22757

طراحي سامانه مديريت انرژي دوچرخه برقي پدال كمكي با در نظر گرفتن متابوليسم بدن براي بهبود محدوده عملكرد

كارشناسي ارشد

طراحي سيستم‌هاي ديناميكي خوردو

1399/3/10

دكتر مسعود مسيح طهراني

خودرو

در اين تحقيق ابتدا به‌صورت مجزا هركدام از اين دو منبع توان طراحي‌شده است و عوامل تأثيرگذار بر روي آن‌ها نيز موردبررسي قرارگرفته است. براي قواي محركه انسان با توجه به تست‌هاي تجربي ميزان حد خستگي بر اساس ميزان كالري سوزانده شده به‌دست‌آمده است و روابط براي تخمين ميزان خستگي براي نمونه‌هاي متفاوت به‌دست‌آمده است. براي قواي محركه برقي نيز از مدل ارتقا يافته خودروي برقي استفاده‌شده است. همچنين با توجه به مدل دوچرخه برقي روابطي براي تخمين مسافت طي شده با تخليه كامل شارژ باتري تحت تأثير عواملي فيزيكي چون جرم، مساحت جلوي راننده و ضريب درگ و همچنيني عوامل محيطي چون شيب جاده، سيكل حركت، و سرعت باد به‌دست‌آمده است. سپس با تركيب هر دو منبع انرژي مدل دوچرخه برقي پدال كمكي طراحي‌شده و با استفاده از سوييچ منابع انرژي با توجه به سرعت دوچرخه سامانه مديريت انرژي طراحي‌شده است. در قسمت سامانه مديريت انرژي نيز دوچرخه برقي پدال كمكي سيكل حركت مشخص را با سرعت‌هاي سوييچ از صفر تا 25 كيلومتر بر ساعت پيموده است. با توجه به تابع هزينه وابسته به مصرف باتري و كالري سوزانده شده سرعت 18 كيلومتر بر ساعت به‌عنوان سرعت سوييچ در نظر گرفته مي‌شود كه در اين سرعت به علت عبور از حد خستگي فشار زيادي بر روي قواي محركه انسان خواهد آمد درنتيجه بهترين سرعت سوييچ 10 كيلومتر بر ساعت انتخاب‌شده كه در آن دوچرخه‌سوار بيشتر از حد خستگي انرژي مصرف نكرده است و در اين حالت نسبت سرعت 18 كيلومتر بر ساعت خستگي به ميزان 35/45 درصد كاهش پيداكرده است. در آخر نيز سرعت‌هاي سوييچ مناسب با محدوده‌هاي وزني و جرمي متفاوت به‌دست‌آمده است و اين سرعت‌هاي سوييچ براي رسيدن به بيشترين مسافت طي شده نيز به‌دست‌آمده است. همچنين رابطه‌اي بهينه براي سوييچ منابع با توجه به ضربان قلب دوچرخه‌سوار به‌دست‌آمده است.

1399/09/11

Development of an energy management system for an electric pedal-assisted bicycle to improve the driving range

5/30/2020 12:00:00 AM

In this research, each of these two power sources has been designed separately and the factors affecting them have been investigated. For human motives, according to experimental tests, the fatigue limit is obtained based on the number of calories burned, and the relationships for estimating the fatigue rate for different samples are obtained. An upgraded model of electric vehicles has also been used for electric propulsion. Also, according to the e-bike model, relationships have been obtained to estimate the distance traveled by completely discharging the battery charge under the influence of physical factors such as mass, driver's front area, and drag coefficient, as well as environmental factors such as road slope, cycle, and wind speed. Then, by combining both energy sources, the pedal assist electric bike has been designed and the energy management system has been designed using the energy sources switch according to the bicycle speed. In the energy management system, the pedal assist electric bike has followed a specific movement cycle with switch speeds from zero to 25 kilometers per hour. According to the cost function related to battery consumption and calories burned, the speed of 18 km / h is considered as the switching speed, which at this speed will put a lot of pressure on the driving forces due to fatigue, so the best switch speed is 10 km. The selected hour in which the cyclist did not consume more energy than fatigue, and in this case the ratio of 18 km / h fatigue has been reduced by 45.35%. Finally, suitable switch speeds with different weight and mass ranges are obtained, and these switch speeds are also obtained to achieve the maximum distance traveled. Also, the optimal relationship for the resource switch is obtained according to the rider's heart rate