طراحي و ساخت خودروي سواري هيبريد برقي پرايد در دانشگاه كاشان

Design and Manufacturing of Hybrid Electric Vehicle Pride at University of Kashan

اين مقاله به منظور توسعه فناوري خودروهاي هيبريد برقي و استفاده از منابع موجود در كشور، به توصيف مراحل طراحي و ساخت اولين خودروي سواري هيبريد برقي با پلت فرم پرايد در ايران با نام شاهب 2 پرداخته است. در اين خودرو با توجه به هزينه و محدوديت زماني، از آرايش موازي نوع مستقل يا TTR (Trough –the –Road) استفاده شده است. موتور احتراق داخلي در اين خودرو، همان موتور پرايد CC 1300 است. بخش نيرومحركه الكتريكي خودرو روي محور عقب خودرو قرار داده شده اند. موتور الكتريكي مورد استفاده از نوع PMSM با توان نامي kW 22 بوده كه به روش كنترل برداري و با اينورتر بردار فضايي در دو حالت كنترل سرعت و كنترل گشتاور كار مي كند. براي ذخيره سازي انرژي الكتريكي از باتري هاي نوع ليتيم-يون پليمر با مجموع ولتاژ 192 ولت استفاده گرديده است. براي عملكرد مناسب خودرو در حالت هاي مختلف، واحد كنترل هيبريد (HCU) به نحوي طراحي و ساخته شده است كه مي تواند خودرو را در حالات فقط برقي، فقط احتراقي، عملكرد هيبريدي و حالت ترمزي بازياب قرار دهد. راهبرد كنترلي در اين خودرو از نوع كنترل On/Off بوده كه با ميكروكنترلر پياده سازي گرديده است. با توجه به اضافه شدن سيستم محركه الكتريكي به خودرو و در نتيجه تغيير وزن و مركز جرم خودرو، و جهت افزايش پايداري، شاسي تقويت گرديده كه نتايج با نرم افزار اجزا محدود ANSYS صحه گذاري گرديده اند. سيستم انتقال نيروي مناسب با نسبت دنده ثابت و ديفرانسيل در بخش عقب خودرو براي موتور الكتريكي طراحي گرديده است. بدنه خودرو نيز از لحاظ آيروديناميكي در نرم افزارهاي Gambitو Fluent تحليل گرديده است.

Nowadays, internal combustion vehicles are the main reason of air pollution in urban areas. Reducing the emissions, energy optimization, and fuel economy are the main goals of vehicle manufacturers. Design and development of clean vehicle including electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), and fuel cell vehicles (FCVs) are the mid and long term strategies to capture the above goals. Unfortunately, these technology in spite of development the clean vehicles in advanced countries, are not the objectives in our country. This paper in order to develop of hybrid electric vehicle technology and using the available resources in Iran, proposes the design and manufacturing steps of the first HEV based on Pride platform. Hybrid Prides that is named Shaheb2 has been manufactured by a joint group student of electrical and mechanical engineering at University of Kashan and prepared for third national competition for manufacturing of hybrid vehicles. Due to some cost and time limitations, Trough-To-Road (TTR) or separated-axle parallel hybrid electric vehicle topology has been chosen. Internal combustion engine of Shaheb2 is 1300CC engine of Pride vehicle that as well as mechanical transmission components such as gearbox, differential are implemented on the front axle. Electric propulsion including electric motor (EM) and drive, energy storage system are located on the rear axle. Employed EM is a 22 kW PMSM that is controlled via field oriented scheme based on space vector modulation inverter and works in two modes torque control and speed control. To store of electrical energy, a set of Li-Ion-Polymer batteries with 192 dc volt has been used. To have an optimum performance for the vehicle, Hybrid Control Unit (HCU) has been developed in which the vehicle can work in different modes; only motor, only engine, hybrid and regenerative braking. Employed control method in HCU is based on On/Off strategy that has been implemented by using AVR microcontroller. Due to extra weight of electric propulsion system and so the change of center of mass and total weight of the vehicle, and to increase the stability of the vehicle, the vehicle’s chassis has been enforced and the results have been confirmed via finite element analysis in ANSYS. Suspension system and other auxiliary systems of the vehicle have been recalculated and verified. Aerodynamic performance of the vehicle’s body has been analyzed in Gambit and Fluent and some changes have been made on the body.