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Improving mission specific hybrid vehicle energy management control systems

by Olivier Proulx




Institution: McGill University
Department: Department of Mechanical Engineering
Degree: M. Eng.
Year: 2015
Keywords: Engineering - Mechanical
Record ID: 2059211
Full text PDF: http://digitool.library.mcgill.ca/thesisfile130287.pdf


Abstract

With the onset of global warming and the contribution of transportation to the problem, fuel consumption for light duty vehicles has become a major issue. Improving fuel consumption is an important aspect that has the potential of greatly reducing the effects of light duty vehicles on the environment. Hybrid and Plug-In Hybrid vehicles provide a good solution for improving the fuel consumption of light duty vehicles by combining the benefits of zero-emissions electric vehicles with the range capacity of traditional vehicles. This thesis explores the possible fuel consumption improvements that become possible if a driver provides route information to a series hybrid vehicle. This work focuses on battery electric series hybrid vehicles where the vehicle can be used with the electric powertrain only and where the gasoline engine comes on to extend the driveable range.A novel simulation based (SBA) energy management control strategy was developed in order to optimize the time, torque and speed setpoints needed to provide enough energy to complete a drive cycle. This algorithm was tested on a computer model of the Chevrolet Volt, a production power split hybrid vehicle. The drive cycles used to test the algorithm were a mix of standard EPA drive cycles and real world drive cycles. The overall results demonstrate that there are possible fuel consumption improvements using such an algorithm. Real world implementation challenges are also discussed. The research performed in this thesis was performed at CrossChasm Technologies under the Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT) Industrial Innovation Scholarship (IIS). Avec l'apparition du réchauffement climatique et de la contribution des transports au problème, la consommation de carburant des véhicules légers est devenu un enjeu majeur. L'amélioration de la consommation de carburant est un aspect important qui a le potentiel de réduire considérablement les effets néfastes des véhicules légers sur l'environnement. Les véhicules hybrides offrent une solution potentielle pour améliorer la consommation de carburant des véhicules légers en combinant les avantages d'un véhicule électrique avec la capacité des véhicules traditionnels. Cette thèse explore les améliorations possibles de la consommation de carburant si un conducteur fournit des informations sur l'itinéraire à un véhicule hybride. Un algorithme de contrôle pour la gestion d'énergie basée sur une simulation (SBA) a été développé afin d'optimiser le temps, la couple et les consignes de vitesse nécessaires pour fournir suffisamment d'énergie pour terminer un cycle de conduite. Cet algorithme a été testé sur un modèle informatique de la Chevrolet Volt, un véhicule hybride en production. Les cycles de conduites utilisés pour tester l'algorithme étaient un mélange de cycles EPA standards et cycles réels. Les résultats démontrent que des améliorations de la consommation de carburant sont possibles en utilisant un tel algorithme. Les défis de mise en œuvre dans le monde réel sont également…