Hibrid Taşıtlarda Seyir Çevrimine Göre Yakıt Tüketimi Ve Emisyonların Optimizasyonu

Abstract

Yapılan çalışmada ilk olarak Matlab Simulink ortamında bir hafif ticari hibrid elektrikli taşıt modeli oluşturulmuş ve geriye dönük hesaplama yöntemi esas alınarak aracın simülasyonu yapılmıştır. İçten yanmalı motorun boşta durdurulması ve yalnızca rejeneratif frenleme enerjisinin kullanılması şeklinde iki stratejinin uygulanmasının ardından, temel olarak yakıt tüketimini azaltmayı amaçlayan kural tabanlı kontrol stratejisi geliştirilmiştir. Son olarak uygulanan strateji ise dinamik kontrol stratejisidir. Dinamik kontrol stratejisi, kural tabanlı kontrol stratejisinden farklı olarak, belirlenen hedeflere göre emisyon ve yakıt tüketimi değerlerini ağırlıklandırmakta ve sistem için en uygun çalışma noktasını tespit etmektedir. Daha sonra bu stratejiler Yeni Avrupa Birliği, Japon 10 – 15 ve FTP 75 sürüş çevrimlerinde simüle edilerek yakıt tüketimi ve emisyonlara etkileri araştırılmıştır. Uygulanan içten yanmalı motorun boşta durdurulması stratejisi, dur-kalkın çok yapıldığı şehir içi sürüş şartlarında etkili olmuştur. Rejeneratif frenleme enerjisinin kullanımı ile en düşük % 11 yakıt tasarrufu sağlanmıştır. Kural tabanlı kontrol stratejisi ile ortalama % 13 oranında yakıt tasarrufu sağlanmıştır. Dinamik kontrol stratejisinin ise özellikle NOx emisyonlarının azaltılmasında etkili olduğu ve ayrıca kural tabanlı stratejiye göre farklı sürüş şartlarına daha iyi uyum sağladığı görülmüştür. Ayrıca uygulanan stratejiler karmaşıklaştıkça sistem maliyeti hızla artmakta olduğu fakat sağlanan yakıt ekonomisinin neredeyse sabit kaldığı görülmüştür.

The first part of this study focuses on modeling of light duty hybrid electric vehicle and simulating the vehicle by using ‘backward facing’ method. After applying automatic start – stop strategy and regenerative braking energy strategy, rule-based control strategy aiming to minimize fuel consumption was developed. The last strategy used in this study is dynamic control strategy. Unlike rule based control strategy, dynamic control strategy aims to minimize fuel consumption and emission values depending on defined parameters and determines the best engine operation point. These strategies were later simulated in European Union, Japan 10-15 and FTP 75 drive cycles to examine the effect of strategy on fuel consumption and emission factors. The automatic start – stop strategy applied in the study is effective especially in urban driving conditions. With using regenerative breaking energy, fuel consumption is reduced at least 11 %. Rule based control strategy provides an average of 13 % fuel saving. It has been observed that dynamic control strategy is especially effective on reduction of NOx emissions and more adaptive to different driving conditons compared to rule based control strategy. Furhermore, as the control strategy becomes more complex, system price rises gradually but the fuel economy remains nearly constant.