Utafiti wa kitaaluma, lugha inayoeleweka

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 Septemba 2026, Jumapili
VERİANLAUchapishaji huru wa sayansi
Fungua au funga menyu
...
Home / Sayansi Tumizi / Uhandisi / Mkakati wa Uteuzi wa Gia Unaolenga Ufanisi kwa Mashine Mbili za Kudumu za Sumaku za Synchronous katika Usanifu wa Pamoja wa Uhamishaji Nguvu
Uhandisi

Mkakati wa Uteuzi wa Gia Unaolenga Ufanisi kwa Mashine Mbili za Kudumu za Sumaku za Synchronous katika Usanifu wa Pamoja wa Uhamishaji Nguvu

Utafiti huu unatengeneza mbinu ya kuchagua gia inayolenga ufanisi kwa mfumo wa uhamishaji nguvu wa gari la umeme ambapo Mashine mbili sawa za Kudumu za Sumaku za Synchronous (Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM) zimeunganishwa kupitia gearbox tofauti za hatua nne kwenda kwenye differential ya pamoja na shaft ya kutoka.

10/08/2026  Veri Anla Imetazamwa mara 22
Mkakati wa Uteuzi wa Gia Unaolenga Ufanisi kwa Mashine Mbili za Kudumu za Sumaku za Synchronous katika Usanifu wa Pamoja wa Uhamishaji Nguvu

Utafiti huu unatengeneza mbinu ya kuchagua gia inayolenga ufanisi kwa mfumo wa uhamishaji nguvu wa gari la umeme ambapo Mashine mbili sawa za Kudumu za Sumaku za Synchronous (Permanent Magnet Synchronous Machine, PMSM) zimeunganishwa kupitia gearbox tofauti za hatua nne kwenda kwenye differential ya pamoja na shaft ya kutoka. Badala ya mbinu ya kawaida ya kubadilisha gia inayotegemea tu kasi au mzigo, inapendekezwa mfumo wa udhibiti unaojumuisha joto la motor, hasara za kielektromagnetiki na kimakanika, sehemu ya kazi ya momenti–kasi ya wakati huo na ramani ya ufanisi katika muundo mmoja wa kufanya uamuzi. Gearbox mbili za hatua nne kinadharia hutoa mchanganyiko 16 wa gia; uwiano sawia wa kutoka wa mfumo huhesabiwa kwa wastani wa harmonic wa uwiano wa gearbox hizo mbili. Watafiti wanapendekeza kupunguza hali hizi 16 kuwa viwango vinne vya kutoka vya virtual chini ya makundi yanayofanana kwa ufanisi na, ndani ya kila kiwango cha virtual, kuchagua mchanganyiko wa ndani wenye ufanisi zaidi kulingana na hali ya joto na mzigo ya wakati huo.

Mbinu imetathminiwa katika mazingira ya uundaji modeli yanayotumia MATLAB/Simulink R2024a pamoja na LabVIEW 2024Q2, na utafiti umeungwa mkono na miundombinu ya vipimo vya awali iliyopatikana kutoka kwenye rig halisi ya majaribio ya PMSM mbili. PMSM ya msingi katika chanzo ina voltage nominal ya betri ya 640 V, momenti nominal ya 205 Nm, nguvu nominal ya 155 kW, kasi nominal ya 7220 rpm na kasi ya juu ya 8000 rpm. Katika sehemu nominal ya kazi bila gearbox, ufanisi wa 205 Nm na 7220 rpm unaonyeshwa kuwa %95,8. Ramani za ufanisi zilizoundwa kwa uwiano nne tofauti zinaonyesha kwamba uteuzi unaofaa wa gia unaweza kuhamisha sehemu ya kazi ya motor kwenda maeneo yenye ufanisi wa juu katika eneo pana zaidi la kasi–momenti. Hata hivyo, utafiti hautoi akiba halisi ya nishati kwa asilimia kwa mzunguko mzima wa uendeshaji, ongezeko la masafa ya safari au matokeo ya jaribio la barabarani la basi halisi la umeme; hitimisho la utafiti ni uwezekano wa kutekeleza mfumo wa udhibiti unaoungwa mkono hasa na simulation na vipimo vya awali.

Kwa mtazamo wa Türkiye, utafiti unatoa mwelekeo wa utafiti unaoweza kutumika katika mabasi ya umeme, magari mazito ya biashara ya umeme na mifumo ya uhamishaji nguvu ya umeme yenye motor nyingi, ambapo motor zinasimamiwa si kwa mahitaji ya momenti pekee bali pia kwa hali ya joto na ufanisi. Hata hivyo, kwa uhamisho kwenda kwenye jukwaa halisi la basi au gari la biashara nchini Türkiye, ramani halisi za ufanisi za motor, uwiano wa gearbox, mipaka ya joto, mzunguko wa uendeshaji, miteremko ya barabara, mabadiliko ya abiria/mzigo, sifa za inverter na utaratibu wa kubadilisha gia lazima zithibitishwe tena kimwili. Kutoka kwenye matokeo ya utafiti huu haiwezekani kutoa moja kwa moja asilimia ya akiba ya nishati au ongezeko la masafa kwa fleet maalumu nchini Türkiye.

Tatizo kuu la utafiti ni nini?

Uwezo wa motor za umeme kufanya kazi katika wigo mpana wa kasi haumaanishi kwamba gearbox ya hatua nyingi haina haja. Kwa kuwa ufanisi wa PMSM hubadilika kulingana na momenti na kasi, mahitaji yale yale ya kutoka kwa gari yanaweza kusababisha hasara tofauti za umeme na joto katika sehemu tofauti za kazi za motor. Katika mfumo wenye motor nyingi tatizo hili ni tata zaidi, kwa sababu mgawanyo wa momenti wa motor zote mbili na hali za gearbox lazima zidhibitiwe kwa pamoja.

Katika usanifu unaochunguzwa kuna PMSM mbili zinazofanana. Kila motor inaendesha gearbox yake ya hatua nne na matokeo ya gearbox hizo mbili yanaunganishwa kwenye differential. Kwa sababu gia za motor A na motor B zinaweza kuchaguliwa kwa kujitegemea, kinadharia:

\[ 4\times4=16 \]

mchanganyiko tofauti wa mwendo wa mbele hutokea.

Swali kuu la utafiti ni hili: Nafasi hii pana ya mchanganyiko inaweza kusimamiwaje si kwa kasi ya gari pekee bali kwa kuzingatia pia joto la motor na ufanisi wa nishati wa wakati huo?

Kwa nini uwiano wa pamoja wa kutoka wa gearbox mbili ni wastani wa harmonic?

Kwa sababu matokeo ya gearbox mbili yanaunganishwa kupitia differential, watafiti huonyesha uwiano sawia wa gia si kwa wastani wa arithmetic bali kwa wastani wa harmonic:

\[ i_{eq}= \frac{2} {\frac{1}{i_A}+\frac{1}{i_B}} \]

Hapa \(i_A\) ni uwiano uliochaguliwa wa gearbox iliyounganishwa na motor A; \(i_B\) ni uwiano uliochaguliwa wa gearbox iliyounganishwa na motor B; na \(i_{eq}\) ni uwiano sawia unaoonekana kwenye matokeo ya differential.

Matokeo ya uhusiano huu ni muhimu: uwiano sawia unaotokana na mchanganyiko wa gearbox mbili hauundi mlolongo wa mstari au wa kijiometri. Baadhi ya jozi za gia zinaweza kutoa uwiano sawia ulio karibu sana, huku tofauti kubwa zaidi ikitokea kati ya hali nyingine. Kwa hiyo, kusimamia mchanganyiko 16 kama “gia zinazoongezeka kutoka 1 hadi 16” hakuakisi vya kutosha muundo wa kimwili.

Uwiano gani wa kwanza wa gia nne umetumika katika chanzo?

Katika Sehemu 4.1, ambako milinganyo ya wastani wa harmonic imewasilishwa, uwiano ufuatao unatumiwa kwa gearbox zote mbili:

Hatua ya giaUwiano wa Gearbox AUwiano wa Gearbox B
Hatua ya 14,04,0
Hatua ya 22,52,5
Hatua ya 31,61,6
Hatua ya 41,01,0

Chanzo kinatoa milinganyo ya wastani wa harmonic kando kwa jozi zote A1–A4 na B1–B4. Kwa mfano, mchanganyiko A1–B2 hufafanuliwa kama:

\[ i_{eq}(A1,B2) = \frac{2} {\frac{1}{4,0}+\frac{1}{2,5}} \]

hufafanuliwa kwa namna hii.

Mchanganyiko 16 wa gia hutokeaje?

Katika Kielelezo 5 cha chanzo, viwango vinne vya gearbox A vinaonyeshwa kwenye mhimili wima na viwango vinne vya gearbox B kwenye mhimili mlalo, na kutengeneza matrix ya maamuzi ya 4 × 4:

Motor A / Motor BB1B2B3B4
A1G1: A1–B1G2: A1–B2G3: A1–B3G4: A1–B4
A2G5: A2–B1G6: A2–B2G7: A2–B3G8: A2–B4
A3G9: A3–B1G10: A3–B2G11: A3–B3G12: A3–B4
A4G13: A4–B1G14: A4–B2G15: A4–B3G16: A4–B4

Matrix hii si orodha tu ya hali zinazowezekana za kimakanika. Katika mbinu ya udhibiti inayopendekezwa na watafiti, seli hizi 16 ni nafasi ya maamuzi inayotathminiwa kila wakati kwa kuzingatia mahitaji ya sasa ya momenti, kasi ya motor, joto na ufanisi.

Kwa nini hali zote 16 hazitumiwi moja kwa moja?

Kulingana na chanzo, baadhi ya mchanganyiko unaweza kutoa uwiano wa kutoka ulio karibu au utendaji unaofanana kutokana na wastani wa harmonic. Kwa hiyo, badala ya kuwasilisha hali zote 16 kwa dereva au kidhibiti cha kiwango cha juu kama gia tofauti za kimwili, inapendekezwa kuunganisha hali zinazofanana katika makundi.

Katika Kielelezo 4, viwango vitatu vinalinganishwa:

  • Hali ya hatua 4: hali rahisi zaidi kimwili wakati motor moja tu iko hai,
  • Hali ya hatua 8: viwango vya kati vinavyoundwa kwa kufanya motor mbili kazi pamoja,
  • Hali ya hatua 16: kikomo cha juu cha kinadharia cha mchanganyiko 4 × 4.

Watafiti wanapendekeza kupunguza hali 16 za kinadharia kuwa viwango vinne vya gia vya virtual katika muundo wa mwisho wa udhibiti. Kiwango kimoja cha virtual kinaweza kuwa na mchanganyiko kadhaa halisi wa A–B na kidhibiti kinaweza kuchagua unaofaa zaidi kwa wakati huo.

“Kupunguza hadi gia nne za virtual” kumethibitishwa kwa kiwango gani?

Chanzo kinawasilisha matokeo haya chini ya kichwa Theorem 1. Katika theorem hiyo inaelezwa kuwa mchanganyiko 16 wa harmonic unaweza kupunguzwa hadi viwango vinne vya kutoka vya virtual kwa kutegemea clustering ya ufanisi na kwamba kidhibiti kinaweza kuchagua mchanganyiko wenye ufanisi zaidi ndani ya makundi hayo.

Hata hivyo, chanzo hakitoi jedwali la kina la clustering linaloonyesha ni mchanganyiko gani G1–G16 unawekwa katika kila moja ya makundi manne kwa kizingiti gani cha nambari au kazi gani ya optimization. Sehemu ya “Proof of Theorem 1” inatoa zaidi hoja ya kihandisi inayotegemea mantiki ya kimakanika na udhibiti. Kwa hiyo, kwa mtazamo wa Verianla, matokeo haya si sheria ya kimathematiki iliyothibitishwa kwa ujumla kwa mifumo yote inayowezekana ya kupunguza hadi gia nne; yanapaswa kutazamwa kama kanuni kuu ya usanifu ya mfumo wa udhibiti unaopendekezwa katika utafiti.

Kwa nini joto ni sehemu ya uamuzi wa gia?

Hasara za PMSM hazibaki sawa joto la motor linapobadilika. Utafiti huingiza hasa mabadiliko ya upinzani wa shaba, hasara za kielektromagnetiki na hali ya joto katika mantiki ya udhibiti kwa sababu vinaweza kubadilisha ramani ya ufanisi.

Mfumo unaopendekezwa hufuatilia joto la motor kama kigezo cha udhibiti wa wakati halisi na hutumia ramani tofauti za momenti–kasi–ufanisi katika hatua maalumu za joto.

Katika mfano wa kwanza wa chanzo, joto la motor linachunguzwa:

kutoka 0 °C hadi 100 °C kwa hatua za 5 °C

Vipimo vya mwisho vikijumuishwa, hali 21 za joto hupatikana. Pamoja na mchanganyiko 16 wa gia:

\[ 16\times21=336 \]

hali tofauti za ufanisi wa gia–joto hupatikana.

Kwa wigo mpana zaidi wa joto, chanzo hutumia mfano wa −20 °C hadi 160 °C kwa resolution ya 5 °C na, kupitia hali 37 za joto, kinaeleza kwamba:

\[ 16\times37=592 \]

ramani tofauti zinaweza kuundwa.

Verianla Live: Nafasi ya maamuzi ya udhibiti kadiri wigo wa joto unavyopanuka

Thamani zimetolewa kutoka kwenye hesabu za mchanganyiko wa joto–gia katika Sehemu 5 na 6 za utafiti.

Wigo wa tathmini ya jotoHatua ya jotoIdadi ya hali za jotoIdadi ya mchanganyiko wa giaJumla ya ramani/hali za ufanisi
0 °C – 100 °C5 °C2116336
−20 °C – 160 °C5 °C3716592
 

Verianla Live: Taswira huundwa wakati wa utekelezaji kutoka kwenye jedwali la kisayansi linaloonekana. Nambari hizi ni hesabu za hali za udhibiti za kinadharia zilizotolewa katika chanzo; hazimaanishi kwamba majaribio 592 tofauti ya kimwili yalifanywa.

Kidhibiti hufuatilia taarifa gani?

Ingizo kuu zinazotumiwa katika mfumo wa vipimo na udhibiti wa chanzo ni:

  • voltage ya DC-link/betri,
  • voltage ya terminal ya motor,
  • mkondo wa motor,
  • kasi ya motor,
  • joto la motor,
  • frequency ya kutoka ya inverter,
  • switching frequency,
  • ombi la kubadilisha gia,
  • vigezo vya equivalent circuit vya mashine ya umeme.

Miongoni mwa matokeo yanayohesabiwa na muundo wa udhibiti/modeli ni momenti ya air-gap ya motor, momenti ya shaft, momenti za ingizo na kutoka za gearbox, ufanisi wa wakati huo, ramani ya ufanisi ya momenti–kasi, frequency ya msingi ya umeme na uwiano wa gia uliotekelezwa.

Verianla Live: Mnyororo wa uteuzi wa gia wenye feedback ya joto na ufanisi

Mchakato ufuatao unafupisha mantiki ya udhibiti iliyoelezwa katika utafiti huku ukihifadhi mpangilio wa chanzo.

HatuaMchakato unaotumiwa katika utafitiKazi katika udhibiti
1. Kutambua mahitaji ya uendeshajiKasi, momenti, mzigo na hitaji la kubadilisha gia hutathminiwa.Sehemu ya kazi inayotakiwa ya mfumo wa uhamishaji nguvu huamuliwa.
2. Kufuatilia hali za motorTaarifa za kasi, mkondo, voltage na joto za PMSM mbili hufuatiliwa.Hali ya kazi ya umeme na joto huamuliwa.
3. Kutathmini jozi za gia zinazowezekanaMchanganyiko A1–A4 na B1–B4 huchunguzwa.Wagombea wanaofaa huundwa kutoka kwenye hali 16 za kinadharia za kimakanika.
4. Kuhesabu uwiano sawia wa harmonicKwa kila jozi ya gia A–B, uwiano sawia wa kutoka huhesabiwa kwa wastani wa harmonic.Hali ya kimakanika kwenye matokeo ya differential ya pamoja huamuliwa.
5. Ramani ya ufanisi inayotegemea jotoHali ya momenti–kasi–ufanisi inayofaa joto la motor huchaguliwa.Mabadiliko ya hasara yanayotegemea joto huongezwa katika mchakato wa maamuzi.
6. Kuchagua mchanganyiko wa ndani wenye ufanisiMchanganyiko unaofaa wa A–B ndani ya kiwango cha virtual kinachohitajika hulinganishwa.Lengo ni kuweka motor katika eneo la kazi lenye ufanisi zaidi.
7. Kubadilisha gia kwa usawazishajiUbadilishaji wa gearbox zote mbili hufanywa chini ya uratibu wa momenti na kasi.Inalenga kupunguza kuruka kwa momenti na mkazo wa kimakanika.
 

Verianla Live: Mchakato huu unaonyesha usanifu wa udhibiti unaopendekezwa na utafiti; chanzo hakidai kwamba ulijaribiwa kama itifaki huru ya majaribio ya hatua saba kwenye gari la kimwili.

Rig halisi ya majaribio katika chanzo inaonyesha nini?

Kielelezo 1 kwenye ukurasa wa 4 kinaonyesha rig ya majaribio ya kimwili inayojumuisha mashine mbili za synchronous, gearbox na load machine. Half-shaft huhamisha momenti ya gearbox kwenda kwenye load machine. Picha hii inaonyesha kuwa utafiti si mchoro wa block wa kinadharia pekee; watafiti walifanya kazi za maandalizi na vipimo kwenye miundombinu halisi ya vifaa.

Kielelezo 2 kwenye ukurasa huo huo kinaonyesha muundo wa kimwili wa gearbox ya kiotomatiki katika mfumo wa mashine mbili za synchronous na sehemu ya udhibiti ikiwa kifuniko cha juu kimeondolewa. Maandishi yanaeleza kwamba usawazishaji wa amri za gia na coupling ya kimakanika, mawasiliano ya inverter na response ya actuator vilikaguliwa.

Kwenye Kielelezo 3 cha ukurasa wa 5, kabla ya kuweka mzigo kamili, mfumo uliendeshwa kwa mzunguko mdogo, frequency ndogo na voltage ndogo; mkondo wa awamu tatu ulifuatiliwa kwa power quality analyzer. Hatua hii ni uthibitisho wa maandalizi ya uendeshaji salama na mfumo wa vipimo.

Hata hivyo, picha hizi za kimwili hazimaanishi kwamba optimization ya gia ya hali 16 inayotegemea joto imethibitishwa kikamilifu kwa majaribio katika hali halisi ya gari. Sehemu ya matokeo ya utafiti inaeleza hatua ya sasa kuwa awamu ya utafiti inayoungwa mkono na simulation na vipimo vya awali.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

  • Gearbox mbili za hatua nne kinadharia zinaweza kuunda mchanganyiko 16 wa gia A–B.
  • Uwiano sawia wa gia kwenye matokeo ya differential umemodeliwa katika utafiti kwa wastani wa harmonic wa uwiano mbili binafsi.
  • Joto la motor na ramani za ufanisi zimejumuishwa katika mantiki ya uteuzi wa gia kama vigezo vya udhibiti.
  • Katika wigo wa 0–100 °C kwa hatua za 5 °C, hali 336 za gia–joto hufafanuliwa kwa mchanganyiko 16 wa gia.
  • Katika mfano wa −20–160 °C, hali 592 hutokea kwa resolution ileile.
  • Ramani za ufanisi zilizoundwa kwa uwiano nne tofauti wa gia zinaonyesha kwamba eneo la kazi lenye ufanisi mkubwa la motor linaweza kuhamishwa kwenda maeneo tofauti ya momenti na kasi.
  • Utafiti unapendekeza mbinu inayotegemea clustering ya hali 16 za kinadharia katika viwango vinne vya virtual vya udhibiti.
  • Rig halisi ya PMSM mbili na gearbox ya kiotomatiki ndiyo miundombinu ya vipimo vya awali ya utafiti.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono

  • Utafiti hautoi jaribio kamili la muda mrefu la barabarani kwenye basi halisi la umeme.
  • Haijaonyeshwa kwamba mkakati unaopendekezwa hutoa ongezeko maalumu la masafa ya safari kwa asilimia.
  • Hakuna asilimia ya akiba ya nishati ya mfumo iliyoripotiwa kwa mzunguko mzima wa uendeshaji.
  • Hali zote 336 au 592 hazijathibitishwa kimwili kwa majaribio tofauti.
  • Algorithm kamili ya clustering ya nambari na vizingiti vinavyoamua uanachama wa G1–G16 katika makundi manne ya virtual havijawasilishwa.
  • Hakuna uthibitisho wa durability au field reliability kwenye jukwaa lolote la kibiashara la basi la umeme.
  • Haijaonyeshwa kwamba magari yote ya umeme yenye motor mbili yatafanya kazi kwa optimum kwa uwiano huu huo wa gia.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Sifa kuu za PMSM iliyochunguzwa

Katika Jedwali 2 la utafiti, thamani zifuatazo za nominal na peak zinatolewa kwa mashine ya synchronous iliyotumiwa katika kuunda ramani za ufanisi:

Kigezo cha motorThamani ya chanzoKitengo
Voltage nominal ya betri640V
Momenti nominal205Nm
Nguvu nominal155kW
Mkondo nominal232A
Kasi nominal7220rpm
Momenti ya peak530Nm
Nguvu ya peak277,8kW
Mkondo wa peak691,9A
Kasi ya juu8000rpm

Katika chanzo, sehemu nominal ya ramani ya msingi ya ufanisi bila gearbox imewekwa kama 205 Nm, 7220 rpm na ufanisi wa %95,8.

Ramani ya ufanisi inaonyesha nini?

Kielelezo 6 kinaonyesha ufanisi uliokokotolewa wa mashine ya synchronous katika eneo la momenti–kasi kabla ya kuongeza gearbox. Mhimili mlalo unaonyesha momenti, mhimili wima kasi ya motor, na contours zinaonyesha viwango vya ufanisi. Katika ramani, maeneo ya momenti yanayofaa katika kasi kubwa huunda eneo la ufanisi wa juu, huku ufanisi ukipungua hasa katika eneo la kasi ndogo.

Lengo kuu la watafiti katika kutumia gia ni kuakisi mahitaji yale yale au yanayofanana ya momenti na kasi kwenye magurudumu kupitia uwiano tofauti wa kimakanika ili kuhamisha sehemu ya kazi ya PMSM kwenda maeneo yanayofaa zaidi kwenye ramani ya ufanisi.

Uwiano gani umetumika katika ramani nne za ufanisi?

Katika ramani tofauti za ufanisi wa gia kwenye Kielelezo 7 na Kielelezo 8, uwiano huu nne umechunguzwa:

Hatua katika ramani ya ufanisiUwiano uliotumikaMwelekeo mkuu wa matumizi uliotolewa kwenye chanzo
Hatua ya 14,5:1Hali za kasi ndogo / momenti kubwa
Hatua ya 23,0:1Eneo la kazi la kati
Hatua ya 32,0:1Eneo la kasi ya kati-juu
Hatua ya 41,2:1Kasi kubwa / mahitaji madogo ya momenti ya motor

Chanzo kinaeleza kwamba hatua ya 4,5:1 ina faida katika hali za momenti kubwa–kasi ndogo kama kuanza na kupanda; uwiano 3,0:1 na 2,0:1 hufunika maeneo ya kazi ya kati; na katika uwiano 1,2:1, hasara za shaba hupungua kwa sababu ya mahitaji madogo ya momenti ya motor katika kasi kubwa na ufanisi wa juu zaidi unaopatikana miongoni mwa ramani zilizochunguzwa huonekana.

Seti mbili tofauti za uwiano wa gia katika chanzo

Hapa kuna tofauti muhimu ndani ya chanzo. Katika Sehemu 4.1, wakati wa kuhesabu mchanganyiko 16 wa harmonic, uwiano umetolewa kama 4,0 / 2,5 / 1,6 / 1,0. Katika ramani za ufanisi wa motor katika Sehemu 7, 4,5 / 3,0 / 2,0 / 1,2 umetumika.

Utafiti hauelezi wazi kwa nini seti hizi mbili za uwiano ni tofauti au seti ya kwanza imegeuzwaje kuwa ya pili. Kwa hiyo, katika makala ya Verianla uwiano huu haujaunganishwa kama seti moja ya gia. Seti ya kwanza imehifadhiwa kama thamani za chanzo za modeli ya mchanganyiko wa harmonic, na seti ya pili kama thamani za chanzo za uchambuzi wa ramani ya ufanisi uliowasilishwa.

Gia hubadilishaje eneo la ufanisi wa motor?

Contours zilizokokotolewa kwa uwiano nne katika Kielelezo 7 na 8 zinaonyesha eneo la kazi la motor ileile chini ya uwiano tofauti wa kimakanika. Kulingana na tafsiri ya chanzo, hatua zote nne zinapotumiwa pamoja, badala ya eneo moja jembamba la ufanisi wa juu, hupatikana eneo pana zaidi na tambarare zaidi la kazi lenye ufanisi wa juu linalofunika mahitaji tofauti ya momenti na kasi.

Hii haimaanishi kwamba “gearbox yenyewe huongeza ufanisi wa motor”. Uwiano wa kimakanika hubadilisha ni sehemu gani ya momenti–kasi ya motor inayolingana na mahitaji ya momenti na kasi kwenye matokeo ya gari; mkakati wa udhibiti hujaribu kuendesha motor katika eneo linalofaa zaidi la ramani ya ufanisi iliyopo.

Modeli ya hasara inazingatia vipengele gani?

Katika tathmini ya ufanisi ya utafiti, yafuatayo yanazingatiwa:

  • hasara za shaba,
  • hasara za chuma zinazotegemea kasi,
  • hasara za kimakanika,
  • hasara za inverter

Feedback ya joto huingizwa katika uamuzi wa gia kwa dhana kwamba hasara hizi zinaweza kubadilika wakati wa uendeshaji.

Muundo wa co-simulation

Mbinu inayopendekezwa imetekelezwa katika chanzo katika mazingira ya MATLAB/Simulink R2024a na LabVIEW 2024Q2 co-simulation. Lengo ni kuunda miundombinu ya simulation inayoweza kutathmini mifumo midogo ya umeme, kimakanika na joto chini ya utaratibu mmoja wa kufanya maamuzi.

Kwa upande wa uendeshaji wa wakati halisi, utafiti unasisitiza hasa kwamba muda wa uendeshaji, timestamp ya kipimo, muda wa processing na sampling frequency lazima zisawazishwe. Ikiwa muda wa processing ni mrefu kuliko control cycle, data ya zamani inaweza kutumiwa, timing delay na jitter zinaweza kutokea na hali hii inaweza kuathiri tabia ya closed loop.

Je, ufanisi pekee huzingatiwa wakati wa kubadilisha gia?

Hapana. Katika mantiki ya maamuzi inayopendekezwa kwenye chanzo, ufanisi si kipimo pekee. Mfumo pia unaeleza usanifu wa maamuzi unaoweza kuzingatia:

  • acceleration au deceleration inayotakiwa,
  • kasi ya gari,
  • mahitaji ya momenti,
  • joto la motor,
  • hali ya chaji ya betri,
  • mteremko wa barabara,
  • hali ya mzigo/abiria,
  • mipaka ya kasi ya motor,
  • usawazishaji wa gia,
  • kuzuia kuruka kwa momenti na vibration

Hata hivyo, equation ya mwisho ya optimization inayounganisha vigezo hivi vyote katika cost function moja ya nambari iliyo wazi haijatolewa kwa kina katika chanzo.

Kwa nini mabasi ya umeme yanasisitizwa hasa?

Watafiti wanahusisha faida za usanifu wa motor mbili katika scalability, torque sharing na redundancy hasa na matumizi ya magari mazito ya biashara na mabasi ya umeme. Katika magari haya, muda mrefu wa kazi, mabadiliko ya abiria/mzigo na maeneo ya mara kwa mara ya kasi ndogo–momenti kubwa yanaweza kufanya hali ya joto ya motor kuwa muhimu zaidi kwa uteuzi wa gia.

Hata hivyo, utafiti haufanyi ulinganisho wa moja kwa moja wa matumizi ya nishati katika modeli maalumu ya basi la umeme linalozalishwa kwa wingi. Basi la umeme ni muktadha unaolengwa wa matumizi ya usanifu unaopendekezwa.

Patent zinahusianaje na utafiti?

Sehemu ya utafiti inategemea mawazo yaliyoelezwa katika patent mbili za Hungary:

  • P1900265/24: mbinu ya kubadilisha gia kwa gearbox ya kimakanika ya kiotomatiki au iliyofanyiwa automation katika magari yanayoendeshwa na motor ya umeme,
  • P1800232/21: mbinu ya kuendesha motor za umeme kwa ufanisi katika mfumo wa uhamishaji nguvu unaojumuisha motor mbili za umeme na gearbox.

Chanzo kinaeleza kwamba uvumbuzi wote wawili uliendelezwa na Dr. Sándor Simonyi na kwamba unatoa msingi wa kinadharia kwa simulation, gear shifting na mbinu ya udhibiti inayolenga ufanisi katika utafiti.

Nguvu muhimu za utafiti

  • Unaunganisha maeneo ya umeme, kimakanika na joto katika mfumo mmoja wa uamuzi wa gia.
  • Unaweka modeli wazi ya mchanganyiko 16 unaotokana na gearbox mbili huru za hatua nne.
  • Unaeleza mantiki ya wastani wa harmonic ya uwiano wa kutoka wa differential kwa milinganyo.
  • Unatumia joto la motor si kama kikomo tuli bali kama kigezo cha dynamic katika uteuzi wa gia.
  • Rig halisi ya majaribio ya PMSM na hardware ya gearbox ya kiotomatiki imeonyeshwa katika utafiti.
  • Unalinganisha eneo la ufanisi la momenti–kasi la motor chini ya uwiano tofauti wa gia kwa ramani tofauti.
  • Wazo la kupunguza mchanganyiko 16 kuwa hali za virtual zinazoweza kusimamiwa linalenga kupunguza ugumu wa udhibiti wa wakati halisi.

Vikwazo vikuu vya utafiti

Kikwazo cha kwanza ni kwamba mbinu ya mwisho ya udhibiti haijathibitishwa kwa majaribio ya dynamic road kwenye gari la full-scale. Sehemu ya matokeo ya chanzo yenyewe inaeleza kwamba katika kazi ya baadaye programu ya vipimo katika scenario za dynamic driving itapanuliwa.

Kikwazo cha pili ni kwamba vigezo vya kina vya nambari vya clustering kwa kupunguza kutoka hali 16 hadi viwango vinne vya virtual havijachapishwa. Utafiti unatoa msingi wa concept na mathematics, lakini hauwasilishi jedwali kamili la maamuzi ya wakati halisi la makundi manne.

Kikwazo cha tatu ni kwamba faida ya nishati haijapimwa kama kWh au asilimia ya akiba kwa mzunguko mzima wa kawaida wa uendeshaji. Inaonyeshwa kwamba ramani za ufanisi zinaweza kupanuliwa na sehemu zinazofaa za kazi zinaweza kuchaguliwa, lakini chanzo hakijahesabu kwa asilimia jinsi hilo linavyoathiri masafa ya gari maalumu.

Kikwazo cha nne ni matumizi ya seti mbili tofauti za uwiano wa gia katika chanzo: 4,0/2,5/1,6/1,0 katika milinganyo ya mchanganyiko wa harmonic, na 4,5/3,0/2,0/1,2 katika ramani za ufanisi. Uhusiano wa mpito kati ya seti hizi mbili haujaelezwa.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Jina kamili la utafiti asili: Efficiency-Oriented Gear Selection Strategy for Twin Permanent Magnet Synchronous Machines in a Shared Drivetrain Architecture

Waandishi na mpangilio wao: Tamás Sándor; István Bendiák; Róbert Szabolcsi.

Mchango sawa/mwandishi wa kwanza sawa: Hakuna tamko la mchango sawa au mwandishi wa kwanza sawa katika chanzo. Alama † kando ya majina ya Tamás Sándor na István Bendiák haionyeshi mchango sawa bali taarifa ya anwani ya sasa.

Waandishi wa mawasiliano: Tamás Sándor na István Bendiák.

Taasisi:
1. Department of Measurement Technology, Automation Institute of Electronic and Communication Systems, Kandó Kálmán Faculty of Electrical Engineering, Óbuda University, H-1084 Budapest, Hungary.
2. Department of Automation, Institute of Automation and Energy Systems, Kandó Kálmán Faculty of Electrical Engineering, Óbuda University, H-1034 Budapest, Hungary.

Taarifa ya anwani ya sasa ya waandishi kama ilivyotolewa katika chanzo: Kwa Tamás Sándor na István Bendiák: Doctoral School on Safety and Security Sciences, Óbuda University, H-1081 Budapest, Hungary.

Aina ya chanzo: Makala ya utafiti iliyopitia peer review. Muundo wa uthibitishaji wa utafiti unaunganisha maendeleo ya kinadharia/yenye modeli, co-simulation na miundombinu ya awali ya vipimo/majaribio ya kimwili; si jaribio la field lililokamilika la gari halisi.

Jarida: Vehicles.

Mchapishaji: MDPI.

Juzuu / toleo / namba ya makala: 7 / 4 / 110.

DOI: 10.3390/vehicles7040110

Tarehe ya kuwasilishwa: 31 Julai 2025.

Tarehe ya marekebisho: 7 Septemba 2025.

Tarehe ya kukubaliwa: 12 Septemba 2025.

Tarehe ya kuchapishwa: 29 Septemba 2025.

Kiungo rasmi cha uchapishaji: https://www.mdpi.com/2624-8921/7/4/110

Kiungo cha DOI: https://doi.org/10.3390/vehicles7040110

Leseni: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Ufadhili: Waandishi wameripoti kwamba utafiti haukupokea ufadhili wa nje.

Upatikanaji wa data: Chanzo kinaeleza kwamba data zinaweza kupatikana kwa ombi.

Mgongano wa maslahi: Waandishi wametangaza kwamba hakuna mgongano wa maslahi.

Michango ya waandishi: Conceptualization Tamás Sándor na István Bendiák; methodology István Bendiák; software Tamás Sándor; validation imeandikwa katika chanzo mara mbili kama “I.B. and I.B.” kwa István Bendiák; formal analysis István Bendiák; investigation Tamás Sándor; resources Tamás Sándor; data curation István Bendiák; original draft Tamás Sándor; review/editing na visualization István Bendiák; supervision Róbert Szabolcsi; project management na funding acquisition Tamás Sándor.

Uhusiano wa patent: Sehemu ya utafiti inategemea mbinu za Hungarian Patent P1900265/24 na P1800232/21 zilizotengenezwa na Dr. Sándor Simonyi. Taarifa hii imeelezwa katika sehemu tofauti ya “Patents” katika makala ya chanzo.

Mpaka wa maudhui ya kisayansi: Thamani za PMSM, uwiano wa gia, modeli ya wastani wa harmonic, muundo wa mchanganyiko wa hali 16, viwango vya joto, hesabu za hali 336 na 592, tafsiri za ramani za ufanisi, rig ya majaribio na vikwazo katika makala hii ya Verianla zinategemea tu utafiti uliopitiwa. Chanzo cha nje kimetumiwa tu kuthibitisha utambulisho wa bibliografia na hali ya uchapishaji.

Kutokulingana kwa uwiano wa gia ndani ya chanzo: Milinganyo ya mchanganyiko wa harmonic katika Sehemu 4.1 hutumia uwiano 4,0 / 2,5 / 1,6 / 1,0, ilhali ramani za ufanisi katika Sehemu 7 zinategemea 4,5 / 3,0 / 2,0 / 1,2. Chanzo hakielezi wazi uhusiano kati ya seti hizo mbili; thamani hazijaunganishwa wala kusahihishwa kimya kimya katika makala hii.

Rejea ya jedwali ndani ya chanzo: Katika Sehemu 7, usemi “Table 1” umetumiwa kwa data nominal za mashine ya synchronous, ingawa sifa husika za motor ziko kwenye Jedwali 2 katika chanzo. Tofauti hii ya uhariri haijasahihishwa kimya kimya.

Maelezo ya mchango wa mwandishi ndani ya chanzo: Sehemu ya Validation imerudiwa katika chanzo kama “I.B. and I.B.” Verianla haijabadilisha usemi huu kwa kukisia jina la mwandishi mwingine.

Mpaka wa uthibitishaji wa majaribio: Ingawa chanzo kinaonyesha vifaa vya majaribio vilivyo na PMSM mbili halisi, gearbox ya kiotomatiki, inverter na load machine, sehemu ya matokeo inaeleza hatua ya sasa ya utafiti kama vipimo vya awali vinavyoungwa mkono na simulation. Hakuna uthibitishaji mpana wa field wa mkakati kamili wa udhibiti wa joto–gia kwenye basi halisi la umeme.

Maelezo ya Verianla Live v0.2: Mchakato na hali za joto–gia zimehifadhiwa katika majedwali ya HTML yanayoonekana. Live SVG, JavaScript, inline event handler au sehemu ya data-vlive-* haijaongezwa kwenye HTML ya makala. Ikiwa kuna taswira shirikishi, huundwa wakati wa utekelezaji na injini ya pamoja ya verianla-live.js v0.2; hata JavaScript isipofanya kazi, data za kisayansi hubaki kufikika kama jedwali.


Shiriki:

Maoni huchapishwa baada ya kukaguliwa.Maoni yako yatapitia mchakato wa idhini na yataonekana yakikubaliwa.

Acha maoni

Anwani yako ya barua pepe haitachapishwa. Sehemu za lazima zimewekewa alama ya *

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy