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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10271| Título: | Avaliação de estratégias de gerenciamento de energia em veículos de grande porte via programação dinâmica |
| Autor(es): | Bertoti, Elvis |
| Orientador(es): | Alegre, José Antonio Andrés Velásquez |
| Palavras-chave: | Indústria automobilística - Desenvolvimento Veículos elétricos - Conservação de energia Programação dinâmica Automobile industry and trade - Development Electric vehicles - Energy conservation Dynamic programming |
| Data do documento: | 18-Mar-2014 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | BERTOTI, Elvis. Avaliação de estratégias de gerenciamento de energia em veículos de grande porte via programação dinâmica. 2014. 105 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2014. |
| Resumo: | Devido a pressões econômicas, ambientais, políticas e sociais, a indústria automotiva defronta-se com um novo desafio no desenvolvimento da nova frota de veículos, uma drástica redução no consumo de combustível. Uma alternativa promissora é a aplicação de sistemas de propulsão alternativos como o a propulsão híbrida elétrica, a qual está se tornando viável não somente para veículos de uso pessoal, como também para aplicações em serviços pesados. Uma das tarefas críticas durante o desenvolvimento de um desses veículos é a implementação de um algoritmo capaz de prover a sinergia completa entre ambos os conversores de energia (motor de combustão interna e motor elétrico), seus respectivos armazenadores de energia, bem como outros subsistemas presentes no veículo, tais como freios e agregados. Simultaneamente, o programa, o qual é denominado Estratégia de Gerenciamento de Energia (EMS do inglês Energy Management Strategy), tem por objetivo reduzir ao máximo o consumo de combustível do veículo. Dada a imprevisibilidade de perfis reais de condução e as limitações da capacidade processamento do equipamento embutido no veículo, estratégias online são incapazes atingir a economia ideal de combustível. Por outro lado, o algoritmo pode ser afinado maneira que sua aplicação em rotas pré-especificadas garanta ganhos muito próximos ótimo global. de ao Uma das ferramentas que pode ser empregada para auxiliar no processo de afinação de uma EMS online é a Programação Dinâmica, a qual constitui um algoritmo de otimização global não embarcado que pode ser usado não somente para determinar o limite de economia de combustível para uma dada rota, como também para demonstrar padrões específicos que podem ser seguidos pelo engenheiro objetivando reduzir o consumo de combustível. Neste projeto a Programação Dinâmica (DP do inglês Dynamic Programming) foi implementada como uma função em Matlab e acoplada a um modelo dinâmico em Simulink desenvolvido no IKA em cooperação com a DAF Trucks e com a Universidade de Eindhofen na Holanda, o qual descreve o funcionamento de um caminhão protótipo. Para comprovar sua eficácia e determinar a influência dos parâmetros físicos e do algoritmo de otimização sobre os resultados, alguns exemplos de ciclos de condução foram criados e os resultados analisados. Além disso, três perfis de elevação reais foram também otimizados. No final, uma estratégia de gerenciamento de energia simplificada foi criada por meio de padrões extraídos dos resultados dados pela DP com intuito de ilustrar a aplicação desta potente ferramenta. |
| Abstract: | Due to economic, environmental, political and social pressings, the automotive industry faces a new challenge in the development of the future fleet of vehicles, namely a severe improvement in fuel efficiency. One of the promising alternatives is the implementation of alternative propulsion systems such as the hybrid electric propulsion, which is becoming viable not only for personal vehicles, but also for heavy duty applications. One of the critical tasks during the design of such a vehicle is the implementation of an algorithm capable of providing the synergy between both energy converters (internal combustion engine and electric motor), their respective energy storage systems and other subsystems present in the vehicle, such as brakes and auxiliaries. Simultaneously, the program, which is called the Energy Management Strategy, has the objective of improving fuel economy at its maximum potential. Given the unpredictability of real drive cycles and the limitations of the vehicle processor, online strategies are not able to achieve the ideal fuel economy of a specified road. On the other hand, the algorithm can be tuned in a way that its usage for determined paths ensures gains much closer to the global optimum. One of the tools that can be employed to assist the tuning procedure of an online EMS is the Dynamic Programming, which is an offline global optimization algorithm that can be used not only to determine the fuel economy limit of a given path, but also to show patterns that can be followed by the designer to improve fuel consumption. In this project the dynamic programming was implemented as a Matlab function and coupled with a Simulink model provided by IKA of a research truck developed in cooperation with DAF and the Eindhoven University in the Netherlands. To test its efficacy and to determine the influence of both optimization and physical parameters over its results, some test drive cycles were created and optimized and their results analysed. Furthermore, three real elevation profiles were also optimized. Finally, a sample online EMS based on patterns extracted from the DP optimizations was developed to illustrate the application of this powerful tool. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10271 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
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