تدوين الگوريتم كنترلي خودروي هيبريد الكتريكي به كمك تخمين لحظه‌اي آينده سرعت خودرو

دكتري

توسعه كنترلرهاي نوين و بهينه در حوزه مديريت انرژي خودروهاي هيبريد الكتريكي به علت افزايش روزافزون تعداد و تنوع خودروهاي هيبريد الكتريكي و همچنين تأثيرگذاري آنها بر كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي و آلودگي هوا بسيار حائز اهميت است، ازاين‌رو در پژوهش حاضر آگاهي از شرايط آتي به‌منظور ارتقاي سيستم مديريتي يك خودروي هيبريد الكتريكي مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در اين پژوهش كنترلر پيش‌بيني كننده بهترين حالت كاري ((Predictive Best-Mode controller توسعه داده شده است، در اين كنترلر با استفاده از شرايط آتي پيش‌بيني شده بهترين حالت كاري سيستم محركه تعيين مي‌گردد. هسته اصلي كنترلر بهترين حالت كاري پيش‌بيني كننده، كنترلر بهترين حالت كاري (Best-Mode controller) است، اين كنترلر در هر لحظه بهترين حالت كاري را بر اساس سطح شارژ باتري، سرعت و توان درخواستي خودرو تعيين مي‌كند، بعد از مشخص شدن حالت كاري، با استفاده از روابط رياضياتي توسعه داده شده براي محاسبه دور و گشتاور موتور احتراقي، به‌راحتي دور و گشتاور موتور احتراقي محاسبه مي‌شود و به سيستم محركه اعمال خواهد شد. روابط محاسباتي دور و گشتاور اموتور احتراقي به كمك نتايج حاصل شده از اجراي برنامه‌نويسي پويا (Dynamic Programing) توسعه داده شده است. به‌منظور توسعه اين روابط تأثير پارامترهاي مختلف بر نقطه كاركرد مناسب موتور احتراقي مورد ارزيابي قرار گرفته و از روي آن براي حالت‌هاي كاري مختلف روابط رياضياتي مناسبي جهت تعيين دور و گشتاور موتور احتراقي با بهره‌گيري از پارامترهايي كه در هر لحظه مشخص هستند ايجاد و بهينه‌سازي شده است. كنترلر بهترين حالت كاري قادر است تا در طيف گسترده‌اي از سطح شارژهاي مختلف عملكرد مناسبي داشته باشد. در پژوهش حاضر بهترين حالت كاري سيستم محركه بر اساس وضعيت موتور احتراقي و وضعيت تنها يكي از موتور/ ژنراتورهاي سيستم محركه دسته‌بندي شده است و براي هر حالت كاري روابط منحصر به فردي بر اساس نتايج بهينه حاصل شده از اجراي برنامه‌نويسي پويا، براي تعيين دور و گشتاور موتور احتراقي توسعه داده شده است. كنترلر پيش‌بيني كننده بهترين حالت كاري، به كمك تخمين سرعت آتي خودرو ووضعيت شارژ و دشارژ باتري در آينده، حالت كاري را به نحوي تعيين مي‌كند كه وضعيت سيستم محركه در دوره‌هاي بيشتري نزديك به نقاط بهينه عمل كند. از مدل زنجيره ماركوف براي پيش‌بيني سرعت و شرايط آتي استفاده مي‌شود، همچنين براي بررسي دقت پيش‌بيني بر عملكرد كنترلر چند حالت خطاي فرضي براي سرعتهاي آتي لحاظ مي‌شود و فرض مي‌شود كه سرعت آتي با دقت‌هاي متفاوتي پيش‌بيني شده است. در استراتژي Predictive Best-Mode، براساس سرعت پيش‌بيني شده، تغييرات شارژ باتري تخمين زده مي‌شود و سپس بهترين حالت كاري متناسب با استراتژي شارژ باتري انتخاب مي‌شود. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه كنترلر پيش‌بيني كننده بهترين حالت كاري نسبت به دقت پيش‌بيني حساسيت بسيار كمي دارد و قابليت اجرا به صورت زمان واقعي (Real-time) را دارد و همچنين ميزان مصرف سوخت آن در حدود 2% با نتايج بهينه كلي حاصل شده از برنامه نويسي پويا اختلاف دارد.

196590

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي خودرو - گرايش سيستمهاي محركه

بهروز مشهدي