طراحی سیستم ترمز ضدقفل و بازیاب انرژی برای خودرو هیبریدالکتریکی

آلودگی هوا و کاهش منابع سوخت فسیلی خودروسازان را ملزم به تولید تکنولوژی های جدید با دو هدف مصرف سوخت و آلایندگی کمتر نموده است. بهترین خودرویی که می تواند خواسته های ما را در شرایط کنونی به نحو مطلوب برآورده سازد، خودرو هیبرید با قابلیت استفاده از دو یا چند منبع تولید انرژی و ذخیره سازی انرژی توسط حداقل یکی از این منابع، برای تولید قدرت می باشد. از مهم ترین ویژگی خودروهای هیبرید می توان به توانایی در بازیابی مقدار قابل توجهی از انرژی ترمزگیری توسط سیستم ترمز بازیاب اشاره نمود. عواملی هم چون عدم تأمین توان ترمزی کافی از جانب سیستم بازیاب در ترمزهای ناگهانی و شدید و نیاز به وجود یک سیستم ترمز ایمن و قوی در کنار آن، ایجاد هماهنگی موثر بین دو سیستم ترمز بازیاب و مکانیکی و ارائه عملکرد ایمن (ضدقفل) از جانب آن دو را به عنوان بخش عمده ای از راهبرد کنترلی ترمز در خودروهای هیبرید اجتناب ناپذیر نموده است. در این پایان نامه سیستم ترمزگیری یک خودرو هیبرید الکتریکی مورد مطالعه قرار گرفته و با توجه به الزام وجود یک ترمز مکانیکی در کنار ترمز بازیاب و نیاز به یک سیستم امنیت فعال همانند ترمز ضدقفل، سعی شده که یک تلفیق مناسب بین ترمز بازیاب، مکانیکی و ضدقفل ایجاد و سیستمی بروز با قابلیت اجراء در شرایط واقعی طراحی شود. در طرح ارائه شده، چهار کنترل کننده فازی مجزا برای کنترل سیستم ترمز هیدرولیک چرخ های جلو و عقب با ویژگی ضدقفل و نیز یک کنترل کننده فازی به منظور تنظیم گشتاور ترمز بازیاب به صورت ضدلغزش در پایین دست، طراحی شده و یک پردازشگر مرکزی در بالادست، هماهنگی این سامانه را به عهده دارد. سامانه طراحی شده در نرم افزار matlab/advisor مدل سازی شده است. سپس حرکت خودرو در نه سیکل رانندگی استاندارد شبیه سازی شده و با درنظرگرفتن میزان شارژ باتری و ضرایب لغزش هر چرخ به صورت مجزا و در شرایط جاده ای مختلف به عنوان توابع هدف، قوانین و توابع عضویت کنترل کننده های فازی بهینه گردیده و سرانجام با اجرا سامانه در یک سیکل رانندگی ترکیبی، چگونگی عملکرد این توابع عضویت و ضرائب بهره بهینه شده، بررسی شده است. عملکرد ضدقفل سیستم ترمز بازیاب، عدم تداخل عملکردی سیستم ترمز بازیاب و هیدرولیک برروی محور جلو، طراحی بر پایه ماکزیمم گشتاور موتورالکتریکی و درنتیجه بازیاب میزان قابل توجهی از انرژی ترمزگیری، توجه به موقعیت شارژ باتری ها به منظور جلوگیری از شارژ فراتراز ظرفیت آن ها، دریافت سرعت چهار چرخ به صورت مجزا به عنوان ورودی کنترل کننده ها در پایین دست و امکان شبیه سازی حرکت در جاده هائی با سطوح لغزشی متفاوت برای چهار چرخ و حرکت سر پیچ ها از دیگر، ویژگی های طرح ارائه شده می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که در طول سیکل حرکتی توان ترمزی موردنیاز در کلیه شرایط ترمزگیری تأمین شده، ضرایب لغزش در نزدیکی مقدار مطلوب باقی مانده و لغزشی اتفاق نمی افتد. همچنین در شرایط ترمزگیری ناگهانی و شدید عملکرد ضدقفل سیستم ترمز بازیاب و هیدرولیک مشهود می باشد. در پایان سیکل حرکتی مصرف سوخت موتور احتراقی و میزان اتلافات ناشی از ترمزگیری کاهش، میزان انرژی ذخیره شده در باتری ها مخصوصاً در سیکل های شهری با فرکانس توقف و حرکت بالا و درنتیجه بازده کلی سیستم افزایش یافته است. این امر حاکی از عملکرد ایمن، ضدلغزش و بازیاب انرژی از سوی سیستم ارائه شده می باشد.