فایل مارکت

پروژه بررسي سيستم انتقال قدرت در خودروهاي برقي و مقايسه آن با سيستم انتقال قدرت در خودروهاي احتراق داخلي

چكيده :

اين پروژه بر اساس تحقيق و طراحي يكي از برنامه هاي اصلي صنعت در چند ساله اخير در مورد خودروهاي برقي تهيه و تدوين شده است  واين پروژه به بررسي سيستم انتقال قدرت در خودروهاي برقي و مقايسه آن با سيستم انتقال قدرت در خودروهاي احتراق داخلي مي پردازد .

سالهاي ابتدايي ساخت خودروهاي برقي به سال 1900 ميلادي بر مي گردد كه در آن زمان از يك طرف به علت مشكلاتي كه موتورهاي الكتريكي دارا بودند و از طرف ديگر اكتشاف جديد نفت و توليد فراوان آن در پيشرفت چشمگير موتورهاي احتراق داخلي ساخت اين خودروها مورد توجه قرار نمي گرفت . ولي با به وجود آمدن جنگهاي جهاني و كشمكش هاي بر سرنفت باعث شد اين ماده ارزش بيشتري پيدا كند و توجه ها بيشتر به خودروهاي برقي جذب شود و اين بود كه از سال 1990 ميلادي توليد خودروهاي برقي به طور جدي تري مورد توجه قرار گرفت .

در خودروهاي برقي سيستم تأمين قدرت شامل يك موتور الكتريكي ، كنترلر ، باتريها و شارژر آن مي باشد مجموعه محرك برقي خودروي برقي وظيفه دارد جريان مستقيم توليد شده توسط باتري را به انرژي مكانيكي تبديل نمايد كه منظور از مجموعه محرك كليه قطعاتي است كه جريان مستقيم باتري ها را به نيروي كششي و گشتاور لازم براي حركت چرخها تبديل مي كنند از مهمترين ويژگيهاي خودروي برقي برد و قدرت حركت (‌شتاب ، سرعت ، شيب روي ، و بارگيري و انعطاف پذيري) و مدت شارژ و قيمت بالاي باتريها در اغلب خودروهاي برقي موجود مجموعه محرك است .

بخش اول:

نحوة تأمين انرژي و عملكرد خودروي برقي

مقدمه :

به علت پيشرفت روز افزون صنعت خودرو و توليد انبوه خودروهاي احتراق داخلي که مشکلات گوناگوني از قبيل آلودگي هوا بوجود مي آورد و نيز محدود بودن ذخاير سوخت فسيلي و گران بودن آن تحقيق و طراحي در مورد خودروهاي برقي به يکي از برنامه هاي اصلي صنعت خودرو مخصوصاً در کشورهاي پيشرفته اروپايي و آمريکايي بدل شده است ايران نيز در چند ساله اخير تحقيقاتي در اين زمينه انجام داده است شرکتهاي ايران خودرو، سايپا و کيش خودرو تحقيقات در اين زمينه را ادامه مي دهند اين تحقيقات به توليد نمونه هايي در شرکتهاي ايران خودرو و سايپا منجر شده که در نمايشگاههاي خودرو به معرض ديد عموم قرار گرفته است شرکت کيش خودرو نيز در حال ساخت خودرو برقي نمونه مي باشد.

اين پروژه به بررسي سيستم انتقال قدرت در خودروهاي برقي و مقايسه آن با سيستم انتقال قدرت در خودروهاي احتراق داخلي مي پردازد.

فصل اول : خصوصيات خودروي برقي

در اين فصل پس ازمعرفي و تعريف خودروي برقي و شرح مختصري در مورد تاريخچه خودرو برقي به بررسي مزيتهاي اين نوع خودرو مي پردازيم ابتدا مزيت خودروي برقي از نظر نوع انرژي و سپس مزيت تجهيزات الکتريکي مورد استفاده و مشکلات موجود در خودروي برقي مي پردازيم .

1-1- تعريف خودروي برقي

در يک خودروي برقي مجموعه محرک برقي آن وظيفه دارد جريان مستقيم توليد شده توسط باتري را به انرژي مکانيکي تبديل نمايد منظور از مجموعه  محرک کليه قطعاتي است که جريان مستقيم باتريها را به نيروي کششي و گشتاور لازم براي حرکت چرخها تبديل مي کنند مهمترين ويژگي خودروهاي برقي عبارتند از : برد و قدرت حرکت (شتاب ، سرعت ، شيب روي و بارگيري و انعطاف پذيري ) و مدت شارژ و قيمت بالاي باتريها ، در اغلب خودروهاي برقي موجود مجموعه محرک تشکيل شده است از کنترلر (عضو تنظيم کننده) ، موتور الکتريکي ، جعبه دنده با نسبت کاهنده روي اکسل ها و جعبه تقسيم براي دو يا چهارچرخ ، راه حل هاي ديگر نيز بکار رفته اند بطور مثال دو موتور همراه با جعبه دنده و يا بدون جعبه دنده . مجموعه محرک بايد خواسته هاي متعدد و متنوعي را برآورده کند که از آنها بعنوان معيار براي ارزيابي و مقايسه راه حل هاي مختلف استفاده مي شود بطور مثال برخي از مهمترين اين معيارها عبارتنداز :

• کاربري ساده
• راندمان بالا
• هزينه پايين
• اطمينان بالا
• عدم نياز به سرويس و نگهداري
• وزن کم
• حجم ساختماني کم

بايد توجه داشت که نمي توان همه اين معيارها را به خوبي در يک مجموعه محرک جمع نمود بطوريکه عموماً راندمان بالا با هزينه پايين متضادند علاوه براين بايستي توجه داشت که انواع خودروهاي مختلف مراکز خواسته ها را تعريف مي کنند بطور مثال در خودروي باري برقي حجم ساختماني نقش کم اهميت تري پيدا مي کند.

1-2- تاريخچه توليد خودروي برقي و مزيت آن نسبت به خودرو احتراقي خودروي برقي از حدود سال 1900 ميلادي توليد مي شده است و تا سال 1915 روند توليد افزايش نسبتاً خوبي داشته است به دليل مشکلاتي که موتورهاي الکتريکي داشتند توليد خودرو برقي مورد استقبال قرار نگرفت اکتشافات جديد نفت و توليد فراوان آن همچنين پيشرفت چشمگير موتورهاي احتراق داخلي سالهاي 1915 الي 1990 را در انحصار خودروهاي با موتور احتراقي در آورد . بروز جنگهاي جهاني ، جنگها و کشمکش هايي که نفت موضوع اصلي يا مورد استفاده آنها بود باعث شد که به ارزش واقعي اين ماده پي برده شود و قيمت آن افزايش يابد اکنون که منابع جديد و قابل توجه نفت کشف نشده است و پيش بيني مي شود ذخائر نفت به اتمام برسد، کشورهاي صنعتي به استفاده از منابع ديگر انرژي ترغيب شده اند انرژي خورشيدي ، باد، سدهاي آبي و انرژي هسته اي منابع جديد تأمين انرژي هستند و براحتي به انرژي الکتريکي تبديل مي شوند از سال 1990 توليد خودروي برقي مورد توجه قرار گرفت چون خودروها که يکي از منابع عمده مصرف انرژي هستند مي توانند به مصرف انرژي هستند مي توانند به مصرف کننده الکتريسيته تبديل شوند با پيشرفت فن آوري ساخت موتورهاي الکتريکي ، خودروهاي برقي داراي مزيت نسبي نسبت به خودروهاي معمولي شده اند در خودروهاي برقي سيستم تأمين قدرت شامل يک موتور الکتريکي ، کنترلر ، باتريها و شارژر آن مي باشد همه اين تجهيزات پيشرفت چشمگيري داشته اند بطوريکه تعميرات به حداقل مي رسد خودرو معمولي شامل موتور احتراق داخلي با سيستم پيچيده اي است و تجهيزاتي به آن اضافه مي شود. مانند :

• تجهيزات خروج و تصفيه دود شامل انباره ، اگزوز و …
• سيستم سرمايش موتور شامل رادياتور، پمپ آب ، محفظه سرمايش ، ترموستات و سنسورها
• سيستم توليد جرقه شامل دلکو ، شمع ها و …
• سيستم سوخت رساني شامل کاربراتور پمپ سوخت رساني ، سيستم تزريق ، سوخت داخل سيلندر ، فيلترهاي هوا و سوخت .
• سيستم مکانيکي موتور شامل ميل لنگ ، پيستونها ، رينگهاي آب بندي ، پمپ روغن ، چرخ زنجير، واشرهاي آب بندي و استارتر. اين تجهيزات احتياج به سرويس و تعميرات مداوم دارند در حاليکه در خودرو برقي تجهيزات پيچيده اي وجود ندارد.

1-3- انواع موتورهاي الکتريکي و مقايسه آنها

موتورهاي الکتريکي داراي استاتور يا قسمت ساکن و روتور يا قسمت متحرک هستند موتورهاي الکتريکي فقط داراي يک قسمت متحرک هستند در حاليکه موتورهاي احتراقي قطعات متحرک زيادي دارند راندمان اين موتورها بالاست و اغلب بيش از 90% است انواع موتورهاي الکتريکي را مي توان در محدوده وسيع قدرت و در اندازه هاي مختلف و شکلهاي مختلف از نوع dc يا ac طراحي کرد.

موتور الکتريکي وسيله مکانيکي است که انرژي مکانيکي را به حرکت تبديل مي نمايد و اين حرکت مي تواند براي توليد کار ، کشيدن ، هل دادن ، بالا بردن ، تکان دادن يا ايجاد نوسان بکار رود.

موتور الکتريکي از قوانين کلاسيک و مغناطيس استفاده مي نمايد هر کدام از انواع موتورها داراي مشخصه هاي سرعت ، گشتاور و مشخصه برقي خاص هستند و براي استفاده در خودرو برقي داراي مزايا و معايبي مي باشند انواع موتورهاي برقي مناسب براي استفاده در خودرو برقي که به صورت انبوه توليد مي شوند به طور اختصار معرفي مي گردد.

1-3-1- موتورهاي الکتريکي جريان مستقيم

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                        صفحه

بخش اول : نحوه تأمين انرژي و عملكرد خودروي برقي

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………….. 2

فصل اول: خصوصيات خودرو برقي

1-1 تعريف خودرو برقي…………………………………………………………………………………….. 3

1-2 تاريخچه توليد خودرو برقي……………………………………………………………………………. 4

1-3 انواع موتورهاي الکتريکي و مقايسه آن………………………………………………………………. 6

1-3-1 موتورهاي الکتريکي جريان مستقيم……………………………………………………………….. 7

1-3-2 موتورهاي الکتريکي جريان متناوب………………………………………………………………. 8

1-4 باتري هاي قابل استفاده در خودروي برقي…………………………………………………………. 10

1-5 سيستم هاي توليد و انتقال نيروبراي خودرو هاي الكتريكي توليد انبوه……………………….. 15

1-5-1 خودرو برقي با موتورجريان مستقيم dc ……………………………………………………….. 17

1-5-2 خودروي برقي با موتورجريان متناوب ac …………………………………………………….. 19

1-5-3 خودروهاي دو منظوره………………………………………………………………………………. 21

1-6 مشکلات تحقيقاتي و نتيجه گيري…………………………………………………………………….. 24

فصل دوم: سيستم انتقال قدرت و محاسبه توان مورد نياز

2-1 تأثير وزن در خودروي برقي…………………………………………………………………………… 25

2-1-1 تأثير وزن بر شتاب…………………………………………………………………………………… 26

2-1-2 تأثير وزن در شيب ها……………………………………………………………………………….. 26

2-1-3 تأثير وزن بر سرعت………………………………………………………………………………….. 27

2-1-4 تأثير وزن بر مسافت طي شده……………………………………………………………………… 27

2-1-5 توزيع وزن……………………………………………………………………………………………… 27

2-2 نيروي مقاومت هوا……………………………………………………………………………………….. 28

2-3رانندگي در جاده…………………………………………………………………………………………… 31

2-3-1 توجه به تاير هاي خودرو…………………………………………………………………………… 32

2-3-2 محاسبه نيروي مقاومت غلتشي يک خودرو…………………………………………………….. 34

2-4 تجهيزات انتقال قدرت…………………………………………………………………………………… 34

2-4-1 سيستم هاي انتقال قدرت……………………………………………………………………………. 35

2-4-2 تفاوت مشخصات موتور الکتريکي وموتور  احتراقي…………………………………………. 36

2-4-3 بررسي دنده ها………………………………………………………………………………………… 39

2-4-4 جعبه دنده اتوماتيک و دستي……………………………………………………………………….. 40

2-4-5 سيستم هاي انتقال قدرت و سيال هاي سبك يا سنگين براي روان كاري…………………. 40

2-5 مشخصات خودروهاي برقي…………………………………………………………………………… 42

2-5-1 توان و گشتاور………………………………………………………………………………………… 43

2-5-2 محاسبه گشتاور لازم خودرو……………………………………………………………………….. 46

2-5-3 محاسبه گشتاور خروجي موتور……………………………………………………………………. 46

2-5-4 مقايسه منحني هاي گشتاور لازم وگشتاورخروجي موتور…………………………………… 47

فصل سوم: طراحي سيستم انتقال قدرت پيکان برقي تبديلي

3-1مشخصات کلي خودروي درون شهري پيكان برقي……………………………………………….. 49

3-1-1 شتابگيري مناسب……………………………………………………………………………………… 49

3-1-2 سرعت ميانگين پيشينه……………………………………………………………………………….. 49

3-1-3 تأثير شيب………………………………………………………………………………………………. 50

3-1-4 برد……………………………………………………………………………………………………….. 50

3-2 محاسبه توان مورد نياز خودرو…………………………………………………………………………. 50

3-2-1 محاسبه نيروي شتابگيري……………………………………………………………………………. 51

3-2-2 نيروي حرکت در شيب……………………………………………………………………………… 53

3-2-3 نيروي مقاومت غلتشي………………………………………………………………………………. 53

3-2-4 نيروي مقاومت هوا…………………………………………………………………………………… 53

3-2-5 نيروي مقاومت وزش باد……………………………………………………………………………. 54

3-2-6 رسم منحني گشتاور و توان………………………………………………………………………… 54

3-3 طراحي قطعات مورد نياز سيستم انتقال قدرت…………………………………………………….. 58

3-3-1 فلايول…………………………………………………………………………………………………… 58

3-3-2 بوش نگهدارنده فلايول……………………………………………………………………………… 61

3-3-3 محاسبه فلنج پوسته…………………………………………………………………………………… 63

3-3-4 طراحي شاسي زير موتور……………………………………………………………………………. 64

بخش دوم: نحوه تأمين انرژي و عملکرد خودروي خورشيدي

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………….. 68

فصل اول : سلولهاي خورشيدي

1-1 توضيحات کلي……………………………………………………………………………………………. 72

2-1 بازدهي سلول……………………………………………………………………………………………… 73

3-1 انواع سلولهاي سيليکوني………………………………………………………………………………… 73

4-1 فناوريهاي توليد…………………………………………………………………………………………… 74

1-4-1  Screen  printed……………………………………………………………………………….. 74

5-1 مکانيزم کارکرد سلولهاي خورشيدي………………………………………………………………….. 74

1-5-1 نحوه كاركردن سلولهاي خورشيدي(فتوولتاييكpv)………………………………………….. 74

2-5-1 سيليكون در سلولهاي خورشيدي………………………………………………………………….. 76

3-5-1هنگامي كه نور به سلولهاي خورشيدي برخورد مي كند……………………………………….. 80

فصل دوم: طراحي بدنه و شاسي

1-2 مقدمه………………………………………………………………………………………………………… 81

2-2 بارهاي وارده به شاسي………………………………………………………………………………….. 83

1-2-2 بارهاي استاتيكي………………………………………………………………………………………. 83

2-2-2 بارهاي ديناميكي(مربوط به سيستم تعليق)………………………………………………………. 83

3-2-2 نياز منديها………………………………………………………………………………………………. 83

4-2-2 انواع شاسيها……………………………………………………………………………………………. 84

5-2-2 فرم فضايي…………………………………………………………………………………………….. 84

6-2-2 مواد به كار رفته در شاسيها…………………………………………………………………………. 85

7-2-2 مونوكوكهاي كامپوزيتي………………………………………………………………………………. 86

8-2-2 جاي راننده…………………………………………………………………………………………….. 86

فصل سوم: ناحيه خورشيدي

1-3 مقدمه………………………………………………………………………………………………………… 87

2-3 بررسي عوامل گوناگون………………………………………………………………………………….. 87

1-2-3 خنك نگهداشتن ناحيه……………………………………………………………………………….. 87

2-2-3 چيدن سلولها…………………………………………………………………………………………… 87

3-2-3 اتصال داخلي سلولها…………………………………………………………………………………. 88

4-2-3 پوششها…………………………………………………………………………………………………. 88

3-3 حفاظ سلولها………………………………………………………………………………………………. 88

1-3-3 فناوريها…………………………………………………………………………………………………. 89

4-3 تکسچرد کردن و ضد انعکاس کردن پوشش AR ………………………………………………. 89

5-3 طراحي ناحيه سلولهاي خورشيدي و زير ساخت آن براي يک مدل کوچکتر ………………. 90

1-5-3 وضعيت الكتريكي ناحيه پانل خورشيدي………………………………………………………… 93

2-5-3 نكات استنتاجي……………………………………………………………………………………….. 96

6-3 نتايج بدست آمده براي يک نمونه ناحيه خورشيدي……………………………………………….. 96

1-6-3 مشخصات ناحيه………………………………………………………………………………………. 96

فصل چهارم: تحليل آيروديناميکي

1-4 مقدمه………………………………………………………………………………………………………… 97

2-4 طراحي پيکره اصلي……………………………………………………………………………………… 97

1-2-4 قوانين مسابقه………………………………………………………………………………………….. 97

3-4 نحوه طراحي با توجه به قوانين مسابقه………………………………………………………………. 97

4-4 نحوه طراحي براي دراگ پايين………………………………………………………………………… 99

5-4 نحوه طراحي براي يک پايداري مناسب…………………………………………………………. 101

6-4 نيازهاي اضافي توان خورشيدي…………………………………………………………………… 102

7-4 نحوه طراحي ناحيه خورشيدي…………………………………………………………………….. 103

8-4 ساختن شکل اصلي به صورت تجربي…………………………………………………………… 106

9-4 تحليل طراحي…………………………………………………………………………………………. 106

10-4 خواندن نقشه ها براي CFD……………………………………………………………………. 107

11-4 نتايج CFD…………………………………………………………………………………………. 108

12-4 طراحي دوباره براساس CFD………………………………………………………………….. 110

13-4 نتايج CFD از تحليل دوم………………………………………………………………………. 110

14-4 نتايج بدست آمده در مورد شکل و ترکيب بدنه……………………………………………… 110

فصل پنجم : سيستم هاي مکانيکي

1-5 مقدمه……………………………………………………………………………………………………. 112

2-5 سيستم رانش …………………………………………………………………………………………. 114

1-2-5 بررسي عملكرد سيستم رانش………………………………………………………………….. 115

2-2-5 انواع مكانيزمها…………………………………………………………………………………….. 115

3-2-5 انواع سيستمهاي انتقال قدرت………………………………………………………………….. 117

3-5 سيستم تعليق …………………………………………………………………………………………. 118

1-3-5 معايب………………………………………………………………………………………………. 118

2-3-5 مزايا…………………………………………………………………………………………………. 118

3-3-5 رفتارهاي دلخواه از تعليق………………………………………………………………………. 119

4-3-5 اجزا…………………………………………………………………………………………………. 119

5-3-5 انواع سيستم تعليق……………………………………………………………………………….. 119

4-5 ترمزها…………………………………………………………………………………………………… 121

1-4-5 انواع ترمزها……………………………………………………………………………………….. 121

2-4-5 مشكلات…………………………………………………………………………………………… 122

3-4-5 توضيح……………………………………………………………………………………………… 122

5-5 چرخ ها و تايرها ……………………………………………………………………………………. 122

1-5-5 انواع چرخها……………………………………………………………………………………….. 122

2-5-5 تايرها……………………………………………………………………………………………….. 124

3-5-5 تأثير عوامل مختلف بر مقاومت غلتش تايرها………………………………………………. 124

فصل ششم : موتور

1-6 انواع موتور ……………………………………………………………………………………………. 126

1-1-6 القاييAC…………………………………………………………………………………………. 126

2-1-6 مقاومت متغير……………………………………………………………………………………… 126

3-1-6 DC جارو بك شده……………………………………………………………………………… 126

4-1-6 DC بدون جاروبك…………………………………………………………………………….. 127

5-1-6 موتورهاي چرخ…………………………………………………………………………………… 127

غزال ايراني …………………………………………………………………………………………………… 128

چكيده غير فارسي ………………………………………………………………………………………….. 139

منابع    140