Urban and extra-urban hybrid vehicles: a technological review

Pollution derived from transportation systems is a worldwide, timelier issue than ever. The abatement actions of harmful substances in the air are on the agenda and they are necessary today to safeguard our welfare and that of the planet. Environmental pollution in large cities is approximately 20% due to the transportation system. In addition, private traffic contributes greatly to city pollution. Further, “vehicle operating life” is most often exceeded and vehicle emissions do not comply with European antipollution standards. It becomes mandatory to find a solution that respects the environment and, realize an appropriate transportation service to the customers. New technologies related to hybrid –electric engines are making great strides in reducing emissions, and the funds allocated by public authorities should be addressed. In addition, the use (implementation) of new technologies is also convenient from an economic point of view. In fact, by implementing the use of hybrid vehicles, fuel consumption can be reduced. The different hybrid configurations presented refer to such a series architecture, developed by the researchers and Research and Development groups. Regarding energy flows, different strategy logic or vehicle management units have been illustrated. Various configurations and vehicles were studied by simulating different driving cycles, both European approval and homologation and customer ones (typically municipal and university). The simulations have provided guidance on the optimal proposed configuration and information on the component to be used

Modelling and control of hybrid electric vehicles (a comprehensive review)

The gradual decline in global oil reserves and presence of ever so stringent emissions rules around the world, have created an urgent need for the production of automobiles with improved fuel economy. HEVs (hybrid electric vehicles) have proved a viable option to guarantying improved fuel economy and reduced emissions.The fuel consumption benefits which can be realised when utilising HEV architecture are dependent on how much braking energy is regenerated, and how well the regenerated energy is utilized. The challenge in developing an HEV control strategy lies in the satisfaction of often conflicting control constraints involving fuel consumption, emissions and driveability without over-depleting the battery state of charge at the end of the defined driving cycle.To this effect, a number of power management strategies have been proposed in literature. This paper presents a comprehensive review of these literatures, focusing primarily on contributions in the aspect of parallel hybrid electric vehicle modelling and control. As part of this treatise, exploitable research gaps are also identified. This paper prides itself as a comprehensive reference for researchers in the field of hybrid electric vehicle development, control and optimization

Fuzzy Logic Controller for Parallel Plug-in Hybrid Vehicle

Hybrid electric vehicles combine two methods for propelling a vehicle. In a parallel hybrid vehicle, the two propulsion methods work in parallel to meet the total power demand. Among different combination of power sources, internal combustion engine and electric motor drive system are the most popular because of their availability and controllability. Plug-in hybrid vehicle is the latest version in hybrid vehicle family. In plug-in hybrid vehicle, battery is directly recharged from the electrical power grid and it can be used for a long distance with higher efficiency. Most of the hybrid vehicles on the road are parallel in nature and battery is recharged directly by the engine. If it is possible to convert existing hybrid vehicle into plug-in hybrid vehicle, it will lead to significant improvements in fuel economy and emissions.In this thesis, two fuzzy logic controllers have been developed for the energy management system of the hybrid vehicle. For the first controller, it is assumed that the vehicle will work like a plug-in hybrid vehicle. For the second controller it is assumed that the battery will always recharged by the engine. It is found that with the help of developed fuzzy logic controller, the plug-in hybrid vehicle can run up to 200 miles with high efficiency. Both controllers are developed and their performance is tested on the highly reliable vehicle modeling and simulation software AUTONOMIE. The main objective of developing the controllers is increasing the fuel economy of the vehicle. The results from the both developed controllers are compared with the default controller in AUTONOMIE in order to show performance improvements

Intelligent energy management in hybrid electric vehicles

The modelling and simulation approach is employed to develop an intelligent energy management system for hybrid electric vehicles. The aim is to optimize fuel consumption and reduce emissions. An analysis of the role of drivetrain, energy management control strategy and the associated impacts on the fuel consumption with combined wind/drag, slope, rolling, and accessories loads are included.<br /

Efficiency enhancement strategy implementation in hybrid electric vehicles using sliding mode control

Introduction. Hybrid electric vehicles are offering the most economically viable choices in today's automotive industry, providing best solutions for a very high fuel economy and low rate of emissions. The rapid progress and development of this industry has prompted progress of human beings from primitive level to a very high industrial society where mobility used to be a fundamental need. However, the use of large number of automobiles is causing serious damage to our environment and human life. At present most of the vehicles are relying on burning of hydrocarbons in order to achieve power of propulsion to drive wheels. Therefore, there is a need to employ clean and efficient vehicles like hybrid electric vehicles. Unfortunately, earlier control strategies of series hybrid electric vehicle fail to include load disturbances during the vehicle operation and some of the variations of the nonlinear parameters (e.g. stator’s leakage inductance, resistance of winding etc.). The novelty of the proposed work is based on designing and implementing two robust sliding mode controllers (SMCs) on series hybrid electric vehicle to improve efficiency in terms of both speed and torque respectively. The basic idea is to let the engine operate only when necessary keeping in view the state of charge of battery. Purpose. In proposed scheme, both performance of engine and generator is being controlled, one sliding mode controllers is controlling engine speed and the other one is controlling generator torque, and results are then compared using 1-SMC and 2-SMC’s. Method. The series hybrid electric vehicle powertrain considered in this work consists of a battery bank and an engine-generator set which is referred to as the auxiliary power unit, traction motor, and power electronic circuits to drive the generator and traction motor. The general strategy is based on the operation of the engine in its optimal efficiency region by considering the battery state of charge. Results .Mathematical models of engine and generator were taken into consideration in order to design sliding mode controllers both for engine speed and generator torque control. Vehicle was being tested on standard cycle. Results proved that, instead of using only one controller for engine speed, much better results are achieved by simultaneously using two sliding mode controllers, one controlling engine speed and other controlling generator torque.Вступ. Гібридні електромобілі пропонують найбільш економічно доцільний вибір у сучасній автомобільній промисловості, надаючи найкращі рішення для дуже високої економії палива та низького рівня викидів. Швидкий прогрес та розвиток цієї галузі підштовхнули людей до переходу від примітивного рівня до дуже високого індустріального суспільства, де мобільність була фундаментальною потребою. Однак використання великої кількості автомобілів завдає серйозної шкоди довкіллю та життю людини. Нині більшість транспортних засобів покладаються на спалювання вуглеводнів задля досягнення потужності руху на провідних колесах. Отже, необхідно використовувати чисті та ефективні транспортні засоби, такі як гібридні електромобілі. На жаль, раніше стратегії управління серійним гібридним електромобілем не враховували збурення навантаження під час роботи автомобіля і деякі зміни нелінійних параметрів (наприклад, індуктивність розсіювання статора, опір обмотки і т.д.). Новизна запропонованої роботи заснована на розробці та реалізації двох надійних контролерів ковзного режиму (SMC) на серійному гібридному електромобілі для підвищення ефективності з точки зору швидкості та моменту, що крутить, відповідно. Основна ідея полягає в тому, щоб дозволити двигуну працювати тільки тоді, коли це необхідно з урахуванням стану заряду акумулятора. Мета. У пропонованій схемі контролюються характеристики як двигуна, так і генератора, один контролер ковзного режиму регулює швидкість двигуна, а інший регулює крутний момент генератора, а потім результати порівнюються з використанням режимів 1-SMC і 2-SMC. Метод. Силова установка серійного гібридного електромобіля, що розглядається в даній роботі, складається з акумуляторної батареї та установки двигун-генератор, яка називається допоміжною силовою установкою, тяговим двигуном та силовими електронними схемами для приводу генератора та тягового двигуна. Загальна стратегія заснована на роботі двигуна в області оптимальної ефективності з урахуванням рівня заряду акумуляторної батареї. Результати. Математичні моделі двигуна та генератора були прийняті до уваги для розробки регуляторів ковзного режиму як для керування частотою обертання двигуна, так і для керування крутним моментом генератора. Транспортний засіб випробовувався за стандартним циклом. Результати показали, що замість використання лише одного регулятора частоти обертання двигуна набагато кращі результати досягаються при одночасному використанні двох регуляторів ковзного режиму, один з яких керує частотою обертання двигуна, а інший - моментом, що крутить, генератора

Enhancing Performance of Hybrid Electric Vehicle using Optimized Energy Management Methodology

The fuel consumption and the fuel management strategy (PMS) of the hybrid electric vehicle are closely linked (HEV). In this study, a hybrid power management technique and an adaptive neuro-fuzzy inference (ANFIS) method are established. Artificial intelligence represents a huge improvement in electricity management across different energy sources (AI). The main energy source of the hybrid power supply is a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), while its electrical storage devices are a battery bank and an ultracapacitor. The hybrid electric vehicle's power management strategy (PMS) and fuel consumption are closely related (HEV). In this paper, an adaptive neuro-fuzzy inference and hybrid power management strategy (ANFIS) approach is developed. A significant advance in electricity management across multiple energy sources is artificial intelligence (AI). The proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) serves as the primary energy source of the hybrid power supply, and the ultracapacitor and battery bank serve as its electrical storage components

Efficiency enhancement strategy implementation in hybrid electric vehicles using sliding mode control

Introduction. Hybrid electric vehicles are offering the most economically viable choices in today's automotive industry, providing best solutions for a very high fuel economy and low rate of emissions. The rapid progress and development of this industry has prompted progress of human beings from primitive level to a very high industrial society where mobility used to be a fundamental need. However, the use of large number of automobiles is causing serious damage to our environment and human life. At present most of the vehicles are relying on burning of hydrocarbons in order to achieve power of propulsion to drive wheels. Therefore, there is a need to employ clean and efficient vehicles like hybrid electric vehicles. Unfortunately, earlier control strategies of series hybrid electric vehicle fail to include load disturbances during the vehicle operation and some of the variations of the nonlinear parameters (e.g. stator’s leakage inductance, resistance of winding etc.). The novelty of the proposed work is based on designing and implementing two robust sliding mode controllers (SMCs) on series hybrid electric vehicle to improve efficiency in terms of both speed and torque respectively. The basic idea is to let the engine operate only when necessary keeping in view the state of charge of battery. Purpose. In proposed scheme, both performance of engine and generator is being controlled, one sliding mode controllers is controlling engine speed and the other one is controlling generator torque, and results are then compared using 1-SMC and 2-SMC’s. Method. The series hybrid electric vehicle powertrain considered in this work consists of a battery bank and an engine-generator set which is referred to as the auxiliary power unit, traction motor, and power electronic circuits to drive the generator and traction motor. The general strategy is based on the operation of the engine in its optimal efficiency region by considering the battery state of charge. Results .Mathematical models of engine and generator were taken into consideration in order to design sliding mode controllers both for engine speed and generator torque control. Vehicle was being tested on standard cycle. Results proved that, instead of using only one controller for engine speed, much better results are achieved by simultaneously using two sliding mode controllers, one controlling engine speed and other controlling generator torque.Вступ. Гібридні електромобілі пропонують найбільш економічно доцільний вибір у сучасній автомобільній промисловості, надаючи найкращі рішення для дуже високої економії палива та низького рівня викидів. Швидкий прогрес та розвиток цієї галузі підштовхнули людей до переходу від примітивного рівня до дуже високого індустріального суспільства, де мобільність була фундаментальною потребою. Однак використання великої кількості автомобілів завдає серйозної шкоди довкіллю та життю людини. Нині більшість транспортних засобів покладаються на спалювання вуглеводнів задля досягнення потужності руху на провідних колесах. Отже, необхідно використовувати чисті та ефективні транспортні засоби, такі як гібридні електромобілі. На жаль, раніше стратегії управління серійним гібридним електромобілем не враховували збурення навантаження під час роботи автомобіля і деякі зміни нелінійних параметрів (наприклад, індуктивність розсіювання статора, опір обмотки і т.д.). Новизна запропонованої роботи заснована на розробці та реалізації двох надійних контролерів ковзного режиму (SMC) на серійному гібридному електромобілі для підвищення ефективності з точки зору швидкості та моменту, що крутить, відповідно. Основна ідея полягає в тому, щоб дозволити двигуну працювати тільки тоді, коли це необхідно з урахуванням стану заряду акумулятора. Мета. У пропонованій схемі контролюються характеристики як двигуна, так і генератора, один контролер ковзного режиму регулює швидкість двигуна, а інший регулює крутний момент генератора, а потім результати порівнюються з використанням режимів 1-SMC і 2-SMC. Метод. Силова установка серійного гібридного електромобіля, що розглядається в даній роботі, складається з акумуляторної батареї та установки двигун-генератор, яка називається допоміжною силовою установкою, тяговим двигуном та силовими електронними схемами для приводу генератора та тягового двигуна. Загальна стратегія заснована на роботі двигуна в області оптимальної ефективності з урахуванням рівня заряду акумуляторної батареї. Результати. Математичні моделі двигуна та генератора були прийняті до уваги для розробки регуляторів ковзного режиму як для керування частотою обертання двигуна, так і для керування крутним моментом генератора. Транспортний засіб випробовувався за стандартним циклом. Результати показали, що замість використання лише одного регулятора частоти обертання двигуна набагато кращі результати досягаються при одночасному використанні двох регуляторів ковзного режиму, один з яких керує частотою обертання двигуна, а інший - моментом, що крутить, генератора

Study of HEV power management control strategy based on driving pattern recognition

In this work, an optimized HEV power management fuzzy control strategy is proposed with the aim to further improve the fuel efficiency of the rule-based control strategy and overcome the drawbacks of the conventional control strategies. The driving pattern recognition method is used to classify the driving condition into one of the driving patterns to select proper control algorithm. The dynamic programming solution is used to design the fuzzy control strategies for each driving pattern. The simulation results indicate that by adopting the proposed strategy the fuel efficiency of HEV is improved, especially under complex driving conditions

A study on look-ahead control and energy management strategies in hybrid electric vehicles

Fuel efficiency in a hybrid electric vehicle requires a fine balance between usage of combustion engine and battery power. Information about the geometry of the road and traffic ahead can have a great impact on optimized control and the power split between the main parts of a hybrid electric vehicle. This paper provides a survey on the existing methods of control and energy management emphasizing on those that consider the look-ahead road situation and trajectory information. Then it presents the future trends in the control and energy management of hybrid electric vehicles.<br /