Energy Management Strategy Design for Series Hybrid Electric Vehicles

Abstract

Elektrifiering av fordon är ett viktigt steg för att förbättra bränsleekonomi och reducera utsläpp från fossila drivmedel och marknaden för hybridfordon har ökat i popularitet som ett steg i denna riktning. Med en ökande omtanke om miljön har behovet av utveckling av relevant teknologi blivit mer märkbar än tidigare. Design av effektiva strategier för energistyrning som hanterar effektfördelningen mellan olika energikällor är en viktig del i denna strävan.Denna avhandling inriktar sig på design av system för energihantering i seriehybrider, framförallt hybrid-elektriska hjullastare. I den första delen av arbetet tas hänsyn till batteriets livslängd när bränsleeffektiva strategier utvecklas. Detta är en viktig aspekt, eftersom kostnaden för batterier är en stor del av fordonets totala kostnad. En tidigare utvecklad empirisk modell för batteriets degradering modifieras och används för att förutsäga batteriets livslängd och i optimeringsproblemen som studeras vägs bränsleförbrukning och batteridegradering ihop. Två optimeringsramverk används för att analysera problemet, nämligen Pontryagins minimumprincip (PMP) och modellprediktiv reglering.Simuleringar visar att det kan finnas en stor möjlighet att förlänga batteriets livslängd avsevärt med en liten ökning i bränsleförbrukning. När PMP-ramverket används har den utvecklade metodiken en prestanda med negativ korrelation med det kvadratiska medelvärdet av effektbehovet för de olika körcyklerna. Resultaten kan användas för att utveckla regelbaserade metoder som kan användas i realtid. I den andra delen av avhandlingen utvecklas effektiva optimeringsalgoritmer för elektriska seriehybrider och syftet är att uppnå enkla och effektiva reglerstrategier.