Optimal energihantering för parallellhybridfordon via dynamisk programmering

Abstract

In this thesis, two optimal control problems for the control of hybrid electric vehicles are formulated. The first is general formulation where both velocity and state of charge can vary. The second is a formulation where the velocity is prespecified and therefore only the state of charge can vary. The first formulation takes significantly more time to solve with dynamic programming than the second formulation. For the most hilly drive cycle that was evaluated, 4:45 % fuel savings were obtained by using the general formulation over the formulation with prespecified velocity. For the least hilly cycle, this number dropped to 1:75%. When the lowest admissible velocity was lowered from 75 to 70 km/h, fuel savings of 0:52 % were obtained. From 80 to 70 km/h, the number increased to 1:92 %. In conclusion, if dynamic programming is to be implemented in real time on a hybrid electric vehicle the fuel savings for hilly roads where a low minimal velocity is allowed are potentially much greater than when using prespecifued velocity. However, for less hilly roads and where the velocity is not allowed to vary as much, it might be more beneficial in terms of fuel consumption to use the formulation with prespecified velocity and include abilities such as gear shifting or switching the engine on or off.I denna avhandling formuleras två optimala styrningsproblem för reglering av hybridelektriska fordon. I den första, mer generella, formuleringen kan både hastighet och batteriladdning variera. I den andra formuleringen är hastigheten specifierad i förväg and därmed kan endast batteriladdningen variera fritt. Den första formuleringen tar betydligt längre tid att lösa med dynamisk programmering än den andra formuleringen. Av dem utvärderade körcyklerna gav den som var mest kuperade bränslebesparingar på 4:45 % om den löstes med den generella formuleringen istället för den där hastigheten är specifierad i förväg. När den lägsta tillåtna hastigheten sänktes från 75 till 70 km/h sparades 0:52 % bränsle. Däremot, om den lägsta tillåtna hastigheten sänktes från 80 till 70 km/h ökade besparingen till 1:92 %. Sammanfattningsvis, om dynamisk programmering ska implementras i realtid på ett hybridelektriskt fordon så är dem potentiella bränslebesparingarna betydligt högre om vägen är väldigt kuperad och en låg lägsta hastighet tillåts för den generella formuleringen än om formuleringen med hastighet specifierad på förhand väljs. Därmed, för vägar som inte är lika kuperade och där hastigheten inte tillåts att variera mycket kan, potentiellt, högre bränslebesparingar uppnås om formuleringen med förspecifierad hastighet väljs och förmågan att växla alternativt stänga av eller på motorn inkluderas