Riassunto analitico
La seguente tesi si propone come obiettivo quello di simulare il consumo energetico di un autobus ibrido urbano, utilizzando un modello sviluppato in Matlab/Simulink.Il modello è costituito dai principali componenti di un veicolo ibrido, come il motore a combustione interna, la macchina elettrica, il pacco batteria, la trasmissione automatica, il freno meccanico e la centralina di controllo dell’ibrido. Per ottenere un modello che simuli la realtà, sono stati aggiunti due blocchi in ambiente Simulink rappresentativi del comportamento di un pilota e della dinamica longitudinale del veicolo.
La velocità reale del veicolo è calcolata attraverso un approccio di tipo “forward” e viene confrontata con la velocità di riferimento data da un ciclo di guida noto, che in questo caso, è rappresentativo di un tragitto urbano. I risultati ottenuti, dipendono dal controllo ad anello chiuso della velocità che viene utilizzata per calcolare la coppia richiesta. L’utilizzo di questo tipo di approccio permette di ottenere modelli abbastanza realistici per simulare i consumi energetici ed utilizzabili per sviluppare diverse tipologie di strategie di controllo. In questo caso è stata utilizzata una strategia di controllo basata su regole.
Per quanto riguarda la trasmissione automatica, sono state considerate e confrontate diverse soluzioni.
L’obiettivo finale del modello è quello di dare una visione globale dei flussi energetici presenti durante diversi cicli di guida, in modo tale da poter ottimizzare il sistema veicolo ibrido nella sua interezza ed il dimensionamento del pacco batterie.
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Abstract
The aim of this thesis is to simulate the energy consumption of a hybrid urban bus by means of a Matlab/Simulink model. The model is composed by the most representative components of a hybrid vehicle, such as internal combustion engine, electric machine, battery pack, automatic transmission, mechanical braking and hybrid control unit. Two Simulink “blocks” for the pilot and the vehicle longitudinal dynamics respectively were also considered for the simulation.
The real vehicle speed is obtained by using a “forward approach”. This is in turn compared with the reference vehicle speed given by a known driving cycle, representing the speed profile of a typical urban journey. The results depend on the speed feedback loop that is used in the driver model for calculating the torque request. The physical causality approach makes the model sufficiently realistic in terms of energy consumption and appropriate for control strategies development. A rule-based solution was used for the hybrid control strategy. Moreover, considering the automatic transmission, different options have been investigated and compared.
The final goal of the model is to give a global view of the energy flows involved during different driving cycles thereby allowing the optimisation of the whole hybrid vehicle operations and the battery pack sizing.
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