دانلود مقاله بررسی سیستم ذخیره انرژی، انتقال قدرت و ترمز خودروهای هیبرید

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله بررسی سیستم ذخیره انرژی، انتقال قدرت و ترمز خودروهای هیبرید دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:10

چکیده:

در این مقاله، عملکرد بخش‌های مختلفی از خودروهای هیبرید، شامل موتور، کنترلر، انتقال قدرت و سیستم ترمز بررسی شده است. چرخ طیار که در واقع منبعی برای ذخیره انرژی است، مورد بررسی قرار گرفته و نقش آن در سیستم ترمز خودروهای هیبرید، بیان شده است. کنترلر موتور خودروی هیبرید و نقش آیرودینامیک در کاهش توان موتور نیز از دیگر مواردی است که به آنها پرداخته می‌شود.

مشکلات زیست‌محیطی به وجود آمده در ابعاد کلان از یک‌سو و تنگناهای مربوط به سوخت‌های فسیلی از سوی دیگر، باعث شده است تا خودروهای هیبرید (ترکیب احتراقی و برقی) و نیز خودروهایی که با پیل سوختی کار می‌کنند، جایگزین خودروهای احتراقی شوند. از این‌رو، امروزه علاوه‌بر سیستم‌های قوای محرکه خودروهای درونسوز، دسته‌بندی جدیدی از سه سیستم دیگر شکل گرفته است که عبارتند از: خودروهای برقی1، خودروهای هیبرید برقی2 و خودروهای برقی پیل سوختی3.

خودروی هیبرید برقی، نوعی خودروی الکتریکی است که فاقد نقایص خودروهای الکتریکی معمولی است. مثلاً، خودروهای الکتریکی باید حتماً دارای باطری‌های بزرگ باشند. ثانیاً به‌طور مرتب با شبکه انتقال برق شارژ شوند و این کار زمینه‌ساز پایین بودن کارایی آنهاست. در خودروهای هیبرید، می‌توان از قدرت موتور احتراقی آنها به صورت قدرت مکانیکی یا ذخیره آن به صورت انرژی الکتریکی استفاده کرد، لذا قابلیت استفاده از سوخت‌های جایگزین را دارا بوده و صرفاً منحصر به استفاده از سوخت فسیلی نیستند. در HEVها4، از محفظه‌های احتراقی در واحدهای کمکی قدرت (APU)ا5 برای تولید انرژی الکتریکی با حداقل آلودگی استفاده می‌شود. HEVها از ذخیره کردن انرژی ترمزگیری استفاده کرده و به کاهش اتلاف انرژی به هنگام حرکت، کمک می‌کنند.

نحوه عملکرد خودروهای هیبرید

خودروی هیبرید، با دو منبع انرژی متفاوت کار می‌کند. استفاده از چنین سیستمی، در واقع حفظ بازده موتور درونسوز (ICE) و کاهش آلودگی در حد خودروی الکتریکی (EV) است.

برای به دست آوردن ترکیب خوب ICE و EV، به استفاده از پیل‌های سوختی و موتورهای دیزل یا بنزینی و همراه آنها به باطری و چرخ طیار و ذخیره‌کننده‌های با ظرفیت بالا نیاز داریم.

در خودروهای هیبرید، از سه ساختار یا حالت مختلف در بهره‌گیری از این دو نوع موتور استفاده می‌شود که عبارتند از:

1. سری
2. موازی
3. سری و موازی

چرخ طیار

چرخ طیار وسیله تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی جنبشی (دورانی) است که با توجه به چرخش سریع در ساختمان موتور، ساخته می‌شود. این وسیله، انرژی ذخیره شده به صورت انرژی جنبشی در روتور را به صورت انرژی الکتریکی در حالت برگشت موتور و هنگام کاهش سرعت روتور، آزاد می‌کنند.
این سیستم‌ها، انرژی مکانیکی را به صورت انرژی جنبشی ذخیره می‌کنند. آنها برای شتاب دادن روتور تا سرعت مورد استفاده موتور، یک ورودی الکتریکی دارند. سپس، انرژی الکتریکی مورد استفاده این موتور را مانند ژنراتور بر می‌گردانند. این سیستم‌ها به دو شکل طراحی می‌شوند، یکی به صورت دیسک دوار که در مراکز آن یک محور قرار دارد و دیگری یک استوانه تو خالی که توسط یاتاقان‌های مغناطیسی کنترل می‌شود.

بیشترین عامل اطمینان در طراحی چرخ طیارها، مواد مورد استفاده در لبه یا حاشیه آنهاست. لبه چرخ طیار، باید برای افزایش انرژی جنبشی ذخیره شده در آن، موادی با ضریب استحکام کششی بالا نسبت به چگالی آنها ساخته شود. لذا نیاز به استحکام کششی بالا نسبت به چگالی، ما را به سمت مواد مرکبی هدایت می‌‌کند که دارای استحکام کششی بالا و چگالی کم بوده و استحکام کششی نسبت به چگالی آنها، 10 برابر فولاد باشد.

ایمن‌سازی دینامیکی چرخ طیار

انرژی یک چرخ طیار با سرعت بالا (حداکثر تا 60 هزار دور در دقیقه) دارای قدرت تخریب زیادی است. انرژی یک چرخ طیار یک کیلو وات ساعتی، قادر است خودرویی با اندازه متوسط را بیشتر از 100 فوت به‌طور عمودی در هوا بلند کند. در نتیجه، قسمت چرخنده آن باید در محفظه‌ای محافظ، محبوس شود. 3 نکته که باید برای طراحی چرخ طیارها در خودروی هیبریدی مد نظر گرفته شود، عبارتند از:
1. احتمال شکستگی روتور و برخورد با محفظه آن به هنگام حرکت یا بر اثر تصادف.

1. اثر ژیروسکپی چرخ طیار می‌تواند سبب واژگونی خودرو به هنگام چرخش مسیر شود.
2. شوک ناشی از مسیر جاده، می‌تواند بر عملکرد چرخ طیار تأثیر بگذارد.
   
   ایمن‌سازی الکتریکی چرخ طیار

به دلیل قدرت بالای مورد نیاز برای چرخ طیارها در حالت اتوماتیک، ولتاژ مورد نیاز بسیار زیاد و معمولاً در حدود 300 تا 500 ولت است. این ولتاژ بالا، ممکن است باعث وارد شدن شوک الکتریکی به راننده، سرنشینان و تعمیرکاران شود. برای ساختن چرخ طیار مطمئن، باید اثرات هر یک از اجزای دیگر خودرو و خصوصیات سیستم در نظر گرفته شود.

موتور و کنترلر آن

موتور الکتریکی و کنترلر خودروی هیبرید، برای حرکت دادن خودرو از انرژی الکتریکی بهره می‌گیرند. در نوع سری، یک موتور الکتریکی به تنهایی چرخ‌ها را حرکت می‌دهد. در نوع موازی، ترکیب واحدهای قدرت می‌تواند از طریق یک سیستم انتقال قدرت، چرخ‌ها را به حرکت در آورد.

در سیستم سری- موازی (Dual) از ترکیب هر دو حالت بالا استفاده می‌شود. یعنی کنترلر، ولتاژ و جریان رسیده به موتور را کنترل می‌کند. در خودروی هیبریدی، کنترلر یک سیگنال از پدال گاز می‌گیرد و تولید انرژی الکتریکی برای موتور را کنترل می‌کند که باعث تولید گشتاور مورد نیاز برای چرخش چرخ‌ها می‌شود.