وسيله نقليه هيبريد جداگانه Separated hybrid electric vehicle زمينه فني : برق اغلب وسايل نقليه كه در سيستم هاي مختلف حمل و نقل مورد استفاده قرار مي گيرند از موتورهاي درونسوز استفاده مي كنند. اين وسايل نقليه بازده پايين و آلودگي زيست محيطي زيادي دارند. وسايل نقليه الكتريكي نيز در كنار داشتن بازده بالاتر و آلودگي كمتر يا محدوده عملكرد پاييني دارند (مانند خودروهاي الكتريكي داراي باطري) و يا اين كه نياز به زيرساخت هاي حمل و نقل ويژه اي دارند (مانند خطوط ريلي برقي و اتوبوس هاي برقي). وسيله نقليه هيبريد الكتريكي (در انواع سري، موازي و سري موازي) كه از دو منبع تامين توان و انرژي بر روي خود استفاده مي كند، همزمان مزاياي وسايل نقليه الكتريكي و درونسوز را با خود به همراه دارد ولي براي جايگزيني اين وسايل نقليه بايد ناوگان حمل و نقل فعلي و خودروهاي كنوني به طور كامل از چرخه خارج و وسايل نقليه جديد جايگزين گردد. ولي جايگزيني اين وسايل نقليه در سيستم هاي مختلف حمل و نقل كاري پر هزينه و زمان بر مي باشد. راه حل ارائه شده وسيله نقليه هيبريد الكتريكي جداگانه مي باشد كه مزاياي وسايل نقليه هيبريد الكتريكي را تا حد زيادي دارد و به سادگي قابل استفاده در سيستم هاي حمل و نقل مختلف مي باشد. به اين ترتيب كه در وسايل نقليه اي كه حداقل شامل دو قسمت مجزا مي باشد، موتور الكتريكي و منبع ذخيره انرژي بر روي قسمت دوم قرار گيرد تا هم توان وسيله نقليه را افزايش دهد و هم تا حد امكان انرژي زمان ترمز گيري را بازيابي كند. وسيله نقليه هيبريد الكتريكي جداگانه بر خلاف هيبريد الكتريكي كه بر روي يك شاسي و بدنه قرار دارد، شامل حداقل دو قسمت و بدنه مجزا از يكديگر مي باشد. يكي از اين قسمت ها مي تواند يكي از وسايل نقليه موجود فعلي بدون تقريبا هر گونه تغييري باشد. قسمت ديگر شامل حداقل يك منبع توان الكتريكي و يك تراكشن الكتريكي مي باشد كه به قسمت اول متصل مي گردد. وسيله نقليه هيبريد الكتريكي جداگانه بدون تغيير در وسيله نقليه اصلي از امتيازات يك وسيله نقليه هيبريد استفاده مي كند به علاوه اينكه امكان استفاده از دو قسمت به تنهايي در شرايط اضطراري وجود دارد، با هزينه بسيار كمتري نسبت به جايگزيني با وسايل نقليه هيبريد معمول قابل اجرا مي باشد، در بسياري از سيستم هاي حمل و نقل قابل پياده سازي و استفاده است و نياز به تغيير ساختار و زير ساخت سيستم حمل و نقل ندارد. مهمترين كاربرد اين اختراع در صنعت حمل و نقل ريلي و در كنار ناوگان لكوموتيوهاي ديزل الكتريك مي باشد. لكوموتيو ديزل الكتريك فعلي نقش قسمت اول را دارد. قسمت دوم مي تواند بر روي يكي از واگن هاي مسافري يا باربري قطار نصب گردد كه در اين صورت قسمت دوم نقشي دوگانه خواهد داشت و يا اين كه بر روي يك بدنه مجزا قرار بگيرد. ساختار اين وسيله نقليه هم چنين قابل استفاده در تريلرها و كاميون ها، موتورسيكلت ها و خودروهاي حمل و نقل خاص مي باشد.

امروزه سيستم هاي پالس قدرت كاربردهاي گسترده اي يافته اند. اين سيستم ها در پزشكي، تصفيه آب و هوا، ميكروب زدايي مواد غذايي، فرم دادن فلزات، توليد نانو پودر و غيره كاربرد دارند. ساخت مولد هاي پالس قدرت كه از نظر ساختار ساده ، كم حجم و سبك باشند و قابل دست يابي به ولتاژ هاي بالا بوده و به صورت ماژولار ساده شده باشند از اهميت بسيار برخوردار بوده و از چالش هاي اصلي در اين زمينه مي باشد. از انواع سوييچ هايي كه در ساختار اين مولد ها استفاده شده مي توان به انواع سوييچ هاي گازي، سوييچ هاي مغناطيسي و سوييچ هاي نيمه هادي اشاره كرد. مولدهاي شامل سوييچ هاي گازي و مغناطيسي حجيم و گران قيمت بوده و نياز به تعمير نگهداري زيادي دارند و از طرف ديگر از انعطاف بسيار كمي برخوردار هستند. مولدهايي كه از سوييچ هاي نيمه هادي قدرت استفاده مي كنند به دليل داشتن اندازه نسبتا كوچك، نرخ تكرار پالس بالا، قابليت اطمينان بالا، انعطاف پذيري زياد و طول عمر بالا مورد توجه ويژه هستند. مولدهاي پالس قدرت شامل سوييچ هاي نيمه هادي در انواع بسيار زيادي ساخته شده اند ولي هنوز هم ساخت مولدي كه علاوه داشتن انعطاف در ولتاژ خروجي و ماژولار بودن، سبك، ارزان و قابل حمل ساخته شده باشد و قابل دست يابي به ولتاژ هاي بسيار بالا باشد از چالش هاي مهم است. " مولد پالس قدرت نيمه هادي تركيبي به صورت ماژولار" كه شامل اجزاي مبدل تمام پل، لينك واسط، بلوك هاي افزاينده ولتاژ شامل ديود و خازن، سوييچ هاي نيمه هادي قدرت، سنسورهاي ولتاژ و جريان و كنترل كننده مي باشد بسيار سبك، قابل حمل و ارزان قيمت بوده و قابل اتصال به منابع تغذيه جريان مستقيم و يا جريان متناوب مي باشد. اين مولد قابليت دست يابي به ولتاژ هاي دلخواه را دارد. ساخت اين مولد به راحتي و با استفاده از تعدادي خازن و ديود و سوييچ نيمه هادي قدرت و مدارات كنترلي صورت گرفته و مي تواند كاربردهاي بسيار متفاوتي داشته باشد. از جمله كاربردهاي اين مولد مي توان به مولدهاي پالس قدرت براي توليد ازن براي تسفيه آب و هوا، ميكروب زدايي مواد غذايي و غيره اشاره كرد.

مبدل هاي dc-dc يكي از نياز هاي اساسي صنعت برق مي باشند كه در انواع توپولوژي هاي متفاوتي ساخته مي شوند. در مبدل هاي غير رزونانسي تنش ولتاژ و جريان بسيار بالايي روي سوييچ ها وجود دارد و مبدل هاي روزنانسي نيز در سه مد متفاوت عمل مي كنند و نياز به فيلتر خازني بسيار بزرگ در خروجي و ولتاژ تقريبا تثيت شده در ورودي دارند. همه انواع مبدل ها براي اينكه بتوانند به يك يكسوساز متصل گردند بايد لينك dc بزرگي بعد از يكسوساز وجود داشته باشد. مبدل dc-dc با كنترل كننده فازي و قابليت عملكرد در مدهاي متفاوت روزنانسي و شبه روزنانسي از سه بخش كلي اينورتر، مدار رزونانسي و يكسوساز ديودي تشكيل شده است و علاوه بر اينكه براي اولين بار از سيستم كنترل فازي براي تثبيت خروجي استفاده مي كند نياز به لينك dc بزرگ قبل از آن وجود نداشته، فيلتر خروجي مي تواند كوچكتر انتخاب شود و با توجه به عملكرد در چهار مد متفاوت، در رنج وسيعي از ولتاژ و جريان مي تواند عمل كند. اين اختراع كاربردهاي بسيار متفاوتي دارد كه از آن جمله مي توان به كاربرد در طراحي منابع تغذيه dc، upsها، خودروهاي برقي و هيبريدي و اينورترهاي منابع انرژي تجديد پذير اشاره كرد.

اگر بنا به هر دليلي در سيستم حمل و نقل ريلي، لكوموتيوراني كه مسئول هدايت لكوموتيو و قطار مي باشد نتواند واكنش مناسب در كنترل قطار داشته باشد ممكن است فاجعه اي اسفناك اتفاق بيفتد. عوامل متعددي مي تواند موجب عدم توانايي لكوموتيو ران در انجام واكنش مناسب باشد. درون بسياري از لكوموتيوها، سيستمي نصب گرديده كه داراي اهرمي است كه لوكوموتيو ران بايد در تمام طول حركت آن اهرم را در وضعيت خاصي نگه دارد. تغيير وضعيت اهرم منجر به فعال شدن ترمز قطار مي گردد. اين راه حلي است كه تاكنون براي مساله فوق ارائه گرديده است. اين راه حل داراي معايب و كاستي هاي زيادي است كه سيستم هشدار بيدار باش لكوموتيوران مي تواند اين كاستي ها بر طرف نمايد. سيستم هشدار بيدار باش لكوموتيوران داراي دو قسمت مجزا مي باشد. يك قسمت درون لكوموتيو و ديگري در مراكز كنترل نصب مي گردد. قسمت درون لكوموتيو در فواصل زماني معيني هشياري لكوموتيو ران را چك نموده و در صورت عدم پاسخ او، سعي در هشيار نمودن مي كند و در صورت عدم پاسخ مناسب پيغام اخطاري را براي مراكز كنترل جهت اتخاذ تصميمات مناسب ارسال مي كند. اين قسمت هم چنين مي تواند در وضعيت هاي از پيش تعريف شده اي ترمز قطار را فعال كند و يا ريسس قطار يا هر فرد ديگري در قطار را از وضعيت خطر آگاه كند. مهمترين و اصلي ترين كاربرد اين اختراع درون لكوموتيو ها مي باشد. اين سيستم مي تواند به راحتي درون تمام لكوموتيو ها نصب گردد و از حوادث بسياري در راه آهن جلوگيري نمايد و از طرف ديگر كار كردن با اين سيستم نيز بسيار راحت مي باشد.

ولي در كنترل يونيت طراحي شده در اين طرح كليد با عملكرد مكانيكي چهار نوع فرمان به كنترل يونيت مي دهد. با توجه به اين چهار فرمان: در حالت دستي تا زماني كه كليد تحريك شده و فشار داده شده باشد مي بايستي شيشه حركت كند و با برداشتن فشار از روي كليد و قطع شدن تحريك شيشه از حركت باز مي ايستد. در حالت خودكار كليد به طور لحظه اي تحريك شده و بعد از آن شيشه به صورت خودكار رو به بالا يا پايين حركت مي كند و اين حركت تا زماني كه شيشه به حد نهايت پايين يا بالاي خود برسد ادامه دارد مگر اين كه در اين بين فرمان جديدي از كليد صادر شود و يا اين كه شيشه گير كند. درصورتي كه شيشه در بين حركت خود به مانعي برخورد كند اين كنترل يونيت اجازه ادامه تحريك موتور الكتريكي و احيانا صدمه ديدن مانع و شيشه را نمي دهد و حركت شيشه را متوقف مي كند. اجازه مي دهد شيشه مانع را آزاد كند و پس از آزاد شدن مجددا به حركت شيشه ادامه مي دهد.