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Holistic Optimization of Energy Consumption of a Hybrid Powertrain with an Equivalent Fuel Consumption Minimization Strategy Algorithm

  • This master thesis shows a holistic approach for the optimization of the energy management task for a plug-in hybrid electric vehicle. The ‘Equivalent Consumption Minimization Strategy’ (‘ECMS’) as a local optimal approach is implemented into an embedded controller and applied to a system simulation model in ‘GT-SUITE’, which integrates a hybrid drivetrain and the associated control structure with a thermal management model. Two modifications and one extension to the basic ‘equivalent consumption’ cost function are proposed for the favor of an unambiguous interpretation of the penalty factor term, an enhanced applicability of the ‘ECMS’ close to the battery state of charge limit and an effective applicability of the ‘EMCS’ to the thermal management task. All proposed modifications and extensions prove their applicability in the virtual test environment and recommend themselves for the utilization in further application areas, like the integration of exhaust aftertreatment system, the holistic evaluation of a fuel cell drivetrain or the holistic evaluation of a hybrid ship propulsion system.
  • Diese Masterarbeit zeigt einen ganzheitlichen Lösungsansatz zur Optimierung des Energiemanagements für ein Plug-in Hybridfahrzeug. Die ‚Equivalent Consumption Minimization Strategy‘ (‘ECMS’), der Klasse der lokal optimalen Steuerungsalgorithmen zugehörig, wird in einem eingebetteten Controller implementiert und auf ein Systemsimulationsmodell in der Software ‚GT-SUITE‘ angewendet, welches den hybriden Antriebstrang mit dem Thermomanagementsystem integriert. Es werden zwei Modifikationen und eine Erweiterung der zugrunde gelegten ‚äquivalenten Verbrauchs‘ Kostenfunktion vorgeschlagen zugunsten einer unmissverständlichen Interpretation des ‚Penalty Factor‘ Terms, einer verbesserten Anwendbarkeit der ‚ECMS‘ an der Kapazitätsgrenze der Batterie und einer effektiven Anwendbarkeit der ‚ECMS‘ für das Thermomanagement. Alle vorgeschlagenen Modifikationen und Erweiterungen erweisen sich in einer virtuellen Testumgebung als anwendbar und empfehlen sich für die Verwendung in weiteren Anwendungsbereichen, wie z.B. der Integration eines Abgasnachbehandlungssystems, der ganzheitlichen Bewertung eines Brennstoffzellenantriebs oder der ganzheitlichen Bewertung eines hybriden Schiffantriebsystems.

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Metadaten
Author:Michael Zagun
URN:urn:nbn:de:bsz:753-opus4-12643
Referee:Moritz Gretzschel
Advisor:Jonathan Zeman
Document Type:Master's Thesis
Language:English
Year of Completion:2020
Publishing Institution:Hochschule Esslingen
Granting Institution:Hochschule Esslingen
Date of final exam:2020/12/18
Release Date:2021/02/01
GND Keyword:Optimale Kontrolle; Hybridfahrzeug; Kraftstoffverbrauch; Kohlendioxidemission; Software-in-the-loop
Pagenumber:71
Institutes:Fakultäten
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeitenn
Open Access:frei verfügbar
Licence (German):License LogoVeröffentlichungsvertrag ohne Print-on-Demand