مقالات خودرو
 
اعتماد خیلی خوبه ولی کنترل بهتره.(ضرب المثل آلمانی)

سيستم استارت و دينام يكپارچه  

 سيستم استارت- دينام يكپارچه با هدف كاهش مصرف سوخت و آلودگي، طراحي شده است. اساس اين سيستم برمبناي سه استراتژي اصلي استوار است كه عبارتند از:

1. استارت- استاپ

2. بازيافت انرژي ترمز

3. تقويت موتور

بجز مزاياي كاهش آلايندگي و مصرف سوخت، مزاياي ديگر اين سيستم عبارتند از:

1. استارت سريع و در نتيجه سريع‌تر روشن شدن خودرو

2. بي‌سروصدا بودن به هنگام استارت

3. ايجاد فضاي مناسب در محفظه موتور

4. كيفيت بهتر قطعات و در نتيجه عمر مفيد بيشتر

5 . امكان افزودن سيستم‌هاي برقي و الكترونيكي جديد در خودرو

اين مقاله، شما را با سيستم ياد شده و لزوم استفاده از آن، آشنا مي‌كند.

 

در پهنه رقابت‌ها، صنعت خودرو همواره در حال رويكرد به توليدات نوين است. رويكرد اين صنعت از خودروي تمام برقي EV1 كه 10 سال پيش توسط GM ساخته شد، به سمت خودروهاي نيمه هايبريد تغيير كرد كه در آن، موتور احتراقي جزء اساسي و يك موتور الكتريكي، مكمل آن بود. اكنون اين توجه به سمت خودروهاي تمام هايبريد معطوف شده كه در آن، موتور الكتريكي تأمين‌كننده نيروي محركه اصلي است. با اقتصادي شدن و توسعه پيل‌هاي سوختي، هدف‌گيري آتي خودروسازان ممكن است خودروهاي تمام برقي باشد.

دينام- استارت يكپارچه (ISA) راه‌حلي بسيار ساده براي بهره‌مندي از برخي مزاياي خودروهاي هايبريدي است. در اين سيستم، از يك موتور- ژنراتور به عنوان دينام و استارت استفاده مي‌شود. وقتي كاركرد اين دو سيستم با استفاده از يك موتور/ ژنراتور الكتريكي تركيب مي‌شود، وارد دنيايي جديد با امكانات خلاقانه متعدد مي‌شويم، سيستم ISA بسيار سريعتر از سيستم كنوني، استارت مي‌زند و امكان استفاده از سيستم استارت استپ2 فراهم مي‌شود. با بهره‌گيري از اين سيستم، مي‌توان هنگامي كه خودرو پشت چراغ قرمز و يا در ترافيك متوقف مي‌شود، موتور را خاموش كرده و با استفاده از موتور الكتريكي قوي، با كوچكترين اشاره به پدال گاز، سريعاً خودرو را به حركت در آورد. با اين كار، آلودگي در شرايط كاركرد در جا كه بيشترين گازهاي سمي را توليد مي‌كند، كم شده و مصرف سوخت خودرو بهبود مي‌يابد.

 ISA  مي‌تواند مستقيماً با استفاده از موتور و نيز بازيابي انرژي ترمز، باتري را شارژ كرده و فرسودگي ترمزها را كاهش دهد.

از آنجا كه يك استارتر قوي، مي‌تواند نوعي ژنراتور قوي نيز باشد، تركيب آنها امكان در اختيار داشتن سيستم‌هاي بهينه الكترونيكي با نياز به توان پيك بالا را ممكن مي‌سازد. در اين زمينه مي‌توان به سيستم‌هاي: فرمان برقي (EPS) ، توربو الكترونيكي، تهويه چند سرعته، كنترل سوپاپ الكترونيكي، تعليق فعال و كنترل با سيم كامل، اشاره كرد. از مزاياي بسيار اين سيستم مي‌توان عملكردهاي بهينه‌تر، مصرف سوخت پايين‌تر و آلودگي كمتر را نام برد. توربوي الكترونيكي و كنترل سوپاپ، باعث بهبود عملكرد موتور شده و صرفه‌جويي بيشتري در مصرف سوخت ايجاد مي‌كند. براي ايمني، راحتي و رضايت بيشتر از رانندگي، مي‌توان از سيستم تعليق فعال، EPS و سيستم كنترل با سيم براي سيستم‌هاي مختلف استفاده كرد. با افزايش ولتاژ و كاهش جريان، مي‌توان اندازه سيم‌ها را كاهش داده و تا حدود 10 درصد از وزن سيم‌كشي‌هاي كنوني كاست.

 

نصب و عملكرد سيستم

چالش تكنولوژيكي استارت- دينام، طراحي يك ماژول قدرت الكترونيكي است كه بتواند توان 6 تا 12 كيلووات را در دماي استاندارد محيط، توليد كند.

 بلوك دياگرام اوليه  

اين سيستم، در نهايت به دو بخش مجزا تقسيم مي‌شود كه شامل يك بلوك سخت‌افزاري است كه روي استارت- دينام نصب مي‌شود و يك بخش نرم‌افزاري كه به بخشي از واحد كنترل الكترونيكي اصلي خودرو مي‌پيوندد. در برخي پلتفرم‌ها، از يك واحد مديريت بار براي تعيين اولويت تخصيص توان در بارهاي بحراني استفاده مي‌شود. ماژول سه فاز به همراه حسگرهاي جريان و دما، روي خود استارت- دينام نصب مي‌شود.

از لحاظ فني، سيستم‌هاي ISA به دو دسته تسمه‌اي و خطي (نصب بجاي فلايويل) تقسيم مي‌شوند. در نوع تسمه‌اي، اين سيستم بجاي دينام كنوني مي‌نشيند و استارت حذف مي‌شود. معمولاً اين نوع ISA از لحاظ پياده‌سازي بسيار ساده‌تر و كم هزينه است، اما عملكردهاي آن از لحاظ توان و بازده، داراي محدوديت‌هايي است. مثلاً، در افزايش توان موتور يا بازيابي انرژي ترمز نسبت به نوع خطي، داراي محدوديت است.

نوع دوم سيستم ISA: شامل يك موتور ژنراتور الكتريكي است كه بجاي فلايول بين موتور و گيربكس نصب مي‌شود و مي‌تواند علاوه‌بر استراتژي استارت- استپ و كمك به افزايش قدرت موتور، بازيابي انرژي ترمز را با بازده و تأثير بيشتري انجام دهد. اين سيستم با وجود بازده بالاتر و عملكرد بهتر، نياز به تغييرات زيادي در موتور و اجزاي آن و نيز هزينه و زمان بيشتري براي پياده‌سازي نياز دارد.

 

بررسي پذيرش اقتصادي

هنگام ارائه راه‌حل‌هاي جديد در صنعت خودروسازي، سعي مي‌شود راه‌حل‌ها داراي توازن و تناسب كافي با قيمت‌ها باشند. هرگونه بازده بيشتر، انگيزه‌اي براي تغيير است. از آنجا كه راه‌حل‌هاي قبلي طي چندين سال كاهش قيمت چشمگيري داشته‌اند، هميشه براي تكنولوژي‌هاي جديد، مرزي خاص ايجاد مي‌كنند. مثال عيني اين قضيه در مورد توليدكنندگان نيمه هادي‌ها صادق است كه براي فائق آمدن بر چالش‌هاي قيمت، دائماً مجبور به توسعه تكنولوژي‌هاي جديد بوده و فشار زيادي را تحمل مي‌كنند.

از اين ديدگاه، يكي از جالبترين مشخصات ISA ، اين است كه با حداقل تغييرات در پلتفرم‌هاي كنوني قابل اجرا بوده و افزايش قيمت اندكي به همراه دارد. بنابراين، اين سيستم معيار اساسي پذيرش اقتصادي را حتي در شرايطي كه پلتفرم براي گذار به زيرسيستم‌هاي پيشرفته‌تر آماده نيست، ارضاء مي‌كند. اين امر فرصت زندگي دوباره‌اي به سيستم‌هاي توليد توان 14 ولت مي‌بخشد كه به دليل عدم كفايت توان توليدي آنها براي بلوك‌هاي عملياتي پيشرفته جديد، در حال كنار گذاشته شدن هستند. دينام‌هاي معمولي براي توليد توان بيشتر، دوباره طراحي شده‌اند و تسمه آنها بهبود يافته است تا بتوان عملكرد استارت- استپ را در خودروهاي كوچك و متوسط ايجاد كرده و در اختيار داشت.

 

گام‌هاي اساسي‌تر

براي بردن ISA به سطوح توان بالاتر بايد آن را مستقيماً روي سيستم محركه خودرو، يعني بين موتور و گيربكس نصب كرد. يك مثال خوب از اين نوع سيستم، تراك‌هاي نيمه هايبريد 2004 جنرال‌موتورز است كه شورولت سييرا و سيلورادو ناميده مي‌شوند.

با اين تكنيك، امكان استارت زدن سريع، در اختيار داشتن 14 كيلووات توان الكتريكي و ميراكنندگي فعال سيستم قواي محركه و در نتيجه حذف فلايويل، فراهم شده است.

پشت چراغ قرمز، موتور احتراقي بلافاصله خاموش مي‌شود، اما تجهيزات جانبي خودرو با استفاده از انرژي ذخيره شده در باتري و اولتراكاپاسيتور4 به كار ادامه مي‌دهند، با سبز شدن چراغ و فشار بر پدال گاز، موتور ISA با استفاده از توان باتري، خودرو را به حركت در آورده و در همين زمان موتور خودرو را فوراً روشن مي‌كند. لذا در حركت خودرو تأخيري به وجود نمي‌آيد و يا تأخير آن بسيار جزئي و غيرمحسوس است.

براي اطمينان از عملكرد درست سيستم‌هاي جانبي به هنگام خاموش بودن موتور، يك پمپ هيدروليكي برقي، نيروي مناسب براي فرمان برقي را ايجاد مي‌كند. همچنين، يك پمپ الكتريكي، گردش آبگرم را براي داشتن هواي گرم داخل كابين در زمستان تأمين مي‌كند. هواي سرد و خشك مورد نياز در تابستان نيز تا مدتي طولاني توسط كنترل هوشمند سيستم تهويه هوا تأمين مي‌شود.

قواي محركه اين خودرو، همانند خودروهاي معمولي است (موتور 3/5 ليتري، 8 سيلندر Vortec) و قادر به حمل بار و يدك كشيدن است، اما مصرف سوخت آن 10 تا 15 درصد كمتر است كه اين امر ناشي از بازيابي انرژي ترمز و قابليت استارت- استپ مي‌باشد.

يك مجموعه باتري 42 ولتي اسيد سرب به همراه يك اولتراكاپاسيتور، انرژي مورد نياز تجهيزات الكتريكي خودرو را فراهم مي‌سازد.

كاپاسيتورها، موازي باتري هستند تا كندي باتري‌ها را در ذخيره و آزادسازي مقادير بالاي جريان جبران كنند. ضمناً، اين خازن‌ها نقشي اساسي در بازيابي انرژي ترمزها ايفا مي‌كنند.

 

نتيجه‌گيري

با توجه به كم هزينه بودن و مزاياي اين سيستم در مقايسه با سيستم هايبريد كامل، تقريباً تعداد زيادي از خودروسازان، توليد انبوه آن را آغاز كرده و يا در حال توسعه آن هستند.


نوشته شده در تاريخ توسط اکبر آجامی Akbar Ajami
تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک