منبع مقاله درباره بهبود عملکرد

ی برآورده شده است.
مرجع[28] نیز به بررسی یک ساختار کنترل فازی برای کنترل گشتاور دریک خودرو هایبرید موازی پرداخته است. استراتژی کنترل فازی برای قابلیت رانشی خودرو هایبرید، کاهش آلودگی NOx و بالانس شارژ باتری اعمال شده است. نتایج بدست آمده در مورد گشتاور تولیدی و آلودگی NOx براساس تست دینامو ، نشان دهنده این است که موتور احتراقی دارای گشتاور تولیدی پایین ، آلودگی NOx بالا و بازده پایین در ناحیه سرعت پایین می باشد. در حالیکه در سرعتهای بالا، گشتاور تولیدی و بازده بالا و مقدار آلودگی پایین می باشد. بنابراین استراتژی کنترل بگونه ای باشد تا در نواحی سرعت پایین , عملکرد موتور احتراقی بصورت بهینه باشد. استراتژی کنترل طراحی شده از یک موتور القایی برای جبران کمبود گشتاور درخواستی از طرف سیکل رانشی به منظور بهبود عملکرد موتور احتراقی برای کاهش آلودگی استفاده می کند. در سرعتهای بالا به علت اینکه موتور احتراقی با بازده بهتری عمل می کند، در این حالت بهتر است تا ازموتور القایی برای شارژ باتریها استفاده شود.ساختار کنترل ارائه شده از دو بخش اصلی تشکیل شده است و مطابق شکل(6-2) می باشد. یک بخش به عنوان پیش بینی جهت گیری راننده و بخش دیگر به عنوان کنترل کننده بالانس توان می باشد.
شکل(6-2) ساختار کنترل کننده فازی
بخش اول کنترل کننده که یک کنترل فازی می باشد به عنوان پیش بینی کننده جهت گیری راننده براساس سیگنال شتاب و تغییرات آن می باشد و برای ارتقاء قابلیت رانشی خودرو بکار می رود. خروجی این کنترلر به عنوان مرجع گشتاور در خواستی به منظور برآورده کردن شتاب گیری و کاهش شتاب راننده که منعکس شده از کورس پدال شتاب دهنده و نرخ تغییرات آن می باشد. یک محدود کننده برای مقدار خروجی به اندازه 10% گشتاور نامی موتور القایی برای جلوگیری از اشباع کنترل کننده بکار می رود. در نهایت گشتاور مرجع T* e1 با جمع کردن خروجی کنترل کننده و گشتاور تولیدی فعلی ایجاد می شود.
کنترل کننده بعدی که نیز یک کنترل کننده فازی می باشد ، برای کنترل بالانس شارژ و دشارژ باتری با توجه محدودیت آلودگی NOx بکار می رود. وردویهای این کنترل کننده سرعت خودرو و سرعت موتور احتراقی می باشد. در حقیقت با این کنترل کننده نقش موتور الکتریکی برای حالت موتوری و شارژ کننده باتری متمایز می گردد. توان مرجع تولیدی بر سرعت فعلی موتور الکتریکی تقسیم شده و گشتاور مرجع T* e2 ساخته می شود. تفاوت بین دو کنترل کننده فوق به این صورت است که کنترل کننده اول گشتاور مرجع را براساس شتاب گیری یا کاهش شتاب سریع بدون در نظر گرفتن حالت شارژ باتری تولید می کند و کنترل کننده دوم گشتاور مرجع را براساس بالانس شارژ باتری تولید می کند. در دو کنترل کننده فوق گشتاور تولیدی براساس محدودیت آلودگی NOx تولید می شود. با توجه به شکل(6-2) گشتاور مرجع نهاییT*e برای موتور القایی ساخته می شود. فاکتور وزنی w1 برای تنظیم اهداف کنترل اولیه بین بالانس شارژ باتری و قابلیت رانشی برای ساختن استراتژی رانشی در خودرو هایبرید می تواند تغییر کند. نتایج حاصل از شبیه سازی استراتژی کنترل در شکل(7-2) نشان داه شده است. شارژ باتری را می توان با انتگرال گیری جریان باتری برحسب زمان ، تخمین زد. همانطور که مشاهده می شود مقدار شارژ نهایی با مقدار شارژ اولیه برابر می باشد. به عنوان نتیجه گیری اگر در طول یک سیکل حرکت، مقدار نهایی جریان باتری مقداری مثبت باشد، در این صورت موتور القایی به عنوان توان دو طرفه عمل می کند. اگر مقدار جریان نهایی منفی باشد، در این صورت موتور القایی به عنوان شارژ کننده باتری می باشد. تغییرات ولتاژ باتری نیز در شکل (8-2) نشان داده شده است. در این حالت ولتاژ باتری بین مقدار نامی ولتاژ و %120 مقدار ولتاژ در حالت شارژ کامل تغییر می کند.
شکل(7-2) نتایج حاصل از شبیه سازی استراتژی کنترل
شکل(8-2) تغییرات ولتاژ باتری
استراتژی کنترلی که در مرجع [29] بیان شده است ، به این صورت می باشد که کنترل کننده، انتقال و تولید انرژی بین اجزاء اصلی خودرو هایبرید موازی (موتور احتراقی،موتور الکتریکی، انتقال و باتری ) را بهینه می کند. نقشه های بازده اجزاء برای طراحی کنترل کننده استفاده شده است. کنترل کننده ابتدا سیگنالهای ترمز و پدال شتاب دهنده را که از راننده به عنوان ورودی دریافت کرده ، به فرمانهای قدرت محرک21 تبدیل می کند. با توجه به شکل(9-2) ، بعد از اینکه فرمان مربوط به قدرت محرک محاسبه شد ، کنترل کننده فازی توان بهینه موتور الکتریکی ، در حالتی که به عنوان ژنراتور برای شارژ باتری استفاده می شود، و فاکتور مقیاس22 را وقتی که موتور الکتریکی به عنوان موتور عمل می کند محاسبه می کند. اگر شارژ باتری پایین باشد ، فاکتور مقیاس نزدیک صفر بوده و در این حالت از موتور الکتریکی نباید برای رانش خودرو استفاده کرد . بالعکس اگر شارژباتری بالا باشد ، در این حالت فاکتور مقیاس برابر یک می باشد.
شکل(9-2) ساختار کنترلر فازی بهینه
سومین بلوک ، مربوط به محاسبه توان موتور احتراقی و موتور الکتریکی ( PICEو PEM) براساس درخواست توان (Pdriver )و توان ژنراتور( Pgen ) و ضریب مقیاس (SF) می باشد، که توان موتور احتراقی مطابق رابطه (3-2) و توان موتور الکتریکی مطابق رابطه (4-2) می باشد.
PICE=Pdriver+Pgen (3-2)
PEM = -Pgen (4-2)
برای محاسبه توانها دو استثناء وجود دارد :
1) وقتی که Pdriver+Pgen کوچکتر از حد آستانه باشد در این حالت PICE=0kW و PEM=Pdriver
2) وقتی که Pdriver+Pgen بزرگتر از ماکزیمم توان ICE باشد ، در این حالت روابط (5-2) و
(6-2) برقرار می باشد.
PICE = PICE,max@speed (5-2)
PEM = Pdriver – PICE,max@speed (6-2)
برای محاسبه نسبت دنده مطلوب، ابتدا از منحنی سرعت-گشتاور بهینه [29] برای محاسبه سرعت و گشتاور بهینه موتور احتراقی با توجه سطح توان مورد نیاز موتور احتراقی استفاده می شود. سپس سرعت بهینه موتور احتراقی به سرعت زاویه ای خودرو تقسیم شده تا نسبت دنده مطلوب حاصل شود. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که کنترل کننده فازی برای سیکل شهری حدود 6.8% و برای سیکل اتوبان حدود 9.6% بهبود افزایش عملکرد نسبت به کنترل کننده معمولی ایجاد کرده است.
در مراجع[30و31] دو استراتژی کنترل فازی مختلف برای سیکل شهری و سیکل برون شهری ارائه شده است. با استفاده از یک سوئیچ منطقی ، در هر سیکل یکی از استراتژیهای کنترل فعّال می گردد. شکل (10-2) ساختار استراتژی کنترل را نشان می دهد.
شکل(10-2) ساختار استراتژی کنترل فازی
اهداف استراتژی کنترل فازی طراحی شده شامل: 1) کم کردن آلودگی در سیکل شهری، 2) غلبه بر نقطه ضعف موتور احتراقی که در بارهای پایین دارای بازده کم می باشد، 3) حالت شارژ باتری در حد مطلوب قرار گیرد، می باشد.
در طول سیکل شهری موتور الکتریکی ابتدا شروع به حرکت کرده و موتور احتراقی خاموش می باشد . با افزایش سرعت خودرو مد هایبرید فعّال گشته و در این حالت اکثر گشتاور مورد نیاز توسط موتور احتراقی تولید شده و موتور الکتریکی گشتاور باقیمانده را تولید می کند. در این حالت استراتژی کنترل برای کاهش آلودگی هوا، گشتاور موتور احتراقی را در ناحیه مطلوب قرار می دهد و حتی الامکان سعی می شود تا گشتاور آن برای شارژ باتری استفاده نگردد مگر اینکه حالت شارژ باتری از مقدار مینیمم کمتر گردد. در سیکل برون شهری خودرو هایبرید برقی بیشتر در مد شارژ مجدد کار می کند و موتور احتراقی توان مورد نیاز را تولید کرده و از موتور الکتریکی برای شارژ باتریها استفاده می شود. در این حالت اگر گشتاور مورد نیاز از ماکزیمم گشتاور موتور احتراقی بیشتر شد ، مد هایبرید فعال گشته و بقیه توان در خواستی توسط موتور الکتریکی فراهم می گردد.
براساس مطالعات انجام شده درمرجع [32] ، برای ایجاد بیشترین مزیتهای ایجاد شده ناشی از توپولوژی و استراتژی توزیع انرژی مربوط به PHEV ، پیشرفتهایی در زمینه بهینه سازی اجزاء مربوط به اجزاء خودرو و استرتژی مدیریت انرژی نیاز می باشد . مدیریت انرژی در PHEV ، می تواند یک استراتژی کنترلی مناسب را ایجاد کند که تابعی از حالتهای اجزاء خودرو اصلی و شرایط حرکتی واقعی می باشد. در حقیقت این استراتژی باعث توزیع بهینه انرژی در هر لحظه از زمان بین منابع انرژی خودرو می شود. اهداف ناشی از این عمل عبارتند از :
اجزاء خودرو در ناحیه بازده ماکزیمم عمل کنند.
نگهداری رزرو مناسب انرژی در عناصر ذخیره ساز انرژی
کاهش مصرف سوخت
مینیمم سازی آلودگی هوا
عملکرد خودرو با توجه به شرایط جاده حفظ شود .
دنبال کردن اهداف فوق بوسیله رفتار فیزیکی ICE که بیشترین مقدار آلودگی هیدروکربنها( HC ) و مونو کسید کربن (CO ) را در طول اولین دقایق سیکل حرکتی دارد ، مشکل می باشد. زیرا که در این ناحیه کاری سرعت و گشتاور پایین می باشد و بازده موتور احتراقی کم می باشد. بنابراین با استفاده از خودروهای هایبرید می توان براین مشکل فائق آمد . درجه هیبریداسیون اگرچه اثرات آلودگی هوا را
کاهش می دهد ولی از طرفی نیاز است تا یک استفاده مفید از منبع الکتریکی انجام شده و طول عمر مفید باتری کاهش پیدا نکند. تنظیم بهینه پارامترهای مشخصه استراتژی مدیریت توزیع انرژی می تواند به مسئله برنامه ریزی غیر خطی با قید های رابطه (7-2) منجر شود:
(7-2)
که درآن :
بالاترین حالت شارژمورد نیاز باتری …………………………………………………………………………………………..Hsoc
پایینترین حالت شارژ مورد نیاز باتری ……………………………………………………………………………………….Lsoc
سرعت خودرو که پایین است ،موتور احتراقی خاموش است (باتری دشارژ است)……………………….VL
سرعت خودرو که پایین است ،موتور احتراقی خاموش است (باتری شارژ است)…………………………VH
گشتاور که پایین است ،موتور احتراقی خاموش می شوداگر باتریها شارژ شود………………………….Toff
گشتاور بار اعمال شده به موتور احتراقی تا باتریها را دوباره شارژ کند ………………………………………Tch
در معادله (7-2) ، تابع g قیدها می باشد که شامل سرعت نامی خودرو ، ماکزیمم سرعت خودرو و زمان شتاب گیری برای یک جاده خاص می باشد. ? فضای جوابهاست. تابع هدف می باشد که بصورت رابطه (8-2) می باشد :
(8-2)
حل وتصمیم گیری برای چنین مسائلی با روشهای کلاسیک نیاز به فرضهای قوی برای تابع هدف دارد.
نظیر ، پیوستگی ، قابلیت تمایز و برآورده کردن شرایط لیب شیتز، که در این حالت با توجه به تابع هدف ( تولید آلودگی و تخمین صرفه جویی سوخت ) نمی توان همچین فرضهایی را برای مسئله فوق داشت. روش GA ، روش جستجوی تکاملی یکپارچه اتفاقی که تقلیدی از ساختارهای بیولوژیکی است.
نقطه شروع در اعمال و بکارگیری الگوریتم ژنتیک ، انتخاب یک کروموزوم برای توصیف هر شخص مستقل در یک جمعیت و و برای تعریف تابع شایستگی

مطلب مرتبط :   منبع مقاله دربارهحل مسئله

دیدگاهتان را بنویسید