاسبات حداقل 15kw در نظر گرفته شده است.
منحنى توان O' زمان خودرو درونسوز مورد نظر به عنوان مقایسه در شکل (7) آمده است. به طورى که در این شکل ملاحظه مى شود موتور دیزل خودرو درونسوز معمولى باید نقطه اوجهاى بسیار مرتفعى را در زمان شتاب گیرى ایجاد و در زمانهاى عدم نیاز به آن یا در زمان بارهاى کم به صورت هرز کار کند، به علاوه اینکه موتور احتراقى فقط مصرف کننده انرژیى است. هیچگونه بازیابى انرژیی ندارد، در صورتى که مجموعة موتور اینورتر درخودرو هیبرید داراى مزیت بازیابى انرژى است. به همین علت موتور دیزل به کار رفته در این خودرو داراى بازده پایینى است.

نظرات (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">
تجدید کد امنیتی