طراحی استراتژی مدیریت انرژی برخط، یکی از چالش‌های عمده در راستای توسعۀ خودروهای پیلسوختی است. استراتژی ارائه شده بایـد به خوبی پاسخگوی توان مورد نیاز خودروی پیلسوختی برای پیمایش مسیر، شتابگیری و شرایط مختلف رانندگی باشد و منجر بـه کـاهش مصـرف سوخت، افزایش طول عمر منابع توان و افزایش بازده کلی سیستم تغذیه شود.

افزایش نگرانی در زمینۀ تأمین انرژی مورد تقاضـا، کمبـود شـدید منـابع انرژی تجدیدناپذیر، مضرات زیسـت محیطـی، آلـودگی هـوا در منـاطق شهری و انتشار گازهای گلخانه‌ای سبب شده اسـت تـا توسـعۀ صـنعت حمل و نقل مبتنی بر منابع تغذیۀ پاک به عنوان یکـی از راهکارهـای ویـژۀ کاهش نگرانی‌ها در این زمینه مطـرح شـود.

هر چنـد وسـایل نقلیـۀ الکتریکی محض، راه حلی بسیار مناسب در این زمینه به نظـر مـی رسـد، اما باتری‌های موجود در بازار قادر به تأمین انرژی مـورد نیـاز خودروهـای الکتریکی محض برای مسافت‌های طولانی نیستند؛ بنـابراین اسـتفاده از ســایر منــابع تغذیــه کمکــی هماننــد ابرخــازن، پیــلســوختی و فتوولتائیک از جمله مواردی هستند کـه در راسـتای توسـعۀ وسـایل نقلیۀ پاک در نظر گرفته شده‌اند و بررسی‌هـا نشـان مـی‌دهـد خـودروی (FCEV) یک جایگزین ایده‌آل بـرای موتورهـای الکتریکی پیلسوختی احتراق داخلی است.

در پژوهشی که توسط محمدرضا عزیزیان، احمد صادقی یزدانخواه و حامد فرهادی قریبه انجام شد، استراتژی مدیریت انرژی چند سطحی در خودروی پیلسوختی بر مبنای بازده ترکیبی باتری و شناسایی حالت عملکرد خودرو ارائه شد.

این پژوهش با هدف شناسایی دقیق حالت‌های مختلف عملکردی خـودرو، تفکیک وضعیت شارژ باتری بر مبنای بازده ترکیبی و محاسبات ریاضی، تعیین میزان ارزش هر گـرم سـوخت هیـدروژن مصـرفی در تولیـد انـرژی الکتریکی، سطح بندی توان تولیدی پیلسوختی، استخراج سریع اطلاعات مورد نیاز و توزیع بهینۀ توان با در نظر گرفتن بازده و طول عمر انجام شد.

در این مقاله یک استراتژی نوین مدیریت انرژی برخط چندسطحی ارائه می‌شود که مبتنی بر کنترل مد عملیاتی بوده و با هدف کمینه‌سـازی مصـرف معـادل عمل می کند. همچنین شارژ باتری در نقطۀ بهینۀ پیلسوختی انجام می‌شود تا علاوه بر افزایش بازده کلی، پاسخگوی تـوان هـای لحظـه ای بیشـینه در زمان‌های بعدی باشد.

این استراتژی مجهز به بـاتری ارائـه شـده قـادر بـه کـاهش مصرف سوخت و افزایش بازده انرژی است. ایـن اسـتراتژی از مفـاهیم کاهش مصرف سوخت معادل، تنظیم مدهای عملکردی مختلف و کنترل ماشین حالت بهره برده و حالـت دینـامیکی خـودرو و وضـعیت شـارژ بــاتری را بــه عنــوان پارامترهــای ورودی اساســی در مــدیریت انــرژی خودروی پیلسوختی در نظر گرفته است. از اینرو، استراتژی پیشـنهادی می تواند در شرایط رانندگی برخط مورد استفاده قرار گیرد.

تعیین میزان ارزش هر گـرم سـوخت هیـدروژن مصـرفی در تولیـد انرژی الکتریکی، طبقه بندی حات مختلف حرکـت خـودرو و تفکیـک وضعیت شارژ باتری بر اساس محاسبات ریاضی و تجزیه و تحلیل نتایج آماری در این مطالعه پیشنهاد شده است تا استراتژی پیشنهادی قـادر بـه افزایش بازده انرژی باشد.

در استراتژی پیشنهادی، بهره برداری از پیلسوختی در چهار نقطه بـا بازده محلی بهینه (به همراه نقاط ابتـدایی و انتهـایی) برنامـه ریـزی شـده است تا علاوه بر مبحث بازده، مصرف سـوخت هیـدروژن نیـز کـاهش یابد. همچنین وضعیت شارژ باتری نیز در تعیین شرایط بهره‌برداری بهینه از پیلسوختی لحاظ شده است. علاوه بر آن، حات دینـامیکی مختلـف خودرو نیز لحاظ شده‌اند و نقـش مهمـی در تعیـین مـدهای عملکـردی ششگانه دارند.

نتایج حاصل از استراتژی پیشنهادی با نتایج روشهای DS-PSVM و کنترل فازی (بهینه شده توسط الگوریتم ژنتیک) مقایسـه شـد. مشـاهده شد که در استراتژی پیشنهادی، میزان مصرف هیدروژن معـادل کمتـرین مقدار را در مقایسه با سایر روش ها دارد.

در این مقاله، شناسایی دقیق حالت‌های مختلف عملکردی خـودرو، تفکیک وضعیت شارژ باتری بر مبنای بازده ترکیبی و محاسبات ریاضـی، تعیین میزان ارزش هر گرم سوخت هیدروژن مصـرفی در تولیـد انـرژی الکتریکی، سطح بندی توان تولیدی پیلسوختی، استخراج سریع اطلاعات مورد نیاز و توزیع بهینۀ توان با در نظر گرفتن بازده سبب دستیابی به یـک استراتژی نوین مدیریت انرژی برخط چند سـطحی شـده کـه منجـر بـه کاهش مصرف سوخت هیدروژن معادل شده است.

نتایج این پژوهش در نشریه علمی پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی دانشگاه کاشان در سال ۱۴۰۰ منتشر شد.

انتهای پیام