ترجمه مقاله بهینه سازی مدیریت انرژی و توان در خودروهای هیبریدی با باتری های سوختی همراه با آزمایش های تجربی

ترجمه مقاله بهینه سازی مدیریت انرژی و توان در خودروهای هیبریدی با باتری های سوختی  همراه با آزمایش های تجربی

چکیده

خودروهای هیبریدی با پیل سوختی ارائه راندمان بالا و انتشار پایین گزها را دارند که جایگزین مناسبی برای موتورهای احتراق داخل می باشند.  هیبریداسیون سوخت در خودرو به طور قابل توجهی شرایط اقتصادی را بهبود می بخشد. اما بهره برداری از هیبریداسیون نیاز به یک استراتژی مدیریت انرژی دارد و نیاز به طراحی مناسب بهینه ای از تقاضای قدرت از  منبع  قدرت می باشد.  در این مقاله با بهینه سازی توان توسط استراتژی مدیریت سوخت پیل خودرو ،هردو خارج از خط و در زمان واقعی انجام می شود. تدوین جدید مشکل بهینه سازی برای استراتژی زمان واقعی ارائه شده است. رویکرد جدید اجازه می دهد تا بهینه سازی کنترلی بر بیش از مجموعه ای از چرخه رانندگی را در یک بار داشته اشد و باعث بهبود استراتژی طراحی شده می شود. بهینه سازی زمان واقعی به دو شکل اعمال می شود که یکی شامل کنترل کننده مبتنی بر pi که مبتنی بر حداقل سه پارامتر بوده ویک کنترل کننده فازی را با 10 پارامتر دارد. نتایج نشان می دهد که کنترل کننده PI فازی می تواند کنترل بهتری را ارائه کند. حتی اگر دارای پارامترهای کمتری باشد. کنترل زمان واقعی توسط شبیه سازی طراحی شده و سپس با آزمایش تایید شده است.

کلمات کلیدی:پیل های سوختی هیبریدی خودرو،استراتژی مدیریت انرژی و توان،بهینه سازی،اصل حداقل برگشت،کنترل فازی،اعتبار تجربی

1-مقدمه

سوخت خودروهای هیبریدی توسط سلول یا باتری با استفاده از دو منبع قدرت مشخص می شود. یکی سیستم سلول سوختی FCS است که به عنوان قدرت اصلی از منبع بوده ویکی باتری که به عنوان یک منبع کمکی می باشد. علاوه براین باتری موجب بهبود قابل توجهی در اقتصاد سوخت با بهره برداری محدود از FCS است که با راندمان بالا بوده و توسط فرایند ترمز کردن دوباره احیا می شود. علاوه براین تقاضای توان برای FCS در حالی که باتری اختصاصا داده شده کمک می کند تا به اوج قدرت برسد،در نتیجه FCS می تواند کوچکتر شود. استراتژی مدیریت انرژی و سهم توان تعریف دو منبع قدرت در اینجا ارائه شده است. برای وسیله نقلیه الکتریکی هیبریدی(HEV) هدف اصلی از هر گونه استراتژی مدیریت جهت به حداقل رساندن مصرف سوخت است. در حالی که محدود کردن تنوع در روش های شارژ باتری مورد نیاز می باشد. تحقیقات در رابطه با مدیریت انرژی را می توان از برخوردهای متعارف خودروهای هیبریدی که براساسخودروهای احتراق داخل طراحی شده اند،نشان دهنده طراحی  و روش بهینه سازی است که می تواند در خودروهای هیبریدی با پیل های سوختی (FCHV) سازگار باشد. در مقایسه با HEV معمولی،مشکل بهینه سازی ساده برای FCHV وجود دارد. چراکه اولا بهره برداری از FCS به احتمال زیاد می تواند مطلوب تر باشد. همچنین FCHVFCHV معمولا با سیستم انتقال تک سرعته مجهز بوده ونیاز به بهینه سازی نسبت دنده حذف شده دارد. استراتژی بهینه مدیریت انرژی و توان را می توان به هنگام چرخه رانندگی به طور کامل شناخت که برای دریافت شرایط خارج از خط مطلوب می باشد. برنامه نویسی پویا DP هنوز هم رایج ترین الگوریتم خارج از خط جهت بهینه سازی برای HEV بوده وبرای ان تضمین جهانی مطلوب می باشد و بدون هرگونه فرصت در ارتباط با سیستم های مدل خطی می باشد. با این حال DP معتقد است که نیاز به زمان محاسبه طولانی وجود دارد. بهینه سازی در HEV به عنوان یک جایگزین قابل توجه با عمل سریعتر نسبت به DP است،در صورتی که سیستم را بتوان با مجموعه از مدل های دیگر توصیف نمود. در نتیجه دقت و صحت راه حل بهینه بستگی به دقت انجام محاسبات دارد. حداقل بازگشت در ثانیه (PM) با موفقیت در بهینه سازی مدیریت HEV اعمال شده است که در ان در مقایسه با DP بسیار سریع است. با این حال PNP تنها شرایطی لازم برای بهینه سازی کلی اما با عدم شرایطراضی کننده را دارد. بنابراین راه حل PNP ممکن است یک راه حل بین المللی باشد. با این حال اگر راه حل PNP منحصر به فرد است،آنها را باید در یک سطح جهانی مطلوب ارائه نمود. راه حل PNP منحصر به فرد تنها در صورتی است که پارامترهای باتری براساس مدل مستقیم باتری SOC ثابت شده است. اشکال خارج از خط قدرت بهینه استراتژی مدیریت را دارد که به شدت وابسته به چرخه رانندگی بوده ودر نتیجه استراتژی بهینه بیش از یک چرخه رانندگی ممکن است که با یک عملکرد ضعیف تر نسبت به آنها دیگر در زمان واقعی است. از این رو طراحی بهینه نزدیک به زمان واقعی براساس استراتژِی مدیریت انرژی و توان است و هنوز هم این مشکل باقی مانده و نیاز به پژوهش دارد. به حداقل رساندن استراتژی مصرف معادل ECMS به عنوان یک زمان واقعی نزدیک به استراتزی بهینه سازی است. با این حال عملکردعالی ECMS نیاز به وابستگی به چرخه پارامترهای از پیش برنامه ریزی شده دارد. آن نشان داده شده است که می تواند به عنوان ECMS در PNP در نظر گرفته شود. از انجا که مشکل در ارتباط با بهینه سازی خارج از تکنیک های چرخه حساسیت است،سازگاری استراتژی آنلاین در این روش ابداع شده اند که در ان به عنوان مثال آن اقتباس شده براساس الگوی رانندگی به رسمیت شناخته شده می باشد و در چرخه رانندگی پیش بینی شده است. برنامه نویسی پویا به صورت تصادفی نیز پیشنهاد شده است. که برای کاهش حساسیت چرخه مطلوب در کنترل است. رویکرد دیگر با طراحی از زمان واقعی استراتزی بهینه سازی استاتیک است که در ان یک شکل خاصی از کنترل زمان واقعی از پیش تعریف شده وجود دارد و این بهینه سازی به صورت تحلیل یا عددی انجام شده است. به عنوان نمونه کنترل زمان واقعی به عنوان یک تابع از تقاضای انرژی می باشد. که به صورت فازی بوده است. زمانی که کنترل زمان واقعی در بیش از یک چرخه رانندگی بهینه سازی شده باشد،پس از آن استحکام بیش از دگر چرخه های رانندگی خواهد بود. در مقابل زمانی که چرخ رانندگی بسیاری از بهینه سازی های متفاوت را داشته باشد،استحکم بیش از یک چرخه رانندگی تصادفی می تواند تضمین شود. در این مقاله این ایده نشان داده شده است که کنترل زمان واقعی می تواند بیش از مجموعه از رانندگی ها را در یک بار چرخه بهینه شده داشته باشد. مقایسه بیندو شکل از کنترل زمان واقعی یعنی کنترل کننده PI براساس کنترل PNP و یک کنترل کننده فازی است. نتایج شبیه سازی اعتبار آزمون را در یک مقیاس کوچک نشان می دهد. ساختار مقاله به شرح زیر می باشد. مدل خودروی استفاده شده در بخش 2 معرفی می شود. این مدل مورد استفاده برای محاسبه تقاضای قدرت از ارزیابی چرخه رانندگی بوده است. در بخش 3 تقاضای توان کوچک که متناسب با آزمون و مدل منبع قدرت ترکیبی است ارائه شده است. بهینه سازی با استفاده PNP در بخش 4 انجام شده است. به یاد داشته باشید که مشکل از زمان واقعی استراتژی مدیریت انرژیو  توان است که در بخش 5 فرموله شده و دو نوع کنترلکننده در ان اعمال شده است. یکی کنترل کننده PI مبتنی بر PNP و دیگری کنترل کننده فازی است. اعتبار تجربی از شبیه سازی کار در بخش 6 ارائه شده و است و نتیجه گیری در بخش 7 ارائه شده است.