Paralel hibrit bir aracın bulanık mantık yöntemi ile kontrolü ve diğer güç sistemleri ile karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada, ön iletimli paralel hibrit, son iletimli paralel hibrit, seri hibrit ve konvansiyonel araç yapılarının Matlab/SIMULINK ortamında modellemesi yapılmıştır. Oluşturulan araç modelleri üzerinde farklı sürüş çevrimleri için ortalama yakıt tüketim değerleri elde edilerek karşılaştırması yapılmıştır. Paralel hibrit aracın güç, vites kademe ve rejeneratif fren kontrolü bulanık mantık yöntemi ile geliştirilen kontrol algoritması ile sağlanmıştır. Tüm araç yapıları için, aracın güç sistemini temsil eden transfer fonksiyonları oluşturulmuştur. Araca etki eden yuvarlanma, ivme, aerodinamik ve yokuş direnç kuvvetleri modele dahil edilmiştir. İçten yanmalı motor modelinde1,8 litre `ZR-FXE` benzinli motora ait tork/devir ve özgül yakıt tüketimi haritası kullanılmıştır. Elektrik motor modelinde `Ashwoods/Elmo-D576` marka elektrik motorunun tork/devir ve verim haritasından faydalanılmıştır. Bütün araç yapılarında 7 ileri DCT şanzıman kullanılmıştır. Araçta 5 kWh enerji kapasiteli, liyum iyon batarya paketi kullanılmıştır. Lityum iyon batarya hücresinin karakteristik özelliklerinin şarj ve deşarj testleri yapılmış, eşdeğer devre yöntemi Rint metodu ile batarya modeli oluşturulmuştur. US06, FTP75, NEDC, EUDC sürüş çevrimleri için en düşük ortalama yakıt tüketimi değerlerinin bulanık mantık yöntemi ile kontrol edilen ön iletimli paralel hibrit araç yapısıyla 5,73, 4, 3,96 ve 4,18 L/100 km olarak elde edildiği belirlenmiştir. ECE15 sürüş çevriminde 3,62 L/100 km değeri ile seri hibrit araç yapısının en düşük ortalama yakıt tüketimine sahip olduğu tespit edilmiştir. Rejeneratif fren kullanımının en etkili olduğu ECE15 sürüş çevriminde, seri, ön iletimli paralel ve son iletimli paralel hibrit araç yapılarında sırasıyla % 14,22, % 11,5 ve % 9,95 oranında tasarruf sağladığı görülmüştür.

In this study, pre-transmission parallel hybrid, post-transmission parallel hybrid, serial hybrid and conventional vehicle structures were modeled in Matlab / SIMULINK environment. Average fuel consumption values for different driving cycles were obtained and compared. Power, gear step and regenerative brake control of parallel hybrid vehicle was provided by control algorithm developed by fuzzy logic method. For all vehicle structures, transfer functions representing the vehicle's power-train were established. Rolling, acceleration, aerodynamic and slope resistance forces acting on the vehicle were included in the model. The torque-rpm and specific fuel consumption map of the 1.8-liter R ZR-FXE `gasoline engine was used in the internal combustion engine model. In the electric motor model, torque / rpm and efficiency map of `Ashwoods / Elmo-D576` brand electric motor were used. 7-speed DCT transmission was used in all vehicle structures. The vehicle was equipped with a lithium ion battery pack with an energy capacity of 5 kWh. Charge and discharge tests were performed to determine the characteristics of the lithium-ion battery cell, and the battery model was created by the equivalent circuit method Rint method. It was determined that the lowest average fuel consumption values for US06, FTP75, NEDC, EUDC driving cycles were obtained as 5.73, 4, 3.96 and 4.18 L / 100 km with pre-transmission parallel hybrid vehicle controlled by fuzzy logic method. The lowest fuel consumption in the ECE15 driving cycle was determined to be 3.62 L / 100 km with series hybrid vehicle structure. In the ECE15 driving cycle, where regenerative braking is most effective, fuel saving percentages of 14.22%, 11.5% and 9.95% were achieved in series, pre-transmission parallel and post-transmission parallel hybrid vehicle structures respectively.