ﺖﺴﯾز ﻂﯿﺤﻣ و ﺖﺧﻮﺳ ... - VFERIvferi.com/upload/file/1518006158HEB.pdfEmail:...
2
TKC I.D.E.M. I K D ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺧﻮدرو، ﺳﻮﺧﺖ و ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ ﺑـﺎ ﻫﺪف1381 ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺧﻮدرو، ﺳﻮﺧﺖ، و ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴـﺖ داﻧﺸـﮕﺎه ﺗﻬﺮان، در ﺳـﺎل ﮐﻠﯽ ﺗﻮﺳـــــﻌﮥ ﭘﮋوﻫﺶ و اﯾﺠﺎد داﻧﺶ ﻓﻨﯽ در زﻣﯿﻨﮥ ﺧﻮدرو، ﮐﺎﻫﺶ ﻣﺼﺮف ﺳــــــﻮﺧﺖ و ﺣﻔﺎﻇﺖ از ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ در ﺳﻄﺢ ﭘﯿﺸﺮﻓﺘﮥ ﺟﻬﺎﻧﯽ ﺑـﺎ ﺑـﻬﺮهﮔﯿﺮي از ﺗﻮاﻧﺎﯾﯽﻫﺎي داﻧﺸـﮕﺎﻫﯽ در زﻣﯿﻨﮥ ﺗﺄﻣﯿﻦ ﻧﯿﺮوي ﻣﺘﺨﺼﺺ ﻣﻮرد ﻧﯿﺎز و اﻣﮑﺎﻧﺎت ﮔﺴﺘﺮدة ﺻﻨﺎﯾﻊ ﺧﻮدروﺳﺎزي ﮐﺸـﻮر، ﺳﺎزﻣﺎن ﺑﻬﯿﻨﻪﺳﺎزي ﻣﺼﺮف ﺳﻮﺧﺖ ﮐﺸﻮر و ﺳﺎزﻣﺎن ﺣﻔﺎﻇﺖ ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ ﺗﺄﺳﯿﺲ ﮔﺮدﯾﺪ. اﻫﻢ ﻓﻌﺎﻟﯿﺖﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﺷﺪه ﺗﻮﺳﻂ اﯾﻦ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ ﺑﻪ ﺷﺮح زﯾﺮ اﺳﺖ: اﯾﺠﺎد ﺑﺨﺶ ﺣﺮارت و ﺳﯿﺎﻻت ﺑﺴﺘﻪ ﻣﻮﺗﻮر ﻣﺠﺎزي(1 ﺑﺮرﺳﯽ ﻋﺪدي و ﺗﺠﺮﺑﯽ اﺛﺮات ﺗﺮﮐﯿﺒﺎت ﻣﺨﺘﻠﻒ ﮔﺎز ﻃﺒﯿﻌﯽ ﺑﺮ(2 ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﮔﺎزﺳﻮز ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﺠﺮﺑﯽ و ﺗﺪوﯾﻦ اﺻﻮل ﻃﺮاﺣﯽ و ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﻣﻨﯿﻔﻮﻟﺪ(3 ﺗﺪوﯾﻦ ﮐﺘﺎب ﻣﺒﺎﻧﯽ و ﻃﺮاﺣﯽ ﺧﻮدروﻫﺎي ﻫﯿﺒﺮﯾﺪ و ﭘﯿﻞ ﺳﻮﺧﺘﯽ(4 ﻃﺮاﺣﯽ و ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزي ﺑﺎﺗﺮيﻫﺎي ﺳﺮب اﺳﯿﺪي(5 در ﮐﻨﻔﺮاﻧﺲﻫﺎيCNG ﺑﺮرﺳﯽ و ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻣﻘﺎﻻت راﺟﻊ ﺑﻪ(6 در ﮐﺸﻮر ﺟﻬﺖ ﺗﺮﺑﯿﺖCNG ﺑﯿﻦاﻟﻤﻠﻠﯽ و ﺗﺪوﯾﻦ اﺳﺘﺮاﺗﮋي ﻧﯿﺮوي ﻣﺘﺨﺼﺺ ﻣﻮردﻧﯿﺎز ﺳﺎزﻣﺎن ﺑﻬﯿﻨﻪﺳﺎزي ﻣﺼﺮف ﺳﻮﺧﺖ ﮐﺸﻮر اﺣﺪاث و ﺗﺠﻬﯿﺰ آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎه ﺗﺴﺖ ﻣﻮﺗﻮر داﻧﺸﮑﺪه ﻓﻨﯽ داﻧﺸﮕﺎه(7 ﺗﻬﺮانAC ﺗﺪوﯾﻦ داﻧﺶ ﻓﻨﯽ، ﻃﺮاﺣﯽ و ﺳﺎﺧﺖ دﯾﻨﺎﻣﻮﻣﺘﺮ(8 ﮐﺘﺎﺑﭽﻪ در اﯾﻦ ﮐﻨﻔﺮاﻧﺲ5 و اﻧﺘﺸﺎرCNG ﺑﺮﮔﺰاري ﮐﻨﻔﺮاﻧﺲ(9 ﺗﺪوﯾﻦ ﮐﺘﺎب اﯾﺴﺘﮕﺎهﻫﺎي ﺳﻮﺧﺖرﺳﺎﻧﯽ(10 در دﺳﺖ ﭼﺎپCNG ﺗﺪوﯾﻦ ﮐﺘﺎب ﻣﺨﺎزن(11 ﻧﻈﺎرت ﺑﺮ رﺳﻮبزداﯾﯽ ﺧﻮدروﻫﺎ در ﺗﻬﺮان ﺑﺰرگ(12 ﺗﺤﻠﯿﻞدادهﻫﺎ ﺟﻬﺖ اﺳﺘﺨﺮاج اﻃﻼﻋﺎت از اﯾﺴﺘﮕﺎهﻫﺎي ﮐﻨﺘﺮل(13 ﮐﯿﻔﯿﺖ ﻫﻮا در ﺗﻬﺮان ﺑﺰرگ ﻣﻘﺎﯾﺴـــــﻪ و ارزﯾﺎﺑـــــﯽ ﻋﻤﻠﮑﺮد اﻗــــــﺘﺼﺎدي، ﻓﻨﯽ، اﯾﻤﻨﯽ و(14 زﯾﺴﺖﻣﺤﯿﻄﯽ ﺧﻮدروﻫﺎي دوﮔﺎﻧﻪ ﺳﻮز ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻧﻮع ﺑﻨﺰﯾﻨﯽ ﺗﺤﻠﯿﻞ و ﺳﺎﺧﺖ ﺷﺎﺳﯽ و ﺑﺮاﮐﺖﻫﺎ ﺗﺤــﻠﯿﻞ اﺳــﺘﺎﺗﯿﮑﯽ و دﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ اﺗﻮﺑــﻮس ﻫﯿﺒــﺮﯾﺪ، ﺑﻪدﻟﯿﻞ ﺗﻐﯿﯿﺮ در وزن و ﺑﺎرﮔﺬاريﻫﺎي ﺳـﺎزه و ﺷﺎﺳـﯽ و دﯾﻨﺎﻣﯿﮏ ﺧﻮدرو، ﺗﻮﺳـﻂ ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزيﻫﺎﯾﯽ از ﻗﺒﯿﻞ آﻧﺎﻟﯿﺰ ﻣﻮدال و ﺗﺴﺖ ﺟﺎده اﻧﺠﺎم ﺷﺪهاﺳﺖ. ﻃﺮاﺣﯽ ﻣﺴﯿﺮ ﺟﺪﯾﺪ اﻧﺘﻘﺎل ﻗﺪرت در ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﻫﯿﺒﺮﯾﺪﺳﺎزي ﯾﮏ ﺧﻮدرو، ﻣﻤﮑﻦ اﺳﺖ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑـﻪ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﻮﻗـﻌﯿﺖ، اﺑـﻌﺎد، دور و ﮔﺸـﺘﺎور ﻣﻮﺗﻮر ﻣﺠﺒـﻮر ﺑـﻪ ﻃﺮاﺣـﯽ ﻣﺠﺪد ﮔﺎردان و دﯾﻔﺮاﻧﺴـﯿﻞ ﺷﻮﯾﻢ. اﯾﻦ ﮐﺎر ﺑﺮاي اﺗﻮﺑﻮس ﻫﯿﺒﺮﯾﺪ ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ و ﺳﻌﯽ ﺷـﺪه ﺑـﺎ ﺟﺎﻧﻤﺎﯾﯽ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﭘﯿﺸﺮان، ﮐﻤﺘﺮﯾﻦ ﺗﻐﯿﯿﺮ ﺑﺮ ﮔﺎردان ﻣﻮﺟﻮد اﻋﻤﺎل ﺷﻮد. ﺑﻪواﺳﻄﮥ ﺗﻐﯿﯿﺮات در وزن و دﯾﻨﺎﻣﯿﮏ ﺧﻮدرو، ﺑﺮرﺳﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎي ﺗﻌﻠﯿﻖ، ﻓﺮﻣﺎن و ﺗﺮﻣﺰ اﻟﺰاﻣﯽ اﺳـﺖ. اﺷـﮑﺎل زﯾﺮ ﻗﺴـﻤﺘﯽ از ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت اﻧﺠﺎمﺷــﺪه در اﯾﻦ زﻣﯿﻨﻪ را ﻧﺸﺎن ﻣﯽدﻫﺪ. آدرس: ﺗﻬﺮان، ﺧﯿﺎﺑﺎن ﮐﺎرﮔﺮ ﺷﻤﺎﻟﯽ، ﺑﺎﻻﺗﺮ از ﺗﻘﺎﻃﻊ ﺟﻼل آل اﺣﻤﺪ، ﭘﺮدﯾﺲ داﻧﺸﮑﺪه ﻫﺎي ﻓﻨﯽ داﻧﺸﮕﺎه ﺗﻬﺮان، ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن اﻧﺴﺘﯿﺘﻮ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻧﻔﺖ، ﻃﺒﻘﻪ14395-1335 : ﭼﻬﺎرم، ﺻﻨﺪوق ﭘﺴﺘﯽ021-88020741 : ﺗﻠﻔﮑﺲCollege of Engineering, Campus #2, Institute of Petroleum Engineering Building, Fourth Floor, University of Tehran, North Kargar Ave., Tehran, Iran. P. O. Box: 14395-1335 Tel: (+98) 21 88020741, Fax: (+98) 21 88225362 Website: www.vferi.com Email: [email protected] ﺗﺤﻠﯿﻞ دﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺗﻌﻠﯿﻖFir s t Hybrid Electric V ehicle in Middle E ast
Transcript of ﺖﺴﯾز ﻂﯿﺤﻣ و ﺖﺧﻮﺳ ... - VFERIvferi.com/upload/file/1518006158HEB.pdfEmail:...
T K C
I.D.E.M.
I K D
مرکز تحقیقات خودرو، سوخت و محیط زیست
مرکز تحقیقات خودرو، سوخت، و محیط زیسـت دانشـگاه تهران، در سـال 1381 بـا هدف
کلی توســـــعۀ پژوهش و ایجاد دانش فنی در زمینۀ خودرو، کاهش مصرف ســــــوخت و
حفاظت از محیط زیست در سطح پیشرفتۀ جهانی بـا بـهر هگیري از توانای یهاي دانشـگاهی
در زمینۀ تأمین نیروي متخصص مورد نیاز و امکانات گستردة صنایع خودروسازي کشـور،
سازمان بهین هسازي مصرف سوخت کشور و سازمان حفاظت محیط زیست تأسیس گردید.
اهم فعالی تهاي انجام شده توسط این مجموعه به شرح زیر است:
1) ایجاد بخش حرارت و سیاالت بسته موتور مجازي
2) بررسی عددي و تجربی اثرات ترکیبات مختلف گاز طبیعی بر
موتورهاي گازسوز
3) بررسی تجربی و تدوین اصول طراحی و محاسبات منیفولد
4) تدوین کتاب مبانی و طراحی خودروهاي هیبرید و پیل سوختی
5) طراحی و شبی هسازي باتر يهاي سرب اسیدي
6) بررسی و تحلیل مقاالت راجع به CNG در کنفران سهاي
بی نالمللی و تدوین استراتژي CNG در کشور جهت تربیت
نیروي متخصص موردنیاز سازمان بهین هسازي مصرف سوخت
کشور
7) احداث و تجهیز آزمایشگاه تست موتور دانشکده فنی دانشگاه
تهران
AC 8) تدوین دانش فنی، طراحی و ساخت دینامومتر
9) برگزاري کنفرانس CNG و انتشار 5 کتابچه در این کنفرانس
10) تدوین کتاب ایستگا ههاي سوخ ترسانی
11) تدوین کتاب مخازن CNG در دست چاپ
12) نظارت بر رسو بزدایی خودروها در تهران بزرگ
13) تحلیلداد هها جهت استخراج اطالعات از ایستگا ههاي کنترل
کیفیت هوا در تهران بزرگ
14) مقایســـــه و ارزیابـــــی عملکرد اقــــــتصادي، فنی، ایمنی و
زیس تمحیطی خودروهاي دوگانه سوز نسبت به نوع بنزینی
تحلیل و ساخت شاسی و براک تها
تحــلیل اســتاتیکی و دینامیکی اتوبــوس هیبــرید، بهدلیل تغییر در وزن و
بارگذار يهاي سـازه و شاسـی و دینامیک خودرو، توسـط شبیه ساز يهایی از
قبیل آنالیز مودال و تست جاده انجام شد هاست.
طراحی مسیر جدید انتقال قدرت
در فرایند هیبریدسازي یک خودرو، ممکن است با توجه بـه تغییر موقـعیت،
ابـعاد، دور و گشـتاور موتور مجبـور بـه طراحـی مجدد گاردان و دیفرانسـیل
شویم. این کار براي اتوبوس هیبرید صورت گرفته و سعی شـده بـا جانمایی
مناسب موتورهاي پیشران، کمترین تغییر بر گاردان موجود اعمال شود.
ب هواسطۀ تغییرات در وزن و دینامیک خودرو، بررسی سیست مهاي تعلیق،
فرمان و ترمز الزامی اسـت. اشـکال زیر قسـمتی از مطالعات انجا مشــده
در این زمینه را نشان م یدهد.
آدرس: تهران، خیابان کارگر شمالی، باالتر از تقاطع جالل آل احمد، پردیس
دانشکده هاي فنی دانشگاه تهران، ساختمان انستیتو مهندسی نفت، طبقه
چهارم، صندوق پستی: 14395-1335
تلفکس: 021-88020741 College of Engineering, Campus #2, Institute of Petroleum Engineering
Building, Fourth Floor, University of Tehran, North Kargar Ave.,
Tehran, Iran.
P. O. Box: 14395-1335
Tel: (+98) 21 88020741, Fax: (+98) 21 88225362
Website: www.vferi.com
Email: [email protected]
تحلیل دینامیکی سیستم تعلیق
Firs
t
Hyb
rid
Ele
ctri
c V
eh
icle
in M
iddl
e Ea
st
هیبـــرید در لغت بـــه معناي مرکب اســـت. در اصطالح فنی خودروســـازي،
هیبــرید بــ همعنی وجود بـــیش از یک منبـــع تأمین انرژي در خودرو، جهت
افزایـــــش انعطاف الزم به منظور مدیریـــــت بهینه مصرف انرژي وکاهش
آالیندگی آن میباشد. معموالً یکی از این منابع انرژي با اولویت تولید انرژي
و دیگري با اولویت ذخیر هسازي آن انتخاب م یشود. از مثا لهاي نوع اول می
توان به موتور احـتراق داخلی و پیل سـوختی اشـاره کرد. مصداق منبـع نوع
دوم هم هر منبعی از انرژي است که قابـلیت ذخیر هسـازي انرژي را داشـته
باشـــــــــد، مثل بــــــــــاتر يها (ذخیر هکننده انرژي الکتریکی) و چرخ طیار
(ذخیر هکننده انرژي مکانیکی).
خودروهاي هیبرید الکتریکی جایگزین بسیار مناسبـی بـراي خودروهاي
فعلی ب هنظر م یرسند. زیرا از ی کسو مشکل محدودیت مسافت حـرکتی این
خودروها در مقایسه بـا خودروهاي کامالً الکتریکی حـل شده اسـت. از سوي
دیگر از نظر عملکرد و قـیمت تمام شـده قابـل رقابـت بــا خودروهاي معمولی
م یباشند.
بـه دالیل زیر میتوان گفت که خودروهاي هیبــرید الکتریکی عمل یترین راه
جهت رسیدن به مصرف سوخت و آالیندگی بمراتب کمتر م یباشند:
?استفاده از موتورهاي احتراق داخلی کوچکتر
?کارکرد موتورهاي احتراقی در نواحی با بازده باال
?استفاده از سیستم بازیاب انرژي ترمزي براي شارژ باتر يها
ب هطور ساده به روابط میان اجزا که مشـخ صکننده مسـیرهاي جریان قـدرت
هستند و بخ شهاي کنترلی موجود در مسیر، ساختار خودروي هیبـرید گفته
م یشود. ب هطور مرسوم خودروهاي هیبـرید بـه دو دسـتۀ اصلی طبق هبـندي
م یشوند : موازي و سري.
در خودروهاي هیبـرید الکتریکی سـري دو منبـع انرژي یک منبـع قدرت
رانش خودرو (موتور الکتریکی) را تغذیه م یکنند. در یک خودروي هیبرید
الکتریکی موازي، موتـور احتراق داخلی قدرت رانش خودرو را هماننـد یـک
خودروي معمولی فراهم می کند؛ بـا این تفاوت که در زنجیرة قدرت هیبرید
موازي، یک موتور الکتریکی که با موتور احتراقی کوپ لشــــــــــده، افزوده
شد هاست.
دانش فنی و ساخت نمونه اتوبوس هیبرید الکتریکینتایج شبی هسازي
اهمیت جانمایی تجهیزات در خودروهاي هیبــرید دوچندان اســت؛ زیرا از یکســو
جانمایی تجهیزات موتور احتراقـی مانند خودروهاي احتراقـی معمولی بایســت انجام
شود و از سـوي دیگر، تجهیزات حـجیم و سـنگین الکتریکی( مانند موتورالکتریکی ،
ژنراتور، باتري و سیم کشی هاي ولتاژ باال) نیز باید در فضاي موجود جاسـازي شـوند.
جادادن همۀ تجهیزات خودرو ب هطوري که از نظر طراحی و اصول نصب مناسب بوده
و ا زلحاظ مسائل تعمیر و نگهداري تجهیزات نیز قابل دسترسـی باشـند، نیازمند یک طراحی مبسوط و بررسی هم هجانبه است. نماهایی از پشت و زیر اتوبـوس هیبـرید
و نحوة چیدمان تجهیزات در تصاویر مشخص شد هاند.
بـا توجه بـه نیاز کشــور بــه بومی سازي فناوري خودروي هیبــرید و اهمیت
ناوگان حـمل و نقـل عمومی، از اوایل سـال 1384 پروژه طراحــی و ســاخت
اتوبــوس هیبــرید الکتریکی آغاز گردید. این پروژه بــا همکاري دفتر طرح
خودرو وزارت صنایع و معادن و گروه صنعتی ایرا نخودرو تصویب شـــده و
درحال حاضر بـا همکاري مرکز تحقیقـات، خودرو، ســوخت و محــیط زیســت
دانشـــگاه تهران، دانشــــگاه صنعتی اصفهان و شرکت بهینه سازي مصرف
سوخت در حال انجام م یباشد.
برآوردهاي اقتصادي هیبریدسازي اتوبوس هاي شهري تهران نشان
می دهد که با درنظرگرفتن 16000 دستگاه اتوبوس ساالنه 128 میلیارد
ریا ل صرفه جویی در هزینه مصرف سوخت صورت خواهد گرفت. همچنین
تأثیر آن در بهبود وضعیت آلودگی شهري چشمگیر خواهد بود.
�امروزه هزینه و زمان هنگفت فرایند طراحــــی و ساخت خودرو بــــ هکمک
مد لسازي و شبی هسازي رایانه اي بشدت کاهش یافت هاست. با اسـتفاده از
یک محــــــــیط شبی هســـــــــازي کامپیوتري م یتوان خودرو را مدل کرده و
استراتژ يهاي کنترلی مختلفی را بـر خودرو اعمال و رفتار آن را پی شبـینی
ADVISOR و AVL/Cruise کرد. مدل اتوبوس در محیط هاي نرم افزاري
پیاد هسازي شد هاست. شماتیک ساختار طراح یشده در شکل زیر مشـاهده
م یشود.
همچنین یک مدل بـــراي شبی هســـازي روبـــهجلوي اتوبــــوس در محــــیط
MATLAB/Simulink تدوین شد هاســــت. این مدل در تســــ تهاي
نر مافزاردرحلقـۀ کنترل، ســخ تافزار درحلقــۀ کنترل و کنترل مد لمبــنا
قابــل استفاد هاســت. شبی هســازي اجزاي مختلف در این مدل بـــ هصورت
ماژولی م یباشد که در شکل زیر نشان داده شد هاست.
شبیه سازي اتوبوس هیبرید
شبی هساز يهاي انجا مشـده در محـی طهاي نر مافزاري متنوع، حـاکی از بهبـود
مصرف سوخت و نیز کاهش قاب لتوجه آالیندگی اتوبوس هیبـرید الکتریکی
سري نسبت بـه اتوبـوسO457 معمولی م یباشـد. خالص هاي از نتایج میزان
کاهش مصرف سوخت و آالیندگی در دو سیکل شـهري تهران و نورنبـرگ در
جدول زیر نشان داده شده است.
کنترلر در خودروهاي هیبـرید نقـش اساسـی بـرعهده دارد. بـ هطوري که درصورت
عدم کارکرد صحـیح آن، بــه هیچ یک از اهداف مورد انتظار هیبریدسازي نم یتوان
دسـت یافت. کنترلر عالو هبـر دریافت فرمان از سـوي راننده، از تمام قســم تهاي
دیگر خودرو نیز بازخورد م یگیرد. به این وسیله اطالعات مربـوط بـه هر بـخش را (از
قبیل گشتاور، سرعت خودرو و وضعیت شارژ باتر يها) در هر لحـظه تحـلیل کرده و
فرمان مناســــــــب را صادر م یکند. در راســـــــــتاي انجام این پروژه، کنترلرهاي
ترموسـتات، فازي، ترموسـتات فازي و بـهینه طراحـی شــد هاند. شــکل زیر کنترلر
بهینۀ ترموستات طراحی شده را نشان م یدهد.
طراحی کنترلر
سیستم هاي مکانیکی اتوبوس هیبرید
ساختارسري
چرا هیبرید؟
ساختارهاي هیبرید
خودروهاي هیبرید الکتریکی
ساختار موازي
Firs
t
Hyb
rid
Ele
ctri
c V
eh
icle
in M
iddl
e Ea
st
Firs
t
Hyb
rid
Ele
ctri
c V
eh
icle
in M
iddl
e Ea
st
Firs
t
Hyb
rid
Ele
ctri
c V
eh
icle
in M
iddl
e Ea
st
