بهبود بازده انرژي و ارزيابي اقتصادي موتورسيكلت الكتريكي با حضور موتور چهار فاز AFPM و تركيب ابرخازن و باتري

Energy Efficiency Improvement and Economical Evaluation of Electric Motorcycle using Four-phase AFPM and Combination of Ultracapacitor and Battery

توسعه وسايل نقليه الكتريكي سبب توجه روزافزون به الكتروموتورها، منابع ذخيره‌ساز انرژي الكتريكي و تجهيزات الكترونيك قدرت شده است. موتورسيكلت الكتريكي نيز به‌دليل داشتن پتانسيل استفاده فراوان در بسياري از كشورهاي آسيايي داراي اهميت است. امروزه چالش مهم وسايل نقليه الكتريكي، چگالي انرژي كم باتري‌ها در مقايسه با سوخت‌هاي فسيلي است. يكي از اهداف اساسي اين مقاله، انتخاب مناسب باتري، ابرخازن و افزودن مكانيزم شتاب‌ـ سريع به‌عنوان اساسي‌ترين بخش طراحي يك موتورسيكلت الكتريكي در راستاي افزايش بازده انرژي و بهبود عملكرد آن است. انتخاب بهينه باتري با درنظرگرفتن هزينه، كارايي، افزايش مسافت پيموده‌شده طي يك بار شارژ، طول عمر، وزن، حجم و بازده مي‌تواند يك گام موثر در راستاي توسعه موتورسيكلت الكتريكي باشد. با توجه به پيشرفت‌هاي اخير، در مقاله حاضر، امكان استفاده از باتري سديم‌ـ نيكل كلرايد به‌همراه ابرخازن و مكانيزم شتاب‌ـ سريع پيشنهاد و بررسي شده است. الكتروموتور شارمحوري مغناطيس دايم چهار فاز داراي مزايايي از قبيل بازيافت انرژي ترمز مولدي، ريپل كم گشتاور و قابليت جاسازي آن در داخل تاير مي‌باشد. استفاده از ابرخازن و افزودن مكانيزم شتاب‌ـ سريع با حضور الكتروموتور مذكور سبب بهبود بازده انرژي، افزايش مسافت پيموده‌شده (حدود 19%) و رضايت بيشتر كاربران موتورسيكلت الكتريكي مي‌شود. براي بررسي صحت موارد مذكور، شبيه‌سازي‌هاي لازم بر روي يك موتورسيكلت الكتريكي انجام شده است. نتايج به‌دست‌آمده از لحاظ كاهش هزينه‌هاي اوليه و ساليانه استفاده از تركيب باتري و ابرخازن مناسب، در برابر ساير تركيب‌هاي منابع ذخيره انرژي ارزيابي گرديده است.

Increasing the demand for electric vehicles, makes the manufactures to concentrate on the research of new energy storage devices, electro motors, and power electronic devices. The main subject in designing an electric motorcycle with four-phase AFPM and its full wave converter is to select suitable energy storage system and add on turbo-acceleration mechanism. Choosing the suitable energy storage system based on battery cost, mass, life-cycle, efficiency and safety can play important role in better operation of electric motorcycle and efficiency improvement. Using combination of battery and ultra-capacitor as the suitable energy storage system can handle the daily driving needs of an electric motorcycle with sufficient cost and improved electric driving range. The Sodium-nickel chloride batteries are the best for electric motorcycle. They have low cost, and their specific energy is high. The main objective of this paper is to add on turbo-acceleration mechanism along with using the combination of ultra-capacitor and sodium-nickel chloride battery to improve the energy efficiency, cost, and electric driving range up to 19%, also to supply access power for additional acceleration in an electric motorcycle that is equipped with four-phase AFPM to have easy recovery of regenerative braking energy and low torque ripple. In order to evaluate the energy efficiency improvement and cost reduction, some simulations are done on an electric motorcycle.