Energy Management Strategy of a Hybrid Electric Vehicle for Shell Eco-marathon

Abstract: Senaste åren har elhybridfordon visat enorm potential gällande energibesparning och reducering av utsläpp. Genom lämplig energistyrningsstrategi kan en märkbar förbättring uppnås avseende energieffektiviteten med bevarad autonomi. KTH Eco Cars utveckling och forskningsgrupp har under senaste åren forskat på elhybrid prototypen Elba, utvecklad för Shell Eco-marathon (SEM). Dock har frånvaron av en energistyrningsstrategi varit en flaskhals för att kunna uppnå hög energieffektivet och topp placering i SEM. Målet med Examensarbetets är att lösa detta problem genom utveckling av en modellbaserad och optimerad regleringshieraki, möjlig att implementera i Elba. Viss Förarbete har utförts såsom simplifierade modeller av Elba och ingående komponenter i drivlinan och tabell baserad på dynamisk programmering. Omfattningen av detta projekt är att utveckla en komplett energistyrnings hieraki med reglering i tre nivåer. Utvecklingsprocessen går från nedersta till översta nivåen. Arbetet börjar med att förfina de tidigare matematiska modellerna med hjälp av tekniska datablad och uppdaterande resultat från testning av komponenter. Med hjälp av detta utvecklades regulatorer på komponentnivå. Modell-baserad framkoppling tillsammans med återkoppling för störningsrejektion användes för att ersätta den gamla PID-regleringen. För styrning av den mellersta nivåen, den viktigaste delen i detta projekt, används ekvivalent förbruknings reducerings strategi för att uppnå momentan momentöverföringsfördelning på tre drivande komponenter. I denna process tas hänsyn till optimerad bränsleförbrukning och realtids övervakning av batteriets laddning. För att bevara Elbas körbarhet har olämpliga arbetslägen identifieras och förkastas för att förhindra frekvent på och avstängning av motorer och minde energieffektiv återhämtning. För att förbättra den dynamisk programmerade tabellens funktionalitet har en bestämmande funktion lagts till. Den nya modifierade tabellen kan ge accelerationsreferens som fungerar som den översta nivåen. Projektet avslutas med simulering i MATLAB/Simulink miljön. Resultaten från simuleringarna visar en signifikant förbättrring gällande energieffektiviteten och bevarande av batteriets laddning jämfört med den tidigare regleringsstrategin. Dock baseras dessa resultat på vissa idealiseringar och simplifierade modeller. Utvecklandet av en optimerad regleringsstrategi har givit viktiga erfarenheter och åstadkommanden under detta examensarbete. Resultaten kommer att verifieras genom fälttester och bidra till Elbas utveckling i framtiden.