فهرست مطالب

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه 2

1-2- بیان مسئله 3

1-3- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق. 4

1-4- اهداف تحقیق. 4

1-5- سوال تحقیق. 4

1-6- فرضیه های تحقیق. 4

1-7- جنبه نواوری و جدید بودن. 5

1-8- روش تحقیق. 5

1-9- ساختار پایان نامه 5

فصل دوم: مبانی و پیشینه تحقیق

2-1- مقدمه 8

2-1-1- مسائل عمده ایجاد شده توسط صنعت خودرو سازی. 9

2-2- انواع خودروهای الکتریکی. 9

2-2-1- خودروهای الکتریکی (EV) 9

2-2-2- معایب و مزایا خودروهای الکتریکی. 10

2-2-2-1- معايب خودروهای الکتریکی. 10

2-2-2-2- مزاياي خودروهاي الكتريكي. 11

2-2-3- ویژگیهای ساختاری خودروهای الکتریکی. 11

2-2-3-1- مفهوم حالت شارژ باتری (SOC) 11

2-2-4 – خودروهای الکتریکی هیبریدی (HEV) 12

2-3- انواع خودروهای الکتریکی هیبریدی. 14

2-3-1- خودروهای الکتریکی هیبریدی با موتور احتراقی (HEV) 14

2-3-1-1- اجزای یک خودروی الکتریکی هیبریدی با موتور احتراقی. 15

2-3-1-2-انواع موتورهای الکتریکی مورد استفاده در خودروهای الکتریکی هیبریدی. 15

2-3-1-3 – انواع باتری های مورد استفاده در خودروهای الکتریکی هیبریدی. 16

2-3-2- خودروهای الکتریکی هیبریدی با قابلیت اتصال به شبکه (PHEV) 16

2-3-2-1- مفهوم V2G و G2V  در خودروهای الکتریکی هیبریدی پلاگین. 16

2-3-2-2- موارد قابل بیان در مورد خودروهای الکتریکی هیبریدی پلاگین. 17

2-3-2-3- استراتژی های مدیریت توان خودروهای الکتریکی هیبریدی پلاگین. 17

2-3-2-4- تفاوت خودروهای الکتریکی هیبریدی با موتور احتراقی وخودروهای الکتریکی هیبریدی پلاگین. 17

2-3-3- خودروهای هیبریدی با پیل سوختی (FCHEV).. 18

2-3-4-1- اجزاء یک خودروی الکتریکی هیبریدی با پیل سوختی. 18

2-3-3-2- استراتژی مدیرت توان خودروهای الکتریکی هیبریدی با پبل سوختی. 19

2-3-3-3-اصلی ترین چالش های خودروهای الکتریکی هیبریدی با پیل سوختی (خودروهای هیدروژنی): 20

2-4- ساختار خودروهای الکتریکی هیبریدی. 20

2-4-1- ساختار سری]22,13,10[ 20

2-4-1-1- حالت های عملکرد خودروهای الکتریکی هیبریدی با ساختار سری]23[ 22

2-4-1-2- مزایا و معایب ساختار سری. 22

2-4-2- ساختار موازی ]24,22[ 22

2-4-2-1- حالتهای عملکرد خودروهای الکتریکی هیبریدی با ساختار موازی:]24[ 23

2-4-2-2- مزایا و معایب ساختار موازی. 24

2-4-3- ساختار سری- موازی]22,13 [ 24

2-4-3-1- حالتهاي عملكرد خودروهای الکتریکی هیبریدی با ساختار سري – موازي. 25

2-4-3-2- خصوصیات و مزایا خودروهای الکتریکی هیبریدی با ساختار سری- موازی. 26

2-5- مقايسه بازده استفاده از انرژي در خودروهاي معمولي و هيبريدي. 27

2-6- مزایا و معایب خودروهای الکتریکی هیبریدی نسبت به خودروهای الکتریکی. 28

2-7- مواردی از راهبردهای مورد ارزیابی در چرخه های رانندگی: ]20[ 29

2-8- پیشینه تحقیق. 29

 

فصل سوم : روش تحقیق

3-1- مقدمه 33

3-1-1- بخش احتراق داخلی. 33

3-1-2- بخش الکتریکی. 33

3-1-3- مدیریت انرژی خودرو الکتریکی هیبریدی. 34

3-2- نیروهای وارده به خودرو و توان مورد نیاز خودرو در هر لحظه 34

3-2-1- نیروی آیرودینامیکی. 34

3-2-2- نیرو مقاومت چرخشی. 35

3-2-3- نیروی صعود 35

3-2-4- نیروی لازم برای ایجاد شتاب.. 35

3-2-5- توان مورد نیاز خودرو در هر لحظه 36

3-3- فرمولاسیون بهینهسازی و مدیریت انرژی در خودرو الکتریکی هیبریدی. 36

3-3-1- عملکرد معادله گشتاور 36

3-3-2- تعیین کل گشتاور مورد نیاز چرخ. 36

3-3-3- گشتاور خروجی موتور 37

3-4- کنترل فازی. 37

3-4-1- طراحی کنترلر فازی برای مدیریت استفاده از منابع انرژی. 37

3-4-2- قوانین فازی. 40

3-5- الگوریتم بهینهسازی گرگ خاکستری. 42

3-5-1- ساختار سلسله مراتبی و رفتار اجتماعی گرگ‌های خاکستری. 42

3-5-2-فرآیند شکار گرگ‌های خاکستری. 43

3-5-3- مدل‌سازی ساختار سلسله مراتبی (هرم قدرت) 43

3-5-4- مدل‌سازی فرآیند احاطه کردن شکار 44

3-5-5- مدل‌سازی فرآیند شکار 45

3-5-6- مدل کردن فرآیند حمله 47

3-5-7- جستجو (اکتشاف) شکار 48

3-5-8- جمع بندی. 48

فصل چهارم: نتایج شبیه سازی

4-1- مقدمه 51

4-2- طراحی بهینه کنترلر فازی خودرو الکتریکی هیبریدی. 51

فصل پنجم: جمع بندی و پیشنهادات

5-1- جمعبندی. 59

5-2- پیشنهادات.. 59

منابع. 61

پیوست ها 66

 

 

 

 

 

فهرست اشکال

شکل (2-1) سير تغيير SOC يك خودرو برقي براي يك روز نوعي. 12

شکل (2-2) خودروي الکتریکی هيبريدي با ساختار سري ]22[ 21

شکل (2-3) موتور هيبريدي سري]22[ 21

شکل (2-4) خودروي الکتریکی هيبريدي با ساختار موازي]22[ 23

شکل (2-5) موتور هيبريدي با ساختار موازي]42[ 23

شکل (2-6) خودروي الکتریکی هيبريدي با ساختار سري – موازي]22[ 25

شکل (2-7) موتور هيبريدي با ساختار سري – موازي]22[ 25

شکل (2-8) درصد تلفات خودروهاي معمولي]22[ 27

شکل (2-9) درصد تلفات خودروهاي هيبريدي]22[ 28

شکل (3-1) ساختمان یک خودرو الکتریکی هیبریدی. 33

شکل (3-2) بلوک دیاگرام ساده شدهای از کنترل فازی. 38

شکل (3-3) بلوک دیاگرام گسترده از کنترل فازی. 38

شکل (3-4) تابع عضویت ورودی اول. 39

شکل (3-5) تابع عضویت ورودی دوم 39

شکل (3-6) ساختار هرمی رتبه‌بندی گرگ‌ها 42

شکل (3-7) بردارهای موقعیت فعلی و موقعیت‌های احتمالی در تکرار بعد در مثال الف) دو بعدی و ب) سه بعدی  45

شکل (3-8) بروز رسانی موقعیت گرگ‌ها در الگوریتم گرگ خاکستری. 46

شکل (3-9) الف) حمله به شکار در مقابل ب) جستجو برای شکار 47

شکل (4-1) تغییرات توان ذخیره شده در باتری خودرو بدون استفاده از روش پیشنهادی. 51

شکل (4-2) تغییرات سرعت خودرو در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 52

شکل (4-3) توان مورد نیاز خودرو در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 52

شکل (4-4) گشتاور مورد نیاز خودرو در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 53

شکل (4-5) گشتاور مورد نیاز در جعبه دنده خودرو در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 53

شکل (4-6) مقایسه میزان توان باقیمانده در باتری خودرو با و بدون استفاده از روش پیشهادی در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 54

شکل (4-7) میزان توان از دست رفته توسط موتور و باتریها در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 55

شکل (4-8) دمای باتریها و موتور الکتریکی در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 55

شکل (4-9) اختلاف بین سرعت مورد نیاز و سرعت واقعی در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 56

شکل (4-10) خروجی سیستم فازی پیشنهادی برحسب زمان در طول سیکل رانندگی CYC-UDDS. 57

 

 

 

فهرست جداول

جدول (3-1) قوانین فازی. 40

]22[. مجید منتظر بافروش، “خودروهای برقی،” جزوات کمک آموزشی گروه صنعتی سایپا یدک، قابل دسترس در سایپا یدک، 6/1386.

[1]. K.Tabatabai,“FC technology and its application in vehicles,” Conf. Futures Research, Technology and Development Prospects, Tehran, Amirkabir University of Technology, 2006.

[2]. M. A. Merkle, “Variable bus voltage modeling for series hybrid electric vehicle simulation,” Virginia Polytechnic Institute and State University, Dec. 1997.

[3]. J. Eastin, R. Grundmann, A. Prakash, “The two limits debates: Limits to Growth and climate change,” Futures, vol.43(1): 16-26, 2010.

 [4]. Y. Cancino-Solo´rzano, et al, “Electricity sector in Mexico: current status. Contribution of renewable energy sources,” Renewable and Sustainable Energy Reviews 14(1): 454-61, 2010.

[5]. AM. Omer, “Energy, environment and sustainable development,” Renewable and Sustainable Energy Reviews 12(9): 2265-300, 2008.

[6]. X. Oua, X. Zhanga, and S. Changa, “Scenario analysis on alternative fuel/vehicle for china’s future road transport: Life-cycle energy demand and GHG emissions,” Energy Policy (38): 3943-3956, 2010.

[7]. R. Sioshansi and P. Denholm, “Emissions impacts and benefits of plugin hybrid electric vehicles and vehicle-to-grid services,” Environ. Sci. Technol (43): 1199-2004, 2009.

[8]. W. Su, MY. Chow, “Performance Evaluation of an EDA-Based Large- Scale Plug-In Hybrid Electric Vehicle Charging Algorithm,” IEEE Transactions on smart grid 3(1): 1-8, 2012.

[9]. K.Tabatabai,“FC technology and its application in vehicles,” Conf. Futures Research, Technology and Development Prospects, Tehran, Amirkabir University of Technology, 2006.

[10]. M.A.Mmerkle,”variable bus voltage modeling for series hybrid electric vehicle simulation”,Virginia polytechnic institute and stste university,Des.1997.

[11]. B.G.pollet,I staffell. and J.l.shang,”current status of hybrid,Battery and electric vehicle “,Elsevier B.V,2012

[12]. T and E,Co2 Emissons from new cars-possition papar in response,the European commission proposal,2008

[13]. B. G. Pollet, I. Staffell, and J. L. Shang, “ Current status of hybrid, battery and FC electric vehicle,” from Electrochemistry to Maarket Prospects, Originally Published in Electrochimical Acta, Elsevier B.V., 2012.

[14]. A. Y. Saber, and G. K. Venayagamoorthy, “Resource Scheduling Under Uncertainty in a Smart Grid with Renewables and Plug-in Vehicles,” IEEE SYSTEMS JOURNAL, VOL. 6, NO. 1, MARCH 2012.

[15]. A. Abdollahi, M. Parsa Moghaddam, M. Rashidinejad, and M. K. Sheikh-El-Eslami, “Investigation of Economic and Environmental-Driven Demand Response Measures Incorporating UC,” IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 3, No. 1, March 2012.

 [16].Achin Jain, Nueesch,Christain Naegele,Pedro Macri Lassus,and Christopher Onder,“Modeling and Control of a Hybrid Electric Vehicle With an Electrically Assisted Turbocharger “,

IEEE Transactions on Vehicular Technology,2016

 [17]. Zhe Liu, Student Member, IEEE, Dan Wang, Member, IEEE, Hongjie Jia, Member, IEEE,

Ned Djilali, and Weixin Zhang,” Aggregation and Bidirectional Charging Power

Control of Plug-in Hybrid Electric Vehicles:

Generation System Adequacy Analysis” but republication/redistribution requires IEEE permission, 1949-3029 © 2014 IEEE

[18]. S.G.Wirsingha, Emadi,”classification and Review of control strategies for plug-in hybrid electric vehicle”,IEEE Trans actions on vehicular Technology,2011

[19].zheng chen,chris chunting mi,Rui Xiong,Jun Xu,Chenwen You,” Energy management of a power-split plug-in hybrid electric vehicle based on genetic algorithm and quadratic programming”,Elsevier,2013

 [20]. Caux, S., and et al., “On-line fuzzy energy management for hybrid fuel cell systems”,

International Journal of hydrogen energy, Vol. 35, No. 5, pp. 2134-2143, 2010.

[21]. Saman Ahmadi, S.M.T. Bathaee,”Multi-objective genetic optimization of the fuel cell hybrid vehicge supervisory system: Fuzzy logic and operating mode control strategies”,Uni Tehran,Elsevier,2015

[23]. Y oungkwan Ko, Jeeho Lee and Hyeongcheol,,” A Supervisory Control Algorithm for a Series Hybrid Vehicle With Multiple Energy Sources”, IEEE Transactions on Vehicular Technology,2015

[24]. Meng Dawei, Zhang Yu ∗, Zhou Meilan, Na Risha,”

 Intelligent fuzzy energy management research for a uniaxial parallel hybrid electric vehicle”,

 Harbin University of Science & Technology, Research Center of the Ministry of Education of Automotive Electronics Drive & Control and System Integration, Harbin, 150080, China,Elsevier,2016

[25] Desai C. Design and optimization of hybrid electric vehicle drivetrain and control strategy parameters using evolutionary algorithms. Dissertation of Masteral Degree. Canada: Concordia University; 2010. p. 10–16.

 [26] Qiuming G, Yaoyu L, Zhongren P. Trip based optimal power management of plug-in hybrid electric vehicle with advanced traffic modeling. SAE Int J Eng (S1946-3936) 2009;1(1):861–72.

 [27] Stockar S, Marano V, Rizzoni G. Optimal control for plug-in hybrid electric vehicle applications[C]. In: Amercian control conference. Baltimore, USA; 2010. p. 5024–30.

 [28] Wirasingha SG, Emadi A. Classification and review of control strategies for plug-in hybrid electric vehicles. IEEE Trans Veh Tech 2011;60(1):111–22.

 [29] Hai Y, Ming K, McGee R. Trip-oriented energy management control strategy for plug-in hybrid electric vehicles. In: Conference on decision and control and European control conference; 2011. p. 5805–12.

 [30] Lu H, Li Y, Zhang L, Serikawa S. Contrast enhancement for images in turbid water. J Opt Soc Am 2015;32(5):886–93.

[31] Yunbing Y, Fuwu Y, Changqing D. Research on strategy and simulation for dynamic coordinative control of PHEV. J China Mech Eng 2010;21(2):234–9.

 [32] Liu L. Study on model and control strategy of energy management system for SHEV. Dissertation of doctoral degree. China: Jilin University; 2011. p. 27–33.

[33] Romaus C, Gathmann K, Bocker J. Optimal energy management for a hybrid energy storage system for electric vehicles based on stochastic dynamic programming. In: Vehicle power and propulsion conference; 2010. p. 1–6.

 [34]. Qiuwei W, Nielsen AH, Ostergaard J. Impact study of electric vehicle (EV) integration on medium voltage (MV) grids. In: 2nd IEEE PES international conference and exhibition. ISGT Europe: Innovative Smart Grid Technologies; 2011. p. 1–7.

[35] Banvait H, Anwar S, Yaobin C. A rule-based energy management strategy for plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). In: American control conference. MO, USA: St. Louis; 2009. p. 3938–43.

[36] Dengke L, Weimin L, Guoqing X, Meilan Z. Fuzzy logic control approach to the energy management of parallel hybrid electric vehicles. In: 2012 International conference. Information and Automation (ICIA); 2012. p. 592–6.

 [37] Zhou M, Li DL. Optimized fuzzy logic control strategy for parallel hybrid electric vehicle based on genetic algorithm. Appl Mech Mater 2013;274:345–9.

 [38] Hanini N, Tabbache B, Kheloui A, Roubache T. Sizing methodology of EV drive system based on optimal power efficiency. Power Electron Elec Drives Automat Motion 2008:1043–8.

[39] Wang L, Collins EG, Hui L. Optimal design and real-time control for energy management in electric vehicles. IEEE Trans Veh Tech 2011;60(4):1419–29.

[40] Cela A, Hrazdira A, Reama A.Real timeenergy managementalgorithm forhybrid electricvehicle. In: 14thInternational IEEE conferenceon intelligent transportation systems. ITSC; 2011. p. 335–40.

[41] Lu H, Li Y, Nakashima S, Serikawa S. Turbidity underwater image restoration using spectral properties and light compensation. IEICE Trans Inf Syst 2016;E-99D(1):1–9.

[42] Jinhuan P, Chengliang Y, Jianwu Z, Dengzhe M. Modeling and development of the control strategy for a hybrid car. J Shanghai Jiaotong Univ 2004;38(11):1917–21.

[43] Yan Z. Study on fuzzy control of energy management systems in hybrid electric vehicles. Masteral degree thesis. Wuhan University of technology; 2008. p. 30–9.

 [44] Geng B, Mills JK, Dong S. Energy management control of microturbinei-powered plug-in hybrid electric vehicles using the telemetry equivalent con- sumption minimization strategy. IEEE Trans Veh Tech 2011;60(9):4238–48

[45].D.E.Goldberg, “Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning”, Addison Wesley Longman, 1989.

[46]. U. Reilly, T. Yu, R. Riolo, B. Worzel, “Genetic Programming Theory and Practice II”, Springer Science Business Media, USA, 2005.

[47].Xinshun Ma, “A New Hybrid Evolution Genetic Algorithm with Laplace Crossover and Power Mutation,” Computational Intelligence and Security, 2009. CIS ’09. International Conference on, vol.2, no., pp.88,91, 11-14 Dec. 2009.

[48].Alam, M.S.; Ul Kabir, M.W.; Islam, M.M., “Self-adaptation of mutation step size in Artificial Bee Colony algorithm for continuous function optimization,” Computer and Information Technology (ICCIT), 2010 13th International Conference on, vol., no., pp.69,74, 23-25 Dec. 2010.

[49].Takao Yokota, Mitsuo Gen, Yin-Xiu Li, Genetic algorithm for non-linear mixed integer programming problems and its applications, Computers & Industrial Engineering, Volume 30, Issue 4, September 1996, Pages 905-917

[50].T. D. Chan and K. T. Chau, Modern Electric Vehicle Technology, Oxford University Press, SBN 019-850416-0, 2001

[51].M. P. Kevin and Y. Stephen, Fuzzy control, Addison Wesley Longman, Menlo Park, CA, 1998.

[52]. Seyedali Mirjalili, Seyed Mohammad Mirjalili, Andrew Lewis, “Grey Wolf Optimizer,” Advances in Engineering Software, Volume 69, 2014, Pages 46-61.

[53].Seyedali Mirjalili, Shahrzad Saremi, Seyed Mohammad Mirjalili, Leandro dos S. Coelho, “Multi-objective grey wolf optimizer: A novel algorithm for multi-criterion optimization,” Expert Systems with Applications, Volume 47, 2016, Pages 106-119.