فهرست مطالب صفحهفصل اول: ادبيات موضوع..............مقدمه ..............1-2 ساختارهاي نوين در خودرو...........1-3 تاريخچه خودروهاي هيبريدي.........1-4 ساختار خودروهاي هيبريد..............1-5 پيل سوختي...............1-5-1 انواع پيل سوختي مورد استفاده در صنعت خودرو............1-5-2 مزاياي پيل هاي سوختي.........1-5-3 معايب پيل هاي سوختي....................1-6 مزاياي بكارگيري باطري در خودروهاي هيبريد................1-7 چارچوب پايان نامه...............................................................................................................................................................فصل دوم: مروري بر پژوهش هاي پيشين...................................................................................................................................2-1 مقدمه.......................................................................................................................................................................................2-2 استراتژی مدیریت انرژی برای خودروی هيبريد پيل سوختی/باطری/فرا خازن مبتنی بر منطق فازی......................2-3 کنترل پخش توان بهینه با استفاده از الگوریتم PSOبرای خودروی هيبريد پيل سوختی/فراخازن وپيل سوختی/باطری........................................................................................................................................................................2-4 کنترل موازی تبادل انرژی برای خودروی الکتریکی هيبريد پيل سوختی/ باطری/ فراخازن.........................................2-5 یکپارچه سازی سیستم و مدیریت پخش توان برای یک خودروی هيبريد سری با استفاده از فراخازن و باطری ...2-6 مدیریت انرژی مبتنی بر روش فرکانسی برای خودروی الکتریکی هيبريد پيل سوختی/باطری لیتیومی و فراخازن..2-7 مدیریت توان خودروی هيبريد پيل سوختی/باطری و فراخازن با استفاده از تبدیل موجک .......................................2-8 مدیریت انرژی خودروی هيبريد پيل سوختی/ فراخازن با استفاده از روش کنترل بهینه تطبیقی.................................2-9 طراحی مدل اولیه و اجرای کنترلر برای یک سیستم ذخیره انرژی خودروی الکتریکی هيبريد باطری-فرا خازن.....2-10 سیستم مدیریت انرژی برای خودروی برقی هيبريد با استفاده از فراخازن¬ها و شبکه¬ها عصبی...................2-11 یک سیستم ذخیره انرژی هيبريد باطری/فراخازن جدید برای خودروهای الکتریکی، هيبريد،و الکتریکی هيبريد با قابلیت اتصال به پریز..................................................................................................................2-12 سیستم مدیریت انرژی وسایل نقلیه سبک با استفاده از چندین منبع تغذیه.............................................................2-13 مدیریت قدرت پیل سوختی و باتری موتور درایو DC برای خودرو های الکتریکی کاربرد تغذیه.....................فصل سوم: سيستم هاي فازي...................................................................................................................................................3-1 مقدمه...................................................................................................................................................................................3-2 سيستم فازي.......................................................................................................................................................................3-1-1 تاریخچه ی فازی.........................................................................................................................................................3-2-2 اساس سیستم های فازی............................................................................................................................................3-2-3 انواع سیستم های فازی................................................................................................................................................3-2-3-1 سیستم های فازی خالص......................................................................................................................................3-2-3-2 سیستم فازی TSK................................................................................................................................................3-2-3-3 سیستم فازی با فازی سازی و غیر فازی سازی...................................................................................................3-2-4 مجموعه ها ي قطعي و فازي......................................................................................................................................3-2-4-1 مجموعه‌های قطعی..................................................................................................................................................3-2-4-2 مجموعه های فازی و توابع تعلق...........................................................................................................................3-2-5 عملیات بر روی مجموعه های فازی.........................................................................................................................3-2-5-1 عملگر مکمل............................................................................................................................................................3-2-5-2 عملگر اجتماع..........................................................................................................................................................3-2-5-3 عملگر اشتراک..........................................................................................................................................................3-2-6 رابطه ی فازی...............................................................................................................................................................3-2-7 مثالی از پیاده سازی سیستم فازی ممدانی در نرم افزار MATLAB...................................................................فصل چهارم: سيستم مورد مطالعه.............................................................................................................................................4-1 مقدمه.......................................................................................................................................................................................4-2 سيستم مورد مطالعه................................................................................................................................................................4-2-1 مدل باتری..........................................................................................................................................................................4-2-2 مدل سلول سوختی...........................................................................................................................................................4-2-3 مدل فراخازن.........................................................................................................................................................................4-2-4 سیستم مدیریت انرژی..........................................................................................................................................................4-2-5 الگوریتم کنترلی.....................................................................................................................................................................4-2-6 موتور DC تحریک مستقل....................................................................................................................................................4-3 كنترلرهاي سيستم كنترل قدرت.................................................................................................................................................4-3-1 سیستم کنترل قدرت با كنترلر تناسبي-انتگرالي PI................................................................................................................4-3-2 سیستم کنترل قدرت با كنترلر فازي.......................................................................................................................................فصل پنجم: شبيه سازي و نتايج.........................................................................................................................................................5-1 داده هاي سيستم.........................................................................................................................................................................5-2 نتايج شبيه سازي........................................................................................................................................................................5-2-1 نتايج شبيه سازي با سرعت مرجع ECE-47 (سیستم کنترل قدرت با كنترلر تناسبي-انتگرالي PI به ازاي ورودي شيب) ..5-2-2 نتايج شبيه سازي (مقايسه عملكرد كنترل هاي پيشنهادي) ....................................................................................................5-2-2-1 نتايج شبيه سازي (عملکرد کنترلر PI با/بدون سیستم مدیریت انرژی به ازای ورودی پله) .............................................5-2-2-2 نتايج شبيه سازي (عملکرد کنترلر فازی با/بدون سیستم مدیریت انرژی به ازای ورودی پله) .........................................5-2-2-3 نتايج شبيه سازي ( عملکرد کنترلر فازی و PI به ازای ورودی پله) ................................................................................5-3 جمع بندي و پیشنهادات............................................................................................................................................................مراجع................................................................................................................................................................................................ فهرست جداول صفحهجدول2-1: ماتریس قواعد فازی................................................................................................................................جدول 2-2: مقایسه بین ساختار کنترلی پیشنهادی با ساختارهای متداول..................................................................جدول 2-3 : مقایسه نتایج روش پیشنهادی با روش کنترلی متداول.........................................................................جدول4-2: قواعد کنترلی برای سيستم مديريت انرژي.....................................................................................................جدول4-1: قواعد کنترلی برای سيستم مديريت انرژي.............................................................................................جدول5-1: پارامترهای ماشین DC ................................................................................................................................جدول5-2: مشخصه های پارامترهای دینامیکی خودروی برقی........................................................................................جدول 5-3: ماتریس قواعد فازی. ................................................................................................................................ فهرست شكل ها صفحه1-1: ساختار خودروهاي هيبريد الكتريكي.............................................................................................................................شکل2-1: خودروی هيبريد پيل سوختی/باطری مورد مطالعه در ...........................................................................................شکل2-2: خودروی هيبريد پيل سوختی/باطری/فرا خازن مورد مطالعه .................................................................................شکل2-3: منحنی غیر خطی فازی........................................................................................................................................شکل2-4: خودروی هيبريد پيل سوختی/باطری/فرا خازن شبیه سازی شده..............................................................................شکل2-5: سرعت واقعی و تخمینی......................................................................................................................................شکل2-6: منحنی توان برای خودروی هيبريد ت سوختی/باطری/فرا خازن.............................................................................شکل2-7: ساختار مورد مطالعه در........................................................................................................................................شکل2-8: ساختار مبدل قدرت پیشنهاد شده در...................................................................................................................شکل2-9: توان مبادله شده بین پيل سوختی و فراخازن.........................................................................................................شکل2-10: توان مبادله شده بین پيل سوختی و باطري.........................................................................................................شکل2-11: ساختار مورد مطالعه در.....................................................................................................................................شکل2-12: ساختار پیشنهادی در..........................................................................................................................................شکل2-13: ساختار کنترل تبادل انرژی موازی پیشنهادی.......................................................................................................شکل2-14: نتایج شبیه سازی مرجع.....................................................................................................................................شکل2-15:نتایج عملی مرجع...............................................................................................................................................شکل2-16: ساختار کلی سیستم مورد مطالعه........................................................................................................................شکل2-17: ساختار کلی کنترلی مورد استفاده ......................................................................................................................شکل2-18: عملکرد مد نرمال ...........................................................................................................................................شکل2-19: نتایج آزمایش پخش توان..................................................................................................................................شکل2-20: مد کمک رسانی توان با استفاده از باطري...........................................................................................................شکل2-21: توپولوژی 1 در مرجع.......................................................................................................................................شکل22: توپولوژی 2 در مرجع..........................................................................................................................................شکل2-23: روش کنترلی ولتاژ لینک DC...........................................................................................................................شکل2-24: حلقه کنترل جریان لینک DC...........................................................................................................................شکل2-25: کنترل سرعت موتور آسنکرون........................................................................................................................شکل2-26: ساختار سیستم مورد مطالعه..............................................................................................................................شکل2-27: ساختار تبدیل موجک Haar مبتنی بر بانک فیلتر n کاناله.................................................................................شکل2-28: جداسازی Haar سه سطحی و دیاگرام نوسازی...............................................................................................شکل2-29: ولتاژ ترمینال پيل سوختی................................................................................................................................شکل2-30: ولتاژ ترمینال باطری........................................................................................................................................شکل2-31: ولتاژ ترمینال فراخازن......................................................................................................................................شکل2-32: ولتاژ بار DC تنظیم شده..................................................................................................................................شکل2-33: سیستم مورد مطالعه در...................................................................................................................................شکل2-34: سطوح سیستم مدیریت انرژی و کنترل ولتاژ – جریان برای خودروی هيبريد پيل سوختی/ فراخازن........................شکل2-35: سیستم مدیریت انرژی مبتنی بر کنترلر بهینه تطبیقی پیشنهاد شده........................................................................شکل2-36: مقایسه مصرف هیدروژن در 5 حالت مختلف استاندارد عملکرد..........................................................................شکل 2-37: ساختار شماتیک متداول یکسوساز دو سویه با خازن سوییچ¬شونده. ................................................................شکل 2-38: ساختار شماتیک منبع انرژی هيبريد و نیروی جلوبرنده موتور. ..........................................................................شکل2-39: نمای کلی از مدل ارائه¬شده. .........................................................................................................................شکل 2-40: مدل اولیه ساختار پیشنهادی...........................................................................................................................شکل 2-41: منحنی تغییرات بازده سیستم در مقابل تغییرات زمان فعالیت کلیدها....................................................................شکل 2-42: منحنی ولتاژ باطری و آرمیچر موتور. .............................................................................................................شکل 2-43: منحنی جریان باطری و آرمیچر موتور. ...........................................................................................................شکل 2-44: سیستم مدیریت انرژی در خودروهای برقی....................................................................................................شکل2-45: دیاگرام سیستم کنترلی. ..................................................................................................................................شکل 2-46: بلوک دیاگرام روش پیشنهادی. .......................................................................................................................شکل 2-47: بلوک دیاگرام سیستم شبیه¬سازی¬شده درمحیط PSAT. ..................................................................................شکل 2-48: کنترل هیسترزیس ولتاژ فراخازن......................................................................................................................شکل 2-49: نتایج شبیه¬سازی سیستم پیشنهادی در محیط نرم¬افزار PSAT. .......................................................................شکل 2-50: یک سیستم تحریک موتور دارای چندین منبع تغذیه .........................................................................................شکل 2-51: ولتاژ خروجی وقتیکه FC فعال است. ..............................................................................................................شکل 2-52: ولتاژ خروجی در حالات 2، 3 و 4...................................................................................................................شکل 2-53: ولتاژ خروجی در حالات 2 و 5........................................................................................................................شکل 2-54: ولتاژ خروجی در حالات 6 و 7.......................................................................................................................شکل 2-55: سیگنال تحریک موتور به بار...........................................................................................................................شکل 2-56: آرایش پیشنهادی برای یک سیستم نقلیه الکتریکی ترکیبی....................................................................................شکل 2-57: آرایش منبع تغذیه ترکیبی...............................................................................................................................شکل 2-58: استراتژی کنترل مبدلها....................................................................................................................................شکل 59-الف: سرعت موتور.............................................................................................................................................شکل 59-ب: گشتاور موتور...............................................................................................................................................شکل 59-ج: جریان موتور.................................................................................................................................................شکل 59-د: SOC باتری (%)............................................................................................................................................شکل 59-ه: جریان باتری...................................................................................................................................................شکل 59-و: توان موتور، FCو باتری..................................................................................................................................شكل 3-1 : ساختار سیستم هاي فازي خالص. ..................................................................................................................شكل 3-2 : ساختار سیستم فازی TSK. .............................................................................................................................شكل 3-3 : ساختار سیستم فازی، فازی سازی و غیر فازی سازی. .......................................................................................شکل3-4 : توابع عضویت مثلثی و ذوزنقه ای. ...................................................................................................................شکل3-5 : توابع عضویت گوسین. ................................................................................................................................... شکل3-6 : توابع عضویت Sigmoid. ...............................................................................................................................شکل3-7 : ساختار سیستم فازی برای محاسبه کیفیت تصویر. ...............................................................................................شکل3-8 : مجموعه قواعد فازی. ........................................................................................................................................شکل3-9 : تابع عضویت برای متغیر خروجی. .....................................................................................................................شکل3-10 : تابع عضویت برای متغیر ورودی (ولتاژ). ..........................................................................................................شکل3-11: ابزار Ruleviwer برای تخمین خروجی به ازای مقدار مشخص ورودی. ............................................................شکل3-12: منحنی غیر خطی ورودی بر حسب خروجی برای سیستم ممدانی. .......................................................................شکل4-1: سیستم تولید توان ترکیبی پیل سوختی/باطری/ ابر خازن به منظور تغذیه خوردوي سبك با سيستم درايو موتورالکتریکی جریان مستقیم.......................................................................................................................................................شکل4-2: ساختار کنترلر فازی.............................................................................................................................................شکل5-1: سیستم کلی خودروی برقی سبک و سیستم مدیریت انرژی در نرم افزار Matlab...................................................شکل5-2: سیستم مدیریت انرژی در Matlab....................................................................................................................شکل5-3: ساختار سیستم کنترل قدرت در Matlab............................................................................................................شکل5-4: مدار معادل باتری در Matlab...........................................................................................................................شکل5-5: مدل سلول سوختی در Matlab.........................................................................................................................شکل5-6: مدل ابرخازن در Matlab..................................................................................................................................شکل5-7: منحنی سرعت – زمان.........................................................................................................................................شکل5-8: منحنی گشتاور الکتریکی – زمان..........................................................................................................................شکل5-9: منحنی توان الکتریکی – زمان..............................................................................................................................شکل5-10: ولتاژ خروجی سیستم مدیریت انرژی..................................................................................................................شکل5-11: ولتاژ خروجی باتری.........................................................................................................................................شکل5-12: ولتاژ خروجی فرا خازن....................................................................................................................................شکل13: ولتاژ خروجی سلول سوختی.................................................................................................................................شکل14: جریان موتور DC.................................................................................................................................................شکل5-15: سرعت موتور با/بدون سیستم مدیریت انرژی با کنترلر PI......................................................................................شکل5-16: سرعت موتور با/بدون سیستم مدیریت انرژی با کنترلرPI.......................................................................................شکل5-17: الف) توابع عضویت ورودی و خروجی ب) نمودار 3 بعدی ورودی ها و خروجی........................................................شکل5-18: سرعت موتور با/بدون سیستم مدیریت انرژی با کنترلر فازی..................................................................................شکل5-19:گشتاور موتور با/بدون سیستم مدیریت انرژی با کنترلر فازی..................................................................................شکل5-20: سرعت موتور با کنترلر فازی و PI.........................................................................................................................شکل5-21: گشتاور موتور با کنترلر فازی و PI...................................................................................................................... چكيدهدر اين پايان نامه يك سيستم تركيبي توليد توان با استفاده از پيل سوختي/باتري/ابرخازن براي تغذيه يك خودوري برقي سبك با سيستم درايو موتور الكتريكي تحريك مستقل مورد مطالعه و شبيه سازي قرار گرفت. سیستم خودروی برقی از یک سیستم پیش خور و کنترلی، منابع چندگانه، واحد کنترل قدرت و سيستم مديريت انرژي، ماشین DC تحریک مستقل و بار خودروی برقی تشکیل شده است. مرجع سرعت سیستم مطابق درایو ECE-47 انتخاب شده است. بعبارتي یک مدل شامل چند منبع انرژي، مبتنی بر قواعد منطقی، الگوریتم کنترلی و سیستم ذخیره انرژی برای یک خودروی برقی سه چرخ سبک ارائه گرديده است. ویژگی اصلی خودروی برقی سبک از استراتژی کنترلی آن نشات می گیرد که سیستم مدیریت انرژی را برای باتری، پيل سوختي و ابرخازن تحت بار هاي مختلف پشتیبانی می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم کنترلی می تواند بصورت کاملاً برنامه ریزی شده، سیستم چند منبعی را مدیریت کند. کاربرد مهم سيستم مديريت انرژي، مصالحه بین ذخیره سازی سوخت به همراه یک رانندگی پاک و همچنین کمک به موتور و باتری از نظر هزینه است. در اين پايان نامه در سيستم كنترل قدرت از كنترلرهاي تناسبي-انتگرالي استفاده شده است. نتايج شبيه سازي نشان داده است كه استفاده از كنترلرهاي فازي در مقابل كنترلرهاي بهره ثابت تناسبي-انتگرالي، قابليت سيستم مورد مطالعه را در پيگيري سرعت مرجع بيشتر افزايش مي دهد. كنترلرهاي فازي نسبت به كنترلرهاي تناسبي-انتگرالي كه در مقابل نوسانات سرعت پارامترهاي آن ها ثابت مي باشد، پارامترهاي خود را به روز كرده كه به اين كنترلرها خودتنظيم گفته مي شود. بنابراين در برابر تغييرات سرعت عملكرد بهتري از خود نشان مي دهند.