خودروی هیبریدی
مقدمه مقاله
محدودیت ذخایر نفتی دنیا و نقش بارز خودروهای با سوخت فسیلی به عنوان یکی از منابع بزرگ الودگی در شهرهای بزرگ از دلایل مهم برای استفاده بهینه از این سوخت ها می باشد . طراحي خودروها از آغاز بر پيشینه در دسترس بودن، ارزا ن بودن و فراواني سوختهاي فسيلي شکل گرفت.
به همين دليل، در طي صد سال اخيرکمتر تلاشي براي کم کردن آلايند ه ها و يا استفاده از منابع ديگرانرژي صورت گرفته است و بيشتر تلاش خودرو سازان صرف بهبود راندمان، راحتي و کارايي محصولاتشان می شده ، اما حجم بالای آلاينده ها در شهرهاي پرازدحام از يک سوي و پي بردن به نزديکي اتمام ذخاير سوختهاي فسيلي از سوي ديگر باعث شده تا توجه جامعة علمي و به تبع آن خودروسازان به استفاده از منابع ديگر انرژي جلب شود . يکي از روش هايي که براي مقابله با موارد فوق پيشنهاد شده است ، استفاده از خودروهاي الکتريکي مي باشد .
اما اگرچه اين خودروها ايجادآلودگي نمی کنند، اما خود داراي مشکلات و محدوديت هايي از جمله برد و حداکثر سرعت محدود هستند که باعث مي شود تا اين ماشينها از لحاظ مشخصات و کارکرد کاملا غیر قابل مقايسه با خودروهاي احتراقي باشند . جهت رفع محدوديت هاي ناشي ازاستفادة خودروهاي الکتريکي و احتراقی، استفاده از خودروهاي با منابع انرژي هيبريد (الکتريکي و فسيلي) به عنوان يک گزينة مناسب در دنيامطرح شده است.
در این پروژه،خلاصه ای از توضیحات مربوط به خودروهای هیبریدی مطرح شده و عملکرد سیستم ها با توجه به موضوع تایید شده تحقیق در مورد خودرو های هیبرید تویوتا گفته می شود . تویوتا در حال حاضر Prius را به عنوان یکی از خودروهای هیبرید پیشرفته و در حال توسعه در اختیار دارد . دراین راستا THS و THS II به ترتیب دو مدل هیبرید قرار گرفته بر روی خودروهای تویوتا می باشند .
در سال 1997 اولین خودروی هیبرید ساخت تویوتا با مدل THS (THS-C در وانت استیما و THS-M در کرون، سدان لوکس) نصب شد و اخیرا مدل جدیدی از Prius را با هدف بهبود مفهوم محرک همنیروزایی هیبرید (Hybrid Synergy Drive)، تولید می کند. بر اساس این مفهوم جدید تویوتا سیستم هیبرید جدیدی را با عنوان THS II تولید می نماید که در اینجا سیستم های قبلی به کلی اصلاح شده اند، که در این تحقیق سیستم THS II مورد بحث قرار می گیرد.
تاریخچه خودروی هیبریدی
یک مهندس آمریکائی به نام H.Piper در 23 نوامبر 1905 یک ماشین هیبریدی ساخت که قادر بود در طی 10 ثانیه تا 25 مایل شتاب بگیرد. موتور این خودرو ترکیبی از موتور بنزینی و موتور الکتریکی بود که امروزه به عنوان موتور هیبریدی شناخته می‌شود. Piper در سه سال و نیم بعد، اختراع خود را ثبت نمود؛ اما پیشرفت سریع موتورهای احتراق داخلی با قدرت و گشتاور بالا در آن دوره،
همچنین قابلیت استارت بدون هندل آنها و از همه مهمتر پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی و مطرح نبودن آلودگی محیط زیست، سبب عدم توجه به این نوع خودروها شد. در پی بحرانهای نفتی سالهای 1970 دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال 1990 که کار اصولی با مشارکت PNGV (Partnership for a New Generation Vehicle) در آمریکا آغاز گردید، این خودروها به طور جدی پیگیری نشدند.
امروزه خودروهای هیبریدی مورد توجه کمپانیهای بزرگ جهان قرار گرفته اند که از آن جمله می‌توان به شرکتهایی مانند: تویوتا، هندا، میتسوبیشی، فورد، فیات، جنرال موتورز، دایملر کرایسلر، نیسان و پژو و … اشاره نمود. توفیق این محصولات به حدی چشمگیر بوده که از دسامبر سال 1997 تا ابتدای سال 2000 بیش از چهل هزار محصول پریوس کمپانی تویوتا به فروش رسیده است.
خودروی هیبریدی چیست
لفظ هيبريد براي سیستمهایی به کار برده مي شود که از دو نوع منبع انرژي براي فراهم کردن انرژي خود استفاده می کنند. در حال حاضر گرایش خودروها در استفاده از این دو منبع ، به استفاده از یک موتور احتراق داخلی(ICE) و یک موتور الکتریکی (GM) بیشتر مد نظر می باشد . با توجه به اين تعريف ، خودروي هيبريد الکتريکي ، خودرويي است که علاوه برموتور الکتريکي از انواع موتورهاي ديگر براي فراهم آوردن انرژي حرکتي ، استفاده کند. انواع مختلفي از موتورها براي اين امر درکنار موتورهاي الکتريکي استفاده شده اند
که براي مثال مي توان از انواع متداول موتورهای CNG ، موتورهاي استرلينگ، هيدروژني و البته از انواع موتورهاي بنزيني و ديزلي نام برد. دو سيستم تولید قدرت توأماً در توليد توان مورد نياز خو درو نقش دارند . توان توليدی هر يك از اين دوسيستم در بخشي به نام جمع کننده، با هم ترکيب شده و به چرخ ها منتقل مي شود. در واقع هیبرید معایب خودروهای برقی و احتراقی را تا حدی بر طرف نموده است،بطوری که در مدلی از تویوتا Prius ، از یک موتور الکتریکی با توان تولیدی 30- 50 کیلووات در کنار موتور چهار سیلندر 1500 سی سی با کارایی بالا استفاده شده است
که مصرف سوخت ان را به 2.4 لیتر در 100 کیلومتر تقلیل داده است. بازدة بالا، آلايندگي كم، مسافت قابل پيمايش بالا، ايمني مطلوب ،از جمله ويژگيهاي حائز اهميت براي خودروهاي هيبريدي است. ميزان مصرف سوخت و آلايندگي در ساختارهاي هيبريدي به صورت قابل توجهي از حالت اصلي پايينتر مي باشد. اين مقادير حتي فراتر از استانداردهاي محيط زيست مي باشد.
تنها عاملي که مي تواند مانع توليد فراگير اين نوع از خودروهاباشد، قيمت تمام شدة آنها است . موتور الکتريکي، مجموعة باتر يها،کنترلرها و مبد لهاي الكتريكي ساختارهاي هيبريد ، باعث مي شود تا قيمت و وزن اين خودروها افزايش چشمگيري داشته باشد ؛ همچنين اين خودروها با توجه به مودهاي حرکتي اي ، از کنترل نسبتاً پيچيد هاي برخوردارند .
مقایسه خودروهای هیبریدی با خودروهای دارای موتور احتراق داخلی
فهرست مطالب
مقدمه
تاریخچه
خودروی هیبریدی چیست ؟
فصل اول
مقایسه خودروهای هیبریدی با خودروهای دارای موتور احتراق داخلی
1- بررسى علت كاهش مصرف سوخت خودروهاى هيبريد در مقايسه با خودروهای احتراق داخلی
2-تشریح سیستم هیبرید نمونه
3-انرژی مصرف شده در خودرو هیبریدی
4-میزان انرژی متوسط مصرف شده در خودرو درونسوز معادل
فصل دوم
موتورهای الکتریکی
1-موتورهای جریان مستقیم(DC)
2-موتورهای سنکرون آهنربای دائم(DMSM)
3-موتورهای DC بدون جاروبک آهنربای دائم(BDCM)
4-موتورهای رلوکتانسی سوئیچ شونده(SRM)
5-موتورهای القائی(I M)
6-مفایسه چند نوع موتورهای الکتریکی مورد استفاده در خودروهای برقی و هیبریدی
7- استراتژيهاي بكار گيري تعداد موتور و كنترلر الكتريكي در خودروهاي برقي وهيبريد
8- سيستم محركه با يك موتور
9- سيستم محركه با دو موتور و دو كنترلر(موتورهاي داخلي چرخ ) 10- سوئيچ هاي نيمه هادي مورد استفاده در خودروهاي برقي وهيبريد
فصل سوم
موتورهای احتراق داخلی
1- كاربرد موتورهاي احتراق داخلي در وسايل نقليه هيبريد
2- نكات مهم در طراحي موتورهاي احتراق داخلي براي سيستم هيبريد 3- استفاده از موتور CNG برای اتوبوس شهری
4-استفاده از موتور دیزل TDI برای یک خودروی هیبریدی
5-موتور STYECH
6-مزیت موتورSTYECH برای کاربرد در اتوموبیل
فصل چهارم
ترکیب بندی اجزا خودروهای هیبریدی
1- خودروهای برقی هیبریدی
2- معایب خودروهای هیبرید نسبت به خودروهای برقی
3- خودروهای هیبریدی سری
4- سیستم هیبرید سری ایده آل
5- سیستم هیبرید سری جبران ساز توان مصرفی
6- سیستم هیبرید سری جبران ساز شارژ باتری
7- ویژگی های مختلف هیبرید سری
8- خودرو هیبرید موازی
9- سیستم هیبرید موازی ایده آل
10-سیستم موازی احتراقی اصلی _ الکتریکی کمکی
11-سیستم موازی احتراقی کمکی _ الکتریکی اصلی
فصل پنجم
مروری بر عملکرد سیستم های خودروهای هیبریدی و بررسی عملکرد سیستمهای هیبرید تویوتا
1- سیتم های هیبرید سری
2- سیتم های هیبرید موازی
3- مقایسه بین سیستم های هیبرید سری و موازی
4- سیستم ها هیبرید سری و موازی
5- عملکرد موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی در هر سیستم
6- ویژگی های هیبرید
7- سیتم THS II چکونه کار می کند ؟
8- موتور الکتریکی
9- ژنراتور
10- واحد کنترل قدرت
11- باتری هیبریدی
12- مبدل اینورتر و کانورتر
13- سیتم ترمز احیا کننده
14- سیستم انتقال قدرت هیبرید
15- موتور احتراق داخلی (ICE)
منابع