چکیده مقاله
با گسترش روزافزون خودروهای الکتریکی و افزایش اهمیت بهره وری انرژی، طراحی و بهینه سازی ماشین های الکتریکی به عنوان یکی از ارکان اصلی سامانه محرکه این خودروها، به یکی از موضوعات راهبردی در پژوهش های مهندسی برق و حمل ونقل تبدیل شده است ماشین های الکتریکی مورد استفاده در خودروهای برقی باید به گونه ای طراحی شوند که ضمن تامین گشتاور و توان موردنیاز، از بازده بالا، چگالی توان مناسب، وزن و حجم بهینه، قابلیت اطمینان بالا، مدیریت حرارتی مطلوب و هزینه ساخت قابل قبول نیز برخوردار باشند از این رو، طراحی این ماشین ها دیگر صرفا یک مسئله الکترومغناطیسی ساده نیست، بلکه فرایندی چندبعدی و چندهدفه است که نیازمند درنظرگرفتن هم زمان ملاحظات فنی، حرارتی، مکانیکی، اقتصادی و عملیاتی است هدف اصلی این مقاله، بررسی تحلیلی و تبیین رویکردهای نوین طراحی و بهینه سازی ماشین های الکتریکی برای کاربرد در خودروهای الکتریکی و ارائه یک چارچوب مفهومی جامع برای ارتقای کیفیت طراحی در این حوزه است این پژوهش از نوع مروری تحلیلی بوده و با استفاده از روش مطالعه اسنادی و تحلیل محتوای منابع علمی به روز انجام شده است در این راستا، مقالات و پژوهش های معتبر منتشرشده در سال های اخیر در حوزه طراحی ماشین های الکتریکی، بهینه سازی چندهدفه، مدل های جانشین، روش های داده محور و رویکردهای سیستم محور در کاربردهای خودرویی بررسی و تحلیل شده اند در فرایند تحلیل، تمرکز اصلی بر شناسایی مهم ترین شاخص های طراحی شامل بازده، گشتاور، چگالی توان، تلفات، محدودیت های حرارتی، ارتعاش و نویز، قابلیت اطمینان و هزینه تولید بوده است همچنین، روش های متداول طراحی و بهینه سازی شامل روش های کلاسیک تحلیلی، الگوریتم های فراابتکاری، بهینه سازی چندهدفه، مدل های جانشین و روش های مبتنی بر یادگیری ماشین از منظر قابلیت کاربرد در سامانه های محرکه خودروهای الکتریکی مورد مقایسه قرار گرفته اند نتایج مقاله نشان می دهد که روندهای جدید پژوهشی در این حوزه از طراحی های صرفا مولفه محور به سوی طراحی های یکپارچه، هوشمند و سیستم محور حرکت کرده اند یافته ها بیانگر آن است که اتکای صرف بر تحلیل های الکترومغناطیسی یا نقاط کاری ثابت، پاسخ گوی شرایط واقعی عملکرد خودروهای الکتریکی نیست و لازم است عوامل مهمی نظیر چرخه رانندگی، رفتار گذرای بار، محدودیت های حرارتی، اندرکنش با سامانه کنترل و قیود اقتصادی به صورت هم زمان در فرایند طراحی لحاظ شوند همچنین، بررسی ها نشان می دهد که روش های بهینه سازی چندهدفه و مدل های جانشین، در مقایسه با رویکردهای سنتی، توان بیشتری در ایجاد تعادل میان اهداف متعارضی چون افزایش بازده، کاهش جرم و حجم، کنترل دما و کاهش هزینه دارند از سوی دیگر، کاربرد روش های داده محور و هوش مصنوعی در سال های اخیر توانسته است هزینه محاسباتی فرایند طراحی را کاهش داده و امکان ارزیابی سریع تر گزینه های طراحی را فراهم آورد دستاورد اصلی این مقاله، ارائه یک چارچوب مفهومی سه لایه برای طراحی و بهینه سازی ماشین های الکتریکی در خودروهای الکتریکی است که بر تلفیق هم زمان لایه های الکترومغناطیسی، حرارتی مکانیکی و عملیاتی سیستمی استوار است این چارچوب می تواند زمینه ساز توسعه نسل جدیدی از ماشین های الکتریکی با عملکرد پایدارتر، بازده بالاتر و سازگاری بیشتر با نیازهای واقعی خودروهای برقی باشد در مجموع، نتایج این مطالعه نشان می دهد که آینده طراحی ماشین های الکتریکی در کاربردهای EV نه در بهبود تک بعدی یک شاخص، بلکه در تحقق بهینه سازی یکپارچه، چندرشته ای و مبتنی بر شرایط واقعی بهره برداری نهفته است
کلیدواژهها
نویسندگان
محسن نژادی کوتی
کارمند صداوسیما مهندس انتقال و انتشار
محسن نژادی کوتی
کارمند صداوسیما مهندس انتقال و انتشار
شیوه ارجاع
نژادی کوتی، محسن،1405،طراحی و بهینه سازی ماشین های الکتریکی برای کاربردهای خودروهای الکتریکی (EVs)،سی امین کنفرانس ملی مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک،شیروان
ارائهشده در
مجموعه مقالات سی امین کنفرانس ملی مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک30 اردیبهشت 1405 · شیروان