Hibrid elektrikli araçlarda bulanık mantık tabanlı enerji yönetimi

Abstract

Dünya üzerinde petrol rezervlerinin gün geçtikçe tükenmesi ve hava kirliliği gibi nedenler konvansiyonel tahrik sistemlerine alternatif olarak hibrid tahrik sistemlerinin gelişmesine sebep olmuştur. Hibrid elektrikli araçlarda, yakıt tüketimi ve egzoz emisyonlarında iyileştirme yapabilmenin en önemli yollarından biri tahrik elemanları arasındaki yük paylaşımını denetleyen kontrol sisteminden, dolayısıyla enerji yönetim stratejilerinden geçer. Bu nedenle hibrid elektrikli araçlarda enerji yönetim stratejileri, araç verimliliği üzerinde önemli rol oynamaktadır. Enerji yönetim stratejilerinin doğru belirlenmesi ile yakıt tüketimi ve egzoz emisyonlarında ciddi iyileştirmeler yapmak mümkündür. Bu tez çalışmasında iki ayrı bulanık mantık kural tabanlı enerji yönetim stratejisi tasarlanarak bir paralel hibrid elektrikli aracın enerji yönetim simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen simülasyon çıktıları, simülasyon platformu olarak kullanılan ADVISOR tarafından önerilen bulanık mantık kural tabanlı enerji yönetim stratejisi sonuçları ile karşılaştırılarak tasarlanan stratejilerin etkinlikleri gözlemlenmiştir. İlk strateji, Strateji-A olarak isimlendirilmiştir. Strateji-A, yakıt tüketimi ve egzoz emisyonlarının düşürülmesinin yanı sıra batarya şarjlılık oranının korunmasını hedef alarak tasarlanmıştır. Simülasyon sonuçlarına bakıldığında yakıt tüketiminde referans şehir içi sürüş çevriminde hem yakıt tüketimi hem batarya şarjlılığı açısından hedefe ulaşıldığı görülürken şehirler arası çevrimde yakıt tüketimi azaltılmış fakat batarya şarjlılık oranı korunamamıştır. Bu durum, stratejilere ait kural tabanının sürüş çevrimine göre ayrıca optimize edilmesi gerekliliğini ortaya koymuştur. İkinci strateji, Strateji-B olarak isimlendirilmiştir. Strateji-B, tüm çevrimlerde yakıt tüketimi ve egzoz emisyonlarınının azaltılması hedeflenerek tasarlanmıştır. Simülasyon sonuçların bakıldığında hedeflere ulaşıldığı görülmüştür. Simülasyon çıktıları, enerji yönetim stratejilerinin doğru belirlenmesinin enerji verimliliği dolayısıyla hibrid elektrikli aracın genel verimliliği açısından ne denli önemli olduğunu ortaya koymuştur.

The world's oil reserves are depleted day by day and causes such as air pollution have led to the development of hybrid drive systems as an alternative to conventional drive systems. One of the most important way to reduce fuel consumption and exhaust emissions in hybrid electric vehicles is through the control system, which controls load – leveling between drivetrain components and energy management strategies. Therefore, energy management strategies in hybrid electric vehicles play an important role in the efficiency of vehicle. With the correct determination of energy management strategies, it is possible to make significant improvements in fuel consumption and exhaust emissions. In this thesis, two fuzzy logic rules based energy management strategies were designed then energy management simulations of a parallel hybrid electric vehicle were performed. The results of the simulations were compared with the results of the fuzzy logic based energy management strategy proposed by ADVISOR which is used as the simulation platform. The first strategy is called Strategy-A. The Strategy-A is designed to reduce fuel consumption and exhaust emissions, as well as protect the battery charge rate. When the simulation results are compared, the fuel consumption in the reference city driving cycle has been achieved in terms of both fuel consumption and battery charge, and the fuel consumption in the highway driving cycle has been reduced but the battery charge rate has been reduced. This has revealed the need to optimize the rule base for the strategies according to the driving cycle. The second strategy is called Strategy-B. Strategy-B is designed to reduce fuel consumption and exhaust emissions in all driving cycles. Looking at the simulation results when the targets have been met. The simulation results show us how important the correct determination of energy management strategies is in terms of energy efficiency and the overall efficiency of the hybrid electric vehicle.