Προβλεπτικός Έλεγχος βάσει Μοντέλου εφαρμοσμένος σε Υβριδικό Ηλεκτρικό Όχημα Μικτής Συνδεσμολογίας

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύχθηκε ένα νέο μοντέλο για την ανάλυση της διαχείρισης ενέργειας σε υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα που βασίζεται σε κατάλληλη τεχνική προβλεπτικού ελέγχου, η οποία επιτρέπει ολική βελτιστοποίηση σε συνδυασμό με επιμέρους ηλεκτρικά μοντέλα των συνιστωσών του συστήματος. Σε ένα πρώτο βήμα μελετήθηκε η σύγχρονη δομή και τεχνολογία των υβριδικών οχημάτων και επιχειρήθηκε κατηγοριοποίησή τους. Αναδείχθηκαν τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα των εναλλακτικών τοπολογιών διαμόρφωσης ηλεκτρικών υβριδικών οχημάτων και η καταλληλότητά τους σε τυπικές διαφορετικές συνθήκες οδήγησης. Εξετάστηκε η εφαρμογή του προτεινόμενου προβλεπτικού ελέγχου και συγκρίθηκε με τον συμβατικό ντετερμινιστικό έλεγχο. Το μοντέλο αναφοράς προσομοίωσε ένα τυπικό υβριδικό ηλεκτρικό όχημα σειριακής/εν παραλλήλω τοπολογίας και αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Matlab®/Simulink®. Η εφαρμογή του προβλεπτικού ελέγχου βάσει μοντέλου αποσκοπεί στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου τηρώντας πάντα τον επιβαλλόμενο κύκλο οδήγησης και τους περιορισμούς που υποβάλλονται από την επιθυμητή λειτουργία του οχήματος. Η σύγκριση των αποτελεσμάτων της προτεινόμενης μεθόδου πραγματοποιήθηκε με εκείνα που προέκυψαν από τον συμβατικό ντετερμινιστικό έλεγχο στις ίδιες συνθήκες οδήγησης σε περιπτώσεις τριών κύκλων πόλης. Η σύγκριση αυτή ανέδειξε ότι ο προβλεπτικός έλεγχος είναι δυνατόν να συμβάλει στην εξοικονόμηση καυσίμου σε ορισμένες περιπτώσεις οδήγησης.

In this thesis, a new model has been developed aiming at the analysis of power management in hybrid electric vehicles which is based on predictive control technique for global optimization in conjunction with individual electric models of all system components. In a first step was studied the modern structure and technology of hybrid vehicles and a categorization was proposed. The advantages and disadvantages of alternative topologies were highlighted in order to illustrate the specific electric hybrid vehicles configuration suitability for typical driving conditions. The application of predictive control has been compared to conventional deterministic control. The reference model simulates a typical hybrid electric vehicle series/parallel topology which is developed in Matlab®/Simulink® software. The application of model-based predictive control aims at reducing fuel consumption while respecting the imposed driving cycle and constraints of the considered operation of the vehicle. The results of the proposed methodology were compared systematically to those of the conventional deterministic control under the same driving conditions. This comparison illustrated that the proposed predictive control technique can offer important services to fuel consumption savings under specific driving conditions.