پایان نامه ماشین های الکتریکی
پایان نامه ماشین های الکتریکی
پيش زمينه مختصر:
در سالهاي بعد از ۱۸۹۰ نسبت تعداد وسايل نقليه برقي (EVs) به خودروهاي بنزيني ۱۰ به ۱ بوده است. EVها بر جاده‌ها و نمايشگاه‌هاي اتومبيل غلبه داشتند. بعضي كمپاني‌هاي اتومبيل‌سازي مثل oldsmobile و Studebaker عملاً كارشان را به عنوان كمپاني‌هاي موافق سازندة EV شروع كردند. تنها بعد از ارتباط و آشنايي با وسايل نقليه محرك بنزيني اولين خودروهاي حذف شده منحصراً EVها بودند. در گذشته توليد EVها همانند همه خودروهاي ديگر به صورت دستي انجام مي‌گرفت.
در سال ۱۹۱۰، ميزان توليد خودروهاي محرك بنزيني به اندازه‌اي رسيد كه خط توليد ماشيني براي آن به وجود آمد. برداشته شدن اين مانع از پروسه ساخت خودروي بنزيني تير خلاصي بود بر همة سازنده‌هاي ديگر به جز آنهايي كه توان مالي خوبي داشتند و سازنده‌هاي مستقلي كه توان خريد اين ميزان تجهيزات مونتاژ را نداشتند از بين رفتند. اين وضعيت براي خودروهاي برقي هم وجود داشت و ديگر اين خودروها در خارج از شهرها ديده نمي‌شدند و تردد آنها فقط محدود به سفرهاي درون شهري شد، فاكتور ديگري كه به كاهش خودروهاي برقي كمك كرد اضافه شدن يك موتور الكتريكي به نام استارتر به خودروهاي محرك بنزيني بود كه سرانجام باعث از بين رفتن نياز به روش مشكل و خطرناك هندل زدن براي روشن كردن موتورهاي بنزيني شد.
به واسطه اين فاكتورها، با پايان جنگ جهاني اول توليد خودروهاي برقي متوقف شد و وسايل نقلية برقي منحصر به وسايل نقليه خدماتي مثل تاكسي‌ها، كاميون‌ها، ون‌هاي حمل و نقل و چرخ دستي‌هاي حمل و نقل شدند.
در سالهاي بعد از ۱۹۶۰ و تا اوايل ۱۹۷۰ توليدات جديدي از EVها وجود داشت كه دلايلي مثل آلودگي هوا و توقيف نفت OPEC ايجاد اين توليدات را ديكته كرده بودند. در اوايل سال ۱۹۹۰، چند سازنده مهم اتومبيل به اجبار حكم وسيله نقليه ضايعات صفر (ZEV) از landmark كاليفرنيا توليد EVها را از سر گرفتند. آن EVها به تعداد بسيار كم و طبعاً همچون گذشته به صورت دستي ساخته شدند، به هر حال بعد از چندين سال ZEV ضعيف شد و سازندگان اتومبيل ساخت EVها را متوقف كردند. Toyota آخرين سازندة مهمي بود كه توليد EV را در سال ۲۰۰۳ متوقف كرد.
مرور تاريخ:
۱۸۳۴: Thomas Davenport خودرو برقي با باطري غيرقابل شارژ را اختراع كرد.
۱۸۵۹: Gaston Plante باتري‌هاي قابل شارژ lead-acid (اسيد سرب) را اختراع كرد.
۱۸۸۹: Thomas Edison با به كارگيري باتري‌هاي nickel-alkaline يك EV ساخت.
۱۸۹۵: در اولين مسابقه اتومبيل راني در آمريكا، يك EV برنده شد.
۱۸۹۶: اولين فروشنده خودرو يك فروشنده EVها بود.
۱۸۹۷: اولين وسيله نقليه با هدايت قدرت يك EV بود. استارترهاي سرخود الكتريكي ۲۰ سال قبل از نمايان شدن در خودروهاي بنزيني.
۱۸۹۸: سرد و كولاك شدن Nyc، تنها EVها قادر به حمل و نقل در جاده‌ها بودند. اولين زني كه خودرو خريد، يك EV خريد.
۱۹۰۰: مشكل آلودگي زياد اسب‌ها در NYC – ۵/۲ ميليون پوند فضولات و ۰۰۰/۶۰ گالن ادرار اسب‌ها در روز در خيابانها رها مي‌شد و هر سال ۱۵۰۰۰ اسب مرده از خيابانها جمع مي‌شد.
۱۹۰۰: از كل خودروهاي توليدي: ۳۳% خودروي بخار، ۳۳% EV و ۳۳% خودروي بنزيني بود.
۱۹۰۳: اولين نشان سرعت توسط يك EV به دست آمد.
۱۹۰۴: فقط ۷% از ۲ ميليون مايل از جاده‌هاي آمريكا بهتر از خاكي بود تنها ۱۴۱ مايل يا كمتر از ۱ مايل در ۱۰۰۰۰ مايل فرش شده بود.
۱۹۰۸: Henry Ford يك EV براي همسرش خريد. افراد اجتماعي زيادي در آن زمان اين لقب تحريك كننده را كه «آن هرگز مرا پياده نمي‌گذارد» به EV دادند.
۱۹۱۰: رسيدن تعداد خودروهاي محرك بنزيني توليدي به حد مونتاژ ماشيني و كاهش قيمت وسيله نقليه.
۱۹۱۲: ۸۴۲ ۳۸ EV در جاده. تانكرهاي اسبي به جايگاه‌ها بنزين حمل مي‌كردند.
۱۹۱۳: استارتر سرخود براي خودروهاي بنزيني (۱۰ سال بعد براي مدل-T ).
۱۹۲۱: كارهاي بزرگراهي فدرال. در سال ۱۹۲۲ تقبل (۵۰%) هزينه ساخت و تعمير بزرگراه (براي حمل و نقل پستي) را تصويب كرد (پيش از آن جاده‌ها تنها براي تغذيه راه آهن‌ها ساخته مي‌شدند) و اختيار قانوني براي ساخت را صادر كرد.
۱۹۵۶: علاقه‌مندي و حمايت سيستم بين‌المللي از بزرگراه‌ها، ۹۰% توسط ايالتها و ۹۰% توسط دولت فدرال تأمين شد.
۱۹۵۷: Sputnik پرتاب شد. برنامه فضايي ايالات متحده باطري پيشرفته R&D را معرفي كرد.
۱۹۶۶: رأي‌گيري. ۳۶ ميليون نفر واقعاً به EVها علاقه داشتند. در آن زمان EVها سرعت حداكثر m/h 40 و رنج نامي كمتر از ۵۰ مايل داشتند.
۱۹۶۷: Water Laski اتحاديه اتومبيل برقي را تأسيس كرد.
۱۹۷۸-۱۹۶۷: كنگره تعديل بيشتر المانهايي مثل آلودگي هوا و تصادفات كه در ارتباط با خودروها به وجود مي‌آمد و خطري براي سلامتي افراد بود را تصويب كرد.
۱۹۷۲: اولين رالي EAA EV ساليانه
۱۹۷۴: نخستين ارز اندام citicar در كنفرانس وسايل نقليه الكتريكي در واشنگتن و DC. در سال ۱۹۷۵ و Vanguard Sebring سازنده Citicar ششمين سازنده بزرگ اتومبيل در ايالات متحده بود.
۱۹۹۰: GM توليدات EV خود را در ابتدا با نام Impact به نمايش گذاشت و بعدها نامش را به EV-1 تغيير داد.
۱۹۹۰: دولت ايالات متحده ۱۹۴ ميليون دلار صرف تحقيق بر روي راندمان همه انرژي‌ها نمود. مبلغي كمتر از ۱ بيليون دلار براي يك روز طوفان شن يا ۱ بيليون دلار براي يك هفته درگيري در عراق در سال ۲۰۰۳٫
۱۹۹۳: GM برآورد كرد كه در مدت ۳ ماه ۵۰۰۰ نفر از مردم به EV-1 علاقه‌مند شوند كه تنها در يك هفته محقق شد.
۱۹۹۵: رنوسانس خودروها و شروع توليد Tropica
۱۹۹۶: EAA به ساخت انكوباتور CALSTART (براي تحقيق EV) در Alameda كمك كرد.
۱۹۹۷: خودروي گازي – برقي هيبريد Toyota prius در نمايشگاه اتومبيل توكيو پرده‌برداري شد.
۲۰۰۲: خرده فروشي Toyota RAV4-EV و آنها برآورد كرده بودند ۲ سال طول بكشد ولي ۸ ماهه فروش رفت.
۲۰۰۳: انجمن ZEV ضعيف شد و اجازه داده شد اعتبارات ZEV به خودروهاي غير ZEV برود. فقط ۲۵۰ خودرو سلول سوختي تا سال ۲۰۰۹ موردنياز بود. Toyota توليد RAV4-EV را متوقف كرد و Hondo تجديدات EV-Plus را اجاره داد و GM كار مشابهي را براي EV-1 انجام داد.
۲۰۰۳: پيشرفت (AC) tzero بالاترين نمره را در Michelinchalleng Bidendum كسب كرد و ظرفيت: ۳۰۰ مايل بر شارژ و m/h 60-0 در ۶/۳ ثانيه و m/h 100 بالاترين سرعت.
۲۰۰۵: خودروهاي چند منظوره Tango – پاييز اخير بارگيري شدند.
درباره EAA:
EAA يك سازمان آموزشي بدون سود است كه پيشرفت‌ها و توافق‌هاي معمول وسايل نقليه الكتريكي را تشويق مي‌كند و نمايش‌هاي عمومي و رويدادهاي وسايل نقليه الكتريكي را به منظور آموزش عمومي بر پيشرفت و فوايد تكنولوژي وسايل نقليه الكتريكي سازماندهي مي‌كند.
مقدمه
امروزه خودروهای الکتریکی مطلقاً عمل کننده با باتری ( ) که توسط شرکت های اصلی اتومبیل سازی ساخته شده باشد وجود ندارد. هرچند مدل های مختلفی از خودروهای الکتریکی ( ) در طول دهه ۱۹۹۰ موجود بودند که به دلیل قیمت بالا هر محدوده پیمایش معین به تعداد زیادی فروخته نمی شدند. روی هم رفته در حدود ۵۰۰۰ خودروی الکتریکی مابین سال های ۱۹۹۰ تا ۲۰۰۳ فروخته یا اجاره داده شده است. جدول زیر خودروی الکتریکی و نمونه بنزین سوزهای خودرو را مقایسه می کند. که وقتی آن دو را مقایسه می کنیم معایب خودروی الکتریکی آشکار می شود.
| سیستم پیشرانه | مشخصه ها | |
| الکتریکی | بنزین | |
| ۱۲۶ مایل | ۳۳۶ مایل | محدوده پیمایش بدون سوختگیری یا شارژ |
| ۷۹ مایل بر ساعت | ۱۰۹ مایل بر ساعت | حداکثر سرعت برحسب مایل بر ساعت |
| ۱۸ ثانیه | ۵/۱۰ ثانیه | زمان شتاب گیری از ۰ تا ۶۰ مایل بر ساعت |
| ۴۰۰۰۰ دلار | ۲۴۰۰۰ دلار | قیمت |
جدول (۱-۱)
برخی از مشخصه های خودرو الکتریکی نظیر: آلایندگی کمتر هوا و کاهش هزینه سوخت پذیرفته شده و قابل قبول هست اما خودروهای الکتریکی هیبریدی رایج تر هستند. خودروهای الکتریکی هیبریدی ( ) محدوده پیمایش طولانی دارند، قابل تهیه هستند و بازده سوخت بالایی دارند.
اما اگر خودروهای الکتریکی هیبریدی عمومیت یافته اند و خودروهای الکتریکی توقف کرده اند چرا ما می خواهیم خودروهای مطلقاً الکتریکی را مطالبه کنیم؟ در اینجا چهار پاسخ می توان به این سؤال داد:
۱٫ خودردوهای هیبریدی دهه ۱۹۹۰ تکنولوژی ای را فراهم کردند که هم اکنون در خودروهای هیبریدی امروزی بکار می رود.
۲٫ تکنولوژی های جدید ممکن است توسعه یابند که خودروهای الکتریکی عمل کننده باطری را در آینده کار بررسی سازند.
۳٫ خودروهای پیل سوختی بر پایه خودروهای الکتریکی عمل کننده با باطری بنا شده اند.
۴٫ تعداد زیادی از خودروهای مطلقاً الکتریکی نظیر: ترن و اتوبوس الکتریکی، جرثقیل الکتریکی و … امروزه به کار می روند.
خودروهای الکتریکی عمل کننده با باطری از انرژی ذخیره شده در باطری ها برای توان دهی به سیستم انتقال توان یا موتور وسیله نقلیه استفاده می کنند و فاقد خروجی آلاینده هستند اما قادر نیستند مسافت زیادی را بین شارژهای باطری طی کنند.
خودروهای الکتریکی عمل کننده با باطری با امکان تغذیه خودرو در منزل و عدم نیاز به رفتن به ایستگاه سوخت گیری آسایش بیشتری فراهم می کنند. همچنین تعدادی ایستگاه شارژ کنترل از راه دور در چند ایالت آمریکا فراهم شده است. هزینه سوخت گیری آنها بسیار پایین است که نوعاً کمتر از ۳ دلار است.
به دلیل محدوده پیمایش معین خودروهای الکتریکی عمل کننده با باطری برای جابه جایی یا سفر در داخل قلمروی محدودی مناسب هستند مطالعات نشان می دهد که ۸۰٪ از سفرها کمتر از ۴۰ مایل در روز است این به خوبی داخل محدوده پیمایش این گونه خودروها قرار دارد.
پایان نامه ماشین های الکتریکی
فهرست مطالب :
چکيده ۱۰
تاريخچه خودرو برقي ۱۱
بخش اول : بررسی سیستم تغذیه و شارژ ۱۶
۱-۱-مقدمه ۱۷
۱-۲-باطری ها ۲۰
۱-۳-پارامترهای باطری ۲۱
۱-۳-۱- ولتاژ پیل و باطری ۲۱
۱-۳-۲- ظرفیت شارژ ( یا آمپر ساعت) ۲۲
۱-۳-۳-انرژی ذخیره شده ۲۳
۱-۳-۴- انرژی ویژه ۲۴
۱-۳-۵-توان ویژه ۲۴
۱-۳-۶- دمای باطری، نیازهای خنک سازی و گرم کردن ۲۶
۱-۴-باطری های دارای تنظیم دریچه ۲۹
۱-۵-مانیتورینگ و کنترل شارژ باطری ۲۹
۱-۶-شرایط شارژ باطری ۳۱
۱-۷-استانداردهای پایانه باطری ۳۲
۱-۸-باطری های آتی خودروهای الکتریکی ۳۲
۱-۹-انواع باطری ها ۳۴
۱-۱۰-باطری های الکتروشیمیایی ۳۵
۱-۱۱-راندمان انرژی ۳۵
۱-۱۲-باطری های اسید- سربی ۳۷
۱-۱۳-باطری های پایه- نیکل ۳۸
۱-۱۴-سیستم نیکل- آهن ۳۸
۱-۱۵-سیستم نیکل- کادمیم ۳۹
۱-۱۶-باطری نیکل- هیدروکسید فلزی (Ni-MH) ۴۰
۱-۱۷-باطری های پایه لیتیومی ۴۱
۱-۱۸-باطری لیتیوم- یون (Li-Ion) ۴۲
۱-۱۹-باطری لیتیوم- پلیمر Li-p ۴۲
۱-۲۰-باطری های پایه سدیم ۴۳
۱-۲۱-باطری سلفور سدیم ۴۴
۱-۲۲-باطری سدیم کلراید فلز (زبرا) ۴۴
۱-۲۳-فراخازن های خودروهای هیبریدی Hybrid Super Capacitirs 45
۱-۲۴-شارژینگ و شارژرها ۴۶
۱-۲۵-یک مدار عملی جهت شارژ باتری اسیدی ۴۸
فصل اول : تحقيق در مورد فعاليتهاي انجام شده و روش‌هاي آينده انتقال انرژي بي‌سيم از طريق Mierowave ۵۰
۱-۱-۱-چکيده ۵۱
۱-۱-۲-مقدمه ۵۱
۱-۱-۳-لابراتوار Springs كلورادو ۵۳
۱-۱-۴-فعاليتهاي انجام شده در دنيا در زمينه انتقال قدرت بي‌سيم مايكروويو ۵۶
۱-۱-۵-فعاليتهاي ايالات متحده و كانادا ۵۶
۱-۱-۶-فعاليتهاي اروپا ۵۷
۱-۱-۷-فعاليتهاي روسيه ۵۷
۱-۱-۸-فعاليتهاي ژاپني‌ها ۵۸
۱-۱-۹-انتقال قدرت مايكروويو و كاربردهايش ۵۸
۱-۱-۱۰-نتيجه‌گيري ۶۷
بخش دوم : تحليل عملکرد و مزايا و معايب خودروهاي برقي در مقايسه با خودروهاي رقيب ۶۸
۲-۱-مقدمه ۶۹
فصل اول : مقايسه خودروها با محرکهاي مختلف از نقطه نظر راندمان وضايعات ۷۱
۲-۱-۱-راندمان انرژي ۷۲
۲-۱-۲-خودروهاي بنزيني ۷۲
۲-۱-۳-خودروهاي هيبريد ۷۳
۲-۱-۴-خودروهاي برقي ۷۴
۲-۱-۵-خودروهاي سلول سوخت هيدروژن ۷۵
۲-۱-۶-مقايسه ۷۶
۲-۱-۷-ضايعات ۷۷
بخش سوم : تحليل و برسي انواع موتورهاي الکتريکي که تاکنون در خودروهاي برقي به کار رفته است ۸۰
۳-۱-مقدمه ۸۱
فصل اول : موتورهاي DC سري ۸۳
۳-۱-۱-معرفي موتور DC سري ۸۴
۳-۱-۲-موتورهاي traction DC ۸۴
فصل دوم : موتورهاي رلوكتانس سوئيچ‌دار (SRM) 98
۳-۲-۱-معرفي موتور (SRM) ۹۹
۳-۲-۲-عملكرد اساسي (SRM): ۹۹
۳-۲-۳-مدل‌سازي و توليد گشتاور ۱۰۰
فصل سوم : موتورهاي القايي – قفس سنجابي ۱۰۵
۳-۳-۱-کاربردهاي مختلف موتورهاي قفس سنجابي ۱۰۶
۳-۳-۲-طبقه بندي موتورهاي قفس سنجابي ۱۰۷
۳-۳-۳-کنترل موتورهاي القائي ۱۰۹
۳-۳-۴-کنترل چهار ربعي (ناحيه اي) ۱۱۱
۳-۳-۵-کنترل PWM ۱۱۲
۳-۳-۶-طراحي بهينه موتور القايي براي خودروي برقي ۱۱۳
۳-۳-۷-تأثير تعداد قطب، نوع شيار و سرعت اسمي بر روي كارآيي موتور: ۱۱۵
۳-۳-۸-محاسبة مشخصات كارآيي ۱۱۷
۳-۳-۹-طراحي بهينة موتور ۱۱۹
۳-۳-۱۰-طراحي بهينة موتور نمونه ۱۲۳
۳-۳-۱۱-نتيجه‌گيري ۱۲۸
فصل چهارم : موتورهاي DC بدون زغال آهنرباي دائم ۱۲۹
۳-۴-۱-مدل موتور PMBLDC 130
۳-۴-۲-كنترل موتور PMBL DC ۱۳۲
۳-۴-۳-اساس عملکرد مبدل C-DUMP ۱۳۷
۳-۴-۴-بررسي‌هاي طراحي مبدل ۱۴۲
۳-۴-۵-نتايج شبيه‌سازي ۱۴۴
۳-۴-۶-نتايج آزمايش ۱۴۵
۳-۴-۷-نتيجه‌گيري ۱۵۲
فصل پنجم : تحقيقي در زمينة مغناطيسي شدن مكمل موتور DC بدون زغال كه براي HEV به كاربرده مي‌شود ۱۵۴
۳-۵-۱-چكيده ۱۵۵
۳-۵-۲-مقدمه ۱۵۵
۳-۵-۳-مدل تحليل و مغناطيسي شدن پس از مونتاژ براي اولين بار ۱۵۶
۳-۵-۴-مغناطيسي كردن پس از مونتاژ مكمل براي بار دوم ۱۶۰
۳-۵-۵-مقايسة آزمايشي مغناطيسي كردن پس از مونتاژ و مداري ۱۶۲
۳-۵-۶-نتيجه‌گيري ۱۶۶
بخش چهارم : معرفي‌خودروهاي هيبريد و بررسي عملکرد آنها ۱۶۷
۴-۱-خودروهای هيبريدی (Hybrid Vehicles) ۱۶۸
۴-۲-اجزاء خودروهای هیبریدی ۱۶۹
۴-۳- کنترل کننده ها / موتورهای هیبریدی ۱۷۰
۴-۴-باتری خودرو هیبریدی ۱۷۱
فصل اول : خودروهاي هيبريد با موتورPM BLDC 172
۴-۱-۱-مقدمه ۱۷۳
۴-۱-۲-مونتاژ محرك خودروي برقي هيبريد ۱۷۵
۴-۱-۳-شبيه‌سازي بر مبناي استراتژي كنترل وسيله نقليه ۱۷۷
۴-۱-۴-طراحي محرك‌هاي ماشين الكتريكي ۱۸۲
۴-۱-۵-اعتباربخشي و تأييد آزمايشات ۱۸۶
۴-۱-۶-نتيجه‌گيري ۱۸۸
منابع ۱۹۰
برای دانلود پایان نامه کلیک کنید
گزارش مشکلانتشار: 04 شهریور، 1396 / بازدید: 1339