نقش خودروهای هیبریدی در کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا

موضوع :

نقش خودروهای هیبریدی در کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا 

( فایل  word و پاورپوینت قابل ویرایش )

تعداد صفحات : ۱۰۰

فهرست مطالب:

مقدمه
تاریخچه
خودروی هیبریدی چیست ؟
فصل اول
مقایسه خودروهای هیبریدی با خودروهای دارای موتور احتراق داخلی
۱- بررسى علت کاهش مصرف سوخت خودروهای هیبریدی در مقایسه با خودروهای احتراق داخلی
۲-تشریح سیستم هیبرید نمونه
۳-انرژی مصرف شده در خودرو هیبریدی
۴-میزان انرژی متوسط مصرف شده در خودرو درونسوز معادل
فصل دوم
موتورهای الکتریکی
۱-موتورهای جریان مستقیم(DC)
۲-موتورهای سنکرون آهنربای دائم(DMSM)
۳-موتورهای DC بدون جاروبک آهنربای دائم(BDCM)
۴-موتورهای رلوکتانسی سوئیچ شونده(SRM)
۵-موتورهای القائی(I M)
۶-مفایسه چند نوع موتورهای الکتریکی مورد استفاده در خودروهای هیبریدی و برقی
۷- استراتژیهای بکار گیری تعداد موتور و کنترلر الکتریکی در خودروهای برقی وهیبرید
۸- سیستم محرکه با یک موتور
۹- سیستم محرکه با دو موتور و دو کنترلر(موتورهای داخلی چرخ ) ۱۰- سوئیچ های نیمه هادی مورد استفاده در خودروهای هیبریدی و برقی
فصل سوم
موتورهای احتراق داخلی
۱- کاربرد موتورهای احتراق داخلی در وسایل نقلیه هیبرید
۲- نکات مهم در طراحی موتورهای احتراق داخلی برای سیستم هیبرید

۳- استفاده از موتور CNG برای اتوبوس شهری
۴-استفاده از موتور دیزل TDI برای یک خودروی هیبریدی
۵-موتور STYECH
۶-مزیت موتورSTYECH برای کاربرد در اتوموبیل
فصل چهارم
ترکیب بندی اجزا خودروهای هیبریدی
۱- خودروهای برقی هیبریدی
۲- معایب خودروهای هیبریدی نسبت به خودروهای برقی
۳- خودروهای هیبریدی سری
۴- سیستم هیبرید سری ایده آل
۵- سیستم هیبرید سری جبران ساز توان مصرفی
۶- سیستم هیبرید سری جبران ساز شارژ باتری
۷- ویژگی های مختلف هیبرید سری
۸- خودرو هیبرید موازی
۹- سیستم هیبرید موازی ایده آل
۱۰- سیستم موازی احتراقی اصلی _ الکتریکی کمکی
۱۱- سیستم موازی احتراقی کمکی _ الکتریکی اصلی

فصل پنجم
مروری بر عملکرد سیستم های خودروهای هیبریدی و بررسی عملکرد سیستمهای هیبرید تویوتا
سیستم های هیبرید سری
سیستم های هیبرید موازی
مقایسه بین سیستم های هیبرید سری و موازی
سیستم ها هیبرید سری و موازی
عملکرد موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی در هر سیستم
ویژگی های هیبرید
سیستم THS II چکونه کار می کند ؟
موتور الکتریکی
ژنراتور
واحد کنترل قدرت
باتری هیبریدی
مبدل اینورتر و کانورتر
سیتم ترمز احیا کننده
سیستم انتقال قدرت هیبرید
موتور احتراق داخلی (ICE)
منابع

مقدمه

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 . طراحی خودروها از آغاز بر پیشینه در دسترس بودن، ارزا ن بودن و فراوانی سوختهای فسیلی شکل گرفت. به همین دلیل، در طی صد سال اخیرکمتر تلاشی برای کم کردن آلایند ه ها و یا استفاده از منابع دیگرانرژی صورت گرفته است و بیشتر تلاش خودرو سازان صرف بهبود راندمان، راحتی و کارایی محصولاتشان می شده ، اما حجم بالای آلاینده ها در شهرهای پرازدحام از یک سوی و پی بردن به نزدیکی اتمام ذخایر سوختهای فسیلی از سوی دیگر باعث شده تا توجه جامعه علمی و به تبع آن خودروسازان به استفاده از منابع دیگر انرژی جلب شود . یکی از روش هایی که برای مقابله با موارد فوق پیشنهاد شده است ، استفاده از خودروهای الکتریکی می باشد . اما اگرچه این خودروهای هیبریدی ایجادآلودگی نمی کنند، اما خود دارای مشکلات و محدودیت هایی از جمله برد و حداکثر سرعت محدود هستند که باعث می شود تا این ماشینها از لحاظ مشخصات و کارکرد کاملا غیر قابل مقایسه با خودروهای احتراقی باشند . جهت رفع محدودیت های ناشی ازاستفاده خودروهای الکتریکی و احتراقی، استفاده از خودروهای با منابع انرژی هیبرید (الکتریکی و فسیلی) به عنوان یک گزینه مناسب در دنیامطرح 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 ۱۹۹۷ 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

یک مهندس آمریکائی به نام H.Piper در ۲۳ نوامبر ۱۹۰۵ یک ماشین هیبریدی ساخت که قادر بود در طی ۱۰ ثانیه تا ۲۵ 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 ۱۹۷۰ دوباره این خودروها مورد توجه قرار گرفتند ولی تا سال ۱۹۹۰ 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 ۱۹۹۷ تا ابتدای سال ۲۰۰۰ بیش از چهل هزار محصول پریوس کمپانی تویوتا به فروش رسیده است.

خودروی هیبریدی چیست ؟

لفظ هیبرید برای سیستمهایی به کار برده می شود که از دو نوع منبع انرژی برای فراهم کردن انرژی 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 این تعریف ، خودروی هیبرید الکتریکی ، خودرویی است که علاوه برموتور الکتریکی از انواع موتورهای دیگر برای فراهم آوردن انرژی حرکتی ، استفاده کند. انواع مختلفی از موتورها برای این امر درکنار موتورهای الکتریکی استفاده شده اند که برای مثال می توان از انواع متداول موتورهای CNG ، موتورهای استرلینگ، هیدروژنی و البته از انواع موتورهای بنزینی و دیزلی نام برد. دو سیستم تولید قدرت توأماً در تولید توان مورد نیاز خو درو نقش دارند . توان تولیدی هر یک از این دوسیستم در بخشی به نام جمع کننده، با هم ترکیب شده و به چرخ ها منتقل می 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 ۳۰- ۵۰ کیلووات در کنار موتور چهار سیلندر ۱۵۰۰ سی سی با کارایی بالا استفاده شده است که مصرف سوخت ان را به ۲٫۴ لیتر در ۱۰۰ کیلومتر تقلیل داده است. بازده بالا، آلایندگی کم، مسافت قابل پیمایش بالا، ایمنی مطلوب ،از جمله ویژگیهای حائز اهمیت برای خودروهای هیبریدی است. میزان مصرف سوخت و آلایندگی در ساختارهای هیبریدی به صورت قابل توجهی از حالت اصلی پایینتر می باشد. این مقادیر حتی فراتر از استانداردهای محیط زیست می باشد.تنها عاملی که می تواند مانع تولید فراگیر این نوع از خودروهای هیبریدی باشد، قیمت تمام شده آنها است . موتور الکتریکی، مجموعه باتر یها،کنترلرها و مبد لهای الکتریکی ساختارهای هیبرید ، باعث می شود تا قیمت و وزن این خودروهای هیبریدی افزایش چشمگیری داشته باشد ؛ همچنین این خودروهای هیبریدی با توجه به مودهای حرکتی ای ، از کنترل نسبتاً پیچید های برخوردارند .