بهبود مدیریت انرژی در خودروی هیبرید الکتریکی موازی به روش برنامه‌ریزی پویا با استفاده از مدل الکتریکی-گرمایی باتری

در این مقاله، روشی برای مدیریت انرژی آفلاین در خودروهای هیبرید الکتریکی با ساختار موازی پیشنهاد شده است. داشتن یک سیستم مدیریت انرژی مناسب برای تقسیم گشتاور موردنیاز بین موتورهای الکتریکی و درونسوز برای این خودروها ضروری است. باتری خودروهای هیبرید الکتریکی یکی از اساسی‌ترین اجزای این خودروها است. سلامت باتری تاثیر زیادی بر عملکرد کلی خودرو دارد، و میزان شارژ و دمای بالای باتری مهمترین عوامل تشدید فرسودگی آن می‌باشند. در اکثر مطالعات در بحث مدیریت انرژی، حالت شارژ باتری مهمترین متغیر آن و معمولاً تنها متغیر دینامیک سیستم است و دمای باتری برای سادگی ثابت در نظر گرفته می‌شود. در این مقاله ابتدا با استفاده از برنامه‌ریزی پویا و بدون در نظر گرفتن تغییرات دمای باتری، مدیریت انرژی یک خودوری هیبرید الکتریکی موازی انجام می‌شود. سپس با مدل‌سازی سیستم خنک کننده باتری خودرو، مدل خودرو به منظور مشاهده تغییرات دما بهبود داده شده و نشان داده می‌شود که ثابت در نظر گرفتن دمای باتری غیر عملی است. سپس با افزودن دمای باتری به عنوان متغیر حالت دوم به مسئله بهینه‌سازی، روشی برای مدیریت انرژی خودروهای هیبرید الکتریکی با کنترل محدوده تغییرات دمای باتری به همراه کنترل تغییرات حالت شارژ پیشنهاد می گردد. نتایج شبیه سازی بر روی مدل خودروی مورد مطالعه نشان می‌دهند که در روش پیشنهادی شارژ و دمای باتری بصورت همزمان کنترل شده و به این ترتیب در روش مدیریت انرژی پیشنهادی از افزایش کنترل‌نشده دمای باتری جلوگیری می‌شود و سرعت فرسودگی آن کاهش می‌یابد.

Improving the Energy Management of Parallel Hybrid Electric Vehicle by Dynamic Programming Using Electro-Thermal Model of Battery

In this paper, an offline energy management system (EMS) is proposed for parallel hybrid electric vehicles (HEVs). The proper energy management system is necessary for dividing torque between electrical motor and Internal Combustion Engine (ICE). The battery is a crucial component of hybrid electric vehicles and affects significantly the cost and the performance of the whole vehicle. The primary factors accelerating battery aging are high temperatures and high states of charge (SOC) of the battery. SOC is the most important state variable in EMS, and usually considered as the only dynamic variable in past researches, but the battery temperature is often considered to be constant for simplicity and the effects of EMS on the temperature variations are neglected. In this paper, first, dynamic programming is applied to a parallel HEV without considering variation of the temperature of the battery. Then, the model of battery is improved by modelling the cooling system to take into account temperature variations and show how neglecting thermal dynamics of the battery in EMS is impractical. Finally, by integrating the battery temperature as a state variable in the optimization problem, a new energy management strategy controlling variations of the battery temperature and SOC is proposed. The simulation results on tested vehicle show that in the proposed method charge and temperature of the battery is controlled so that the proposed EMS method prevents uncontrolled variations of the battery temperature and reduces the degradation rate of it.