تعيين اندازه اجزاء خودرو دو رگه پيل سوختي با استفاده از شبكه عصبي مصنوعي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

استفاده از سوخت هاي فسيلي در زندگي روزمره مي‌تواند يكي از دلايل اصلي تغييرات اقليمي و آلودگي¬ها به ويژه در حوزه حمل و نقل باشد. علاوه بر اين، تاثير شديد اين آلودگي‌ها بر سلامت انسان و چالش اتمام منابع فسيلي، بشر را به سمت استفاده از منابع تجديدپذير سوق داده است. به طور كلي عواملي مانند كاهش ذخاير سوخت فسيلي، نگراني‌هاي امنيت انرژي و افزايش گرماي جهاني نياز به جايگزيني وسايل نقليه احتراق داخلي را نشان مي‌دهند. با توجه به اينكه خودروهاي پيل سوختي داراي آلودگي تقريبا صفر و همچنين سازگار با محيط زيست هستند مي‌توانند جايگزين مناسبي براي خودروهاي با موتور احتراق داخلي باشند. پيشرفت در فناوري پيل‌هاي سوختي، فرصت‌هاي جديدي را براي حمل و نقل پايدار و كارآمد ايجاد كرده است. اين فناوري امكان استفاده از سوخت‌هاي پاك و پايدار مانند هيدروژن را فراهم مي‌كند كه باعث كاهش گرمايش جهاني و انتشار آلاينده‌ها مي‌شود. اما با اين حال، براي رسيدن به اين هدف و تجاري‌سازي استفاده از پيل‌هاي سوختي در وسايل نقليه، بايد به چالش‌هاي فني، اقتصادي و عملي موجود از جمله اندازه‌گيري ظرفيت اجزا، توزيع انرژي و دوام در اين حوزه پرداخته شود. اين مطالعه روش جديد اكتشافي مبتني بر قانون براي تعيين ظرفيت اجزا و توزيع توان خودرو پيل سوختي، براي بهبود طول عمر پيل سوختي، كاهش مصرف سوخت و افزايش استفاده از ترمز احيا كننده پيشنهاد مي‌كند. پياده سازي روش جديد مورد بررسي در اين پژوهش با استفاده از مدل‌سازي خودرو توسط دو رويكرد شبكه عصبي مصنوعي و متلب/سيمولينك انجام گرفته است. تعيين ظرفيت اجزا خودرو با تكيه بر داده‌هاي تجربي موجود از خودرو تويوتا ميراي با استفاده از طراحي شبكه عصبي مصنوعي انجام گرفته، سپس مدل تاييد شده براي ارزيابي تقاضاي توان خودرو در چرخه هاي رانندگي استاندارد و مسيرهاي مختلف پياده سازي شده است. روش پيشنهادي، ظرفيت دسته‌هاي پيل سوختي را بر مبناي كاركرد حداكثري سيستم با بيشترين راندمان در توان ميانگين چرخه‌هاي رانندگي، همچنين ظرفيت باتري ولتاژ بالا را بر مبناي تامين توان گذرا توسط اين سيستم، تعيين مي‌نمايد. با پياده‌سازي اين رويكرد، حداكثر توان پيل سوختي، اندازه باتري ولتاژ بالا و موتور الكتريكي به ترتيب 96 كيلووات، 3.05 كيلووات ساعت و 60 كيلووات در نظر گرفته شده است. علاوه بر اين، اين مطالعه با استفاده از مدل سازي خودرو در نرم ‌افزار متلب/سيمولينك تاثير تغيير ظرفيت اجزا بهينه شده و تغيير استراتژي توزيع توان خودرو بر مصرف كلي سوخت را نيز ارزيابي مي‌كند. نتايج به كارگيري استفاده از اين روش نشان دهنده بهبود قابل توجه با كاهش مصرف سوخت در محدوده 10 تا 21 درصد در شرايط رانندگي مختلف مي‌باشد. .در پايان اين مطالعه، تحليل اقتصادي، يافته‌هاي قانع كننده اي را در مورد اجراي استراتژي جديد نشان مي‌دهد. به طور خاص، نشان مي‌دهد كه اتخاذ اين استراتژي مي تواند منجر به كاهش قابل توجه هزينه اوليه خودرو به ميزان 1328 دلار شود. علاوه بر اين، كاهش قابل توجهي در مصرف سوخت سالانه به ميزان 691 دلار وجود دارد، كه بر پتانسيل صرفه جويي بلند مدت تاكيد مي‌كند. اين امر بر اثربخشي روش پيشنهادي نه تنها در رسيدگي به چالش هاي فني بلكه در دستيابي به پيشرفت هاي ملموس عملكرد در سناريوهاي دنياي واقعي نيز تأكيد مي كند.

227876

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان