19334

۱۹۳۳۴

طراحي و شبيه سازي سيستم ذخيره ساز هيبريدي خازن-باتري و پياده سازي آن جهت استاده در وسايل نقليه برقي و هيبريدي

كارشناسي ارشد

مهندسي راه آهن كنترل و علائم

۱۳۹۷/۰۶/۱۸

دكتر احمد ميرآبادي

دكتر سيد سعيد فاضل

راه آهن

در وسايل نقليه هيبريدي اعم از ريلي يا جاده‏اي، بخش ذخيره‏ساز انرژي جهت كاهش مصرف سوخت، انرژي و ميزان آلودگي به كار برده مي‏شود و همچنين مي‏توان انرژي ترمزي كه در اغلب وسايل نقليه تلف مي‏شوند را در ذخيره‏سازها ذخيره نمود. از آنجايي كه باتري‏ها داراي چگالي انرژي بيشتر و چگالي توان كمتر نسبت به خازن‏ها هستند بنابراين تركيب اين دو در سيستم ذخيره‏ساز انرژي موجب بهبود كارايي آن خواهد شد. در اين پايان‏نامه يك ذخيره‏ساز هيبريدي متشكل از باتري و ابرخازن طراحي و ساخته شده كه در مقايسه با ذخيره‏سازهاي ديگر داراي حجم و وزن كمتر براي تأمين توان حداكثري مي‏باشد. مدل‏سازي مبدل dc-dc دوطرفه به كار گرفته شده با استفاده از روش فضاي حالت ميانگين ( state space averaging ) انجام شده است. اين سيستم قابليت استفاده از ابرخازن در توان‏هاي بيش‏تر از توان مبدل را دارد. ولتاژ ابرخازن در اغلب اوقات بالاتر از ولتاژ باتري نگه داشته شده و همچنين نيازي به روشن بودن مبدل در همه زمان‏ها نمي‏باشد. باتري تنها هنگامي مستقيما توان خروجي را تأمين مي‏نمايد كه ولتاژ ابرخازن به زير ولتاژ باتري برسد و اين اتفاق زماني رخ مي‏دهد كه توان بيش‏تري از توان حداكثري مبدل در خروجي داشته باشيم. همچنين در اين پايان‏نامه يك سيستم مديريت توان جهت كنترل و تبادل توان بين باتري و ابرخازن به گونه‏اي اعمال شده كه اولويت دريافت توان برگشتي و تأمين توان بار بر عهده ابرخازن باشد. بنابراين فشار ناشي از شارژ و تخليه سريع با توان بالا بر روي باتري كمتر شده كه از كاهش طول عمر باتري نيز جلوگيري مي‏كند و بدين‏ترتيب هزينه كلي سيستم نيز كاهش مي‏يابد.

1397/06/21

Design and simulation of Battery/SuperCapacitor hybrid energy storage system and implementing to use in the electric and hybrid vehicles

9/12/2018 12:00:00 AM

The energy storage systems (ESS) are used to reduce fuel consumption, air pollution and also decrease the waste of energy in hybrid electric vehicles (HEV). The braking energy which is often wasted in conventional vehicles can be recaptured as well. The combination of batteries and supercapacitors (S.C) in an ESS improves the efficiency of system since batteries have high energy density and lower power density in comparison with S.Cs. In this dissertation a Battery/SuperCapacitor hybrid energy storage has been designed and built (packaged) in-house that has a smaller size dc-dc converter to convey maximum power. State space averaging technique was carried out to model and analyze the bidirectional dc-dc converter. This system is able to fully utilize the power capability of the S.C without requiring a matching power dc‏-‏dc converter. The voltage of the S.C is maintained at a value higher than the battery voltage for most of the time and there is no need to turn on the converter for all time. The battery will only provide output power directly when the supercapacitor voltage drops below the battery voltage in which happens while the output power is more than that of the converter maximum power. In addition, this study proposes a power management system to control and distribute the power between battery and supercapacitor to meet the objective of first priority providing and receiving load power by supercapacitor. This strategy reduces the stress on the battery from frequent charges with high power and also increases the life of the battery which leads to minimize the total cost of the system.