اصول طراحی سیستم انتقال قدرت الکتریکی هیبریدی سری


مفهوم سیستم انتقال قدرت الکتریکی هیبریدی سری از سیستم انتقال قدرت EV توسعه یافت. EVها در مقایسه با وسایل نقلیه گازوییلی یا بنزینی از مزایایی همچون آلایندگی صفر، منابع انرژی چندگانه و راندمان بالا برخوردارند. اگرچه EVهایی که از فناوری روز استفاده می کنند، دارای چند عیب هستند: مسافت طی شده ی محدود به دلیل کمبود ذخیره انرژی در باتری های آنبورد، ظرفیت ترابری و حجمی محدود به دلیل باتری های سنگین و حجیم و زمان طولانی شارژ باتری. هدف اولیه از توسعه یک HEV سری، توسعه محدوده سیستم انتقال با افزودن یک موتور یا یک سیستم جایگزین برای شارژ باتری های آنبورد بود.
یک ترکیب سیستم انتقال قدرت الکتریکی هیبریدی سری در شکل زیر مشاهده می شود. این وسیله نقلیه توسط یک موتور کششی به جلو رانده می شود. نیروی موتور کششی توسط یک بسته باتری و یا یک واحد موتور/ژنراتور تأمین می شود. توان هر دو منبع نیرو در یک دستگاه تأمین نیروی اتصال الکتریکی قابل کنترل و الکترونیک محور با یکدیگر ادغام می شوند. بر اساس نیازمندی نیروی مولد و وضعیت عملیاتی سیستم انتقال قدرت، حالت های عملیاتی بسیاری برای انتخاب موجود است.

 ترکیب بندی یک سیستم انتقال قدرت الکتریکی هیبریدی سری

عملکرد وسیله نقلیه (بر اساس شتاب، قابلیت عبور از شیب ها و سرعت ماکزیمم) به طور کامل به وسیله ابعاد و مشخصه های موتور محرک کشش تعیین می شود. توان قدرت موتور و طراحی انتقال مشابه طراحی EV است . اگرچه کنترل سیستم انتقال قدرت ضروروتاً به دلیل درگیری واحد اضافی موتور/ژنراتور، متفاوت از سیستم انتقال قدرت کاملاً الکتریکی است. ما در این قسمت مقاله بر اصول طراحی سیستم موتور/ژنراتور، کنترل سیستم انتقال قدرت و طرفیت انرژی و قدرت باتری تمرکز می گنیم در HEVها، وطیفه اصلی باتری ها تأمین قدرت بیشینه است و می توان آن ها را با انواع دیگری از منابع مانند ابرخازن ها، چرخ طیارها یا ترکیباتی از آن ها جایگزین کرد.(سیارک)
همان گونه که در شکل بالا نشان داده می شود، در سیستم های انتقال قدرت الکتریکی هیبریدی سری، سیستم موتور/ژنراتور از لحاظ مکانیکی از چرخ های محور مجزا می شود. سرعت و گشتاور موتور مستقل از سرعت وسیله نقلیه و مطالبه گشتاور کشش هستند و می توان آن را برای هر نقطه عملیاتی در صفحه سرعت-گشتاور آن کنترل نمود .به طور کلی، موتور باید به گونه ای کنترل شود که همیشه در منطقه عملیاتی بهیه خود که در آن مصرف و انتشارات موتور به حداقل می رسد (شکل پایین)، عمل کند. به دلیل تفکیک مکانیکی موتور از چرخ های محور، عملیات بهینه موتور قابل تحقق است. اگرچه، این امر شدیداً به حالت های عملیاتی و راهبرد کنترل سیستم انتقال قدرت بستگی دارد.


 مثال مشخصه های موتور و منطقه عملیاتی بهینه
سیستم انتقال قدرت چندین حالت عملیاتی دارد که می توان آن را به طور انتخابی بر اساس شرایط رانندگی و خواسته راننده به کار بست. این حالت های عملیاتی عبارنتد از:
1. حالت کشش هیبریدی: به مقدار زیادی از قدرت نیاز دارد یعنی راننده پدال گاز را تا آخرین مقدار خود فشار می دهد، هم موتور/ژنراتور و هم منبع توان بیشینه (PPS) نیروی محرکه موتور الکتریکی را تأمین می کنند. در این مورد، همان طور که در شکل بالا دیده می شود، به دلیل راندمان و انتشار، موتور باید در منطقه بهینه خود عمل کند. PPS قدرت اضافی را برای برآورده کرده نیاز به توان کشش تأمین می کند. 
2. حالت کشش منبع قدرت بیشینه صرف: در این حالت عملیاتی، منبع قدرت صرف بیشینه، نیروی لازم را برآورده کردن نیاز به قدرت تأمین می کند.
3. حالت کشش موتور/ژنراتور صرف: در این حالت عملیاتی، موتور/ژنراتور صرف، نیروی لازم را برآورده کردن نیاز به قدرت تأمین می کند.
4. شارژ PPS از موتور/ژنراتور: زمانی که سطح انرژی PPS تا خط پایینی کاهش می یابد، PPS باید شارژ شود. این کار را می توان با ترمز احیا کننده یا توسط موتور/ژنراتور انجام داد. معمولاً شارژ به وسیله موتور/زنراتور زمانی پیش می آید که شارژ به وسیله ترمز احیاکننده ناکافی باشد. در این مورد، قدرت موتور/ژنراتور به دو بخش تقسیم می شود: اول به جلو راندن وسیله نقلیه و دیگری به شارژ PPS. 

باید خاطر نشان کرد که حالت عملیاتی فقط زمانی اثربخش است که قدرت موتور/ژنراتور بیش از نیاز به قدرت بار باشد. همچنین باید ذکر نمود که قدرت PPS زمانی یک علامت منفی نشان می دهد که در حال شارژ باشد.
5. حالت ترمز احیا کننده: زمانی که وسیله نقلیه ترمز می کند، موتور کشش را می توان به عنوان یک ژنراتور به کار گرفت که بخش انرژی سینتیکی جرم وسیله نقلیه را به انرژی الکتریکی جهت شارژ PPS تبدیل می کند.این مقاله ادامه دارد........ترجمه  itrans.ir 

نظرات

برای ارسال نظر باید وارد حساب کاربری شوید. ورود یا ثبت نام