4. Informationskällor
Kartor: Uppdaterat kartmaterial
GPS,Galileo:
med bl.a. höjdinformation
Används ännu ej för att
Kommunikation styra drivlinan.
mellan fordon. Förbättrad precision
kommer möjliggöra
Komplement till RDS- RDS-TMC, bättre stopp/start och
TMC för optimalt För optimalt växlingar.
vägval vägval ur
emissions-
synpunkt
Lagring av färddata
för förare/fordon
Mönsteridentifering
eller nedladdning av
Radar med lång räckvidd – Används för Radar med kort räckvidd (<10m) – trippdata.
t.ex. automatisk farthållning utvecklat för säkerhetsapplikationer.
Kan användas för att bedöma
trafikintensitet
5.
6. Simulering av konventionella drivlinor
Luftkonditionering i buss och lastbil
• Mycket liten vinst för tung lastbil
• 1 % bränslebesparing för buss i varmt klimat
Kylsystem
• 1.3-1.5 % lägre bränsleförbrukning
Regenerering av partikelfilter
• Bränsleförbrukningen för regenereringen kan reduceras
med ~20 %
Andra tillämpningar
Minskning av ljudemissioner
Bromsvalsstrategier
Förändringar av chassits höjd
On-Board Diagnostics (OBD)
7. Modell av dieselhybridfordon
Parallellhybridfordon har studerats
vid Chalmers och Volvo
Möjligt att köra fordonet i elektrisk
mode korta sträckor
Förbränningsmotorn är nedskalad
jämfört med en konventionell
drivlina (5-7 liter istället för 9 liter)
8. Minskning av NOx emissioner från motorn
Studien påbörjades av Maja Winstrand, Chalmers
Fokus på NOx-emissioner från motorn, skapade NOx
emissionsmodeller i Matlab/Simulink
Förväntade minskningar i NOx-emissioner från både stationära
och transienta lastfall genom förändringar i momentfördelning
mellan elmotorn och förbränningsmotorn
Resultat Endast marginella förbättringar av NOx-emissionerna
från motorn
Fortsatt arbete genom Nikolce Murgovski
Implementera optimeringsrutiner i simuleringssystemet, utgår till
att börja med från stationära motormappar
9. Minskning av bränsleförbrukning och
NOx-emissioner för parallellhybridfordon
med hjälp av omvärldsinformation
Potential fuel savings by using information enabled control in a hybrid diesel-electric bus
Magnus Nilsson & Eric Manderstedt
Hybrid Powertrain Control
A Predictive Real-time Energy Management System for a Parallel Hybrid Electric Vehicle
Thomas Lundberg & Joakim Persson
Optimized fuel economy and NOX emissions for a hybrid vehicle
Erik Botö & Karl Eberth
10. Potential för bränslebesparing
Beräkna den optimala momentfördelningen mellan
förbränningsmotorn och elmaskinen med hjälp av dynamisk
programmering
Undersöka potentialen för bränslebesparing som funktion av av
• Momentfördelning
• Växelval
• Begränsningar i horisonten för förhandsinformationen
• Val av elektrisk maskin och batterier
• Olika körcykler
11. Modellering av parallellhybrid
Kritiska komponenter i simuleringarna
• Förbränningsmotor
• Elmaskin
• Batterier
• Växellåda
12. Ursprunglig reglerstrategi
Maximalt tillgänglig energi tas upp vid inbromsning
Elmaskinen stöttar förbränningsmotorn när föraren begär mer
moment än vad som finns tillgängligt från förbränningsmotorn
I övriga fall så styrs momentet från och till elmaskinen av
laddningsnivån (SoC) i batteriet
13. Implementering
Enbart momentfördelning
Inga förändringar i växelval eller tillfällen för stänga av/slå på motor
• Snabb
• Möjligt att undersöka olika hårdvarukonfigurationer, detaljkunskap kring
förhandsinformationen
Momentfördelning, växelval, stopp/start av motor
• Långsam
• Mer realistisk bedömning av bränslebesparingspotential
14. Resultat – Momentfördelning
Original
Enbart momentfördelning
är inkluderad i
optimeringen
3.5 % bränslebesparing
jämfört med ursprungliga
strategin
Både förbränningsmotorn
och elmaskinen arbetar i
lastpunkter med högre
verkningsgrad
Det totala energiflödet
genom elmaskinen är
oförändrat
15. Resultat – inkl. växelval & stopp/start
Växelval och
Original avstängningstillfällen för
förbränningsmotorn är
inkluderade i optimeringen.
13.2% lägre
bränsleförbrukning än i
originalsimuleringarna
Energiflöde genom
elmaskinen
• 90 MJ, Optimal
• 142 MJ, Original
Möjligheten att välja annan
växel ökar möjligheten att nå
hög verkningsgrad i
förbränningsmotorn
Många driftspunktsområden
undviks helt
Nästan ingen tomgång
16. Resultat – Krav på förhandsinformation
Bränsleförbruknings-
besparing som funktion
Original fuel consumption av längden på
förhandsinformationen
30 s ~0 %
60 s 1.5 %
90 s 2.5 %
120 s 2.9 %
(Hela cykeln 3.5 %)
17. Minimering av NOx-emissioner
Emissionlagkrav – Tunga fordon
On Road US
PM On Road EU
(g/kWh)
On Road Japan
0.15
EU-II 95/96
US’04
0.10
EU-III 00/01
0.05
0.02
Japan NLT 05
SCR
EU-IV 05/06
US’07
EU-VI 13/14 (?) 2.0 EU-V 08/09 3.5 5.0 NOx (g/kWh)
~ Off-road ‘14 ~ Off-road ‘11
US’10 7.0
18. Minimering av NOx emissioner
Minimering av NOX emissionerna genom
• Val av lastpunkter med lägre motoremissioner
• Höj verkningsgraden på SCR-efterbehandlingssystemet
(Selective Catalytic Reduction)
Verkningsgraden på efterbehandlingssystemet är funktion av
Katalysatortemperaturen
• (börjar fungera vid ~200° bra omsättning över ~250°
C, C)
Avgasflödet genom katalysatorn
NOx-koncentration i avgaserna och urea-dosering
19. Höjning av verkningsgraden i SCR-katalysatorn
Höj katalysatortemperaturen i optimeringen!
Huvudsakliga effekter
• Mindre tomgångskörning mindre avkylning av katalysatorn
• Välj driftpunkter med högre avgastemperatur från motorn
20. NOX emissioner
70% lägre NOx-emissioner för optimerad styrning av drivlinan
NOx emissions (engine)
400
ISAM
300
DP
NO [g]
200 Ut från motorn
x
100
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Time [s]
NOx emissions (tailpipe)
200
ISAM
150
DP
original -70 % Efter
NO [g]
100
x
katalysatorn
50 optimerad
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Time [s]
21. Temperatur i katalysatorn
Catalyst substrate temperature
350
300 optimerad
250
Temperature [°C]
200
original
150
100
ISAM
50 DP
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Time [s]
23. Resultat av uppdaterad reglerstrategi
NOx emissions (tailpipe)
200
ISAM ISAM: Ursprunglig reglerstrategi
A-RTC A-RTC: Uppdaterad reglerstrategi
DP DP: Optimal styrning
150
NO [g]
100
x
50
0
1000 2000 3000 4000
Time [s]
24. Jämförelse av katalysatortemperatur
Catalyst substrate temperature
350
300
250
Temperature [°C]
200
150
100 ISAM
A-RTC
50 DP
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Time [s]
25. Sammanfattning
Stor potential att för låg extra kostnad reducera
bränsleförbrukning och reglerade emissioner med hjälp av
förhandsinformation
Störst potential för hybriddrivlinor, där det finns möjlighet att
lagra större mängder energi
Såväl introduktionen av kommersiella hybridfordon som
ökad tillgänglighet på förhandsinformation gör att man kan
förvänta sig produkter inom 5 år
Highly Automated Vehicles for Intelligent Transport
www.haveit-eu.org
