Метод оценки требований к гибридным электрическим трансмиссиям на основе анализа траекторий движения транспортного средства с использованием данных GPS и акселерометра

  • Суан Чунг [Trung Tran] Чан [Xuan]
  • Егор [Egor] Сергеевич [S.] Кулик [Kulik]
  • Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Анучин [Anuchin]
Ключевые слова: оптимизация трансмиссии, механическая модель, гибридный электрический транспорт, GPS-трек

Аннотация

Представлен метод оценки требований к гибридным электрическим трансмиссиям. Оценка эффективности транспортного средства основана на применении стандартных циклов движения, разработанных для определенных условий. Однако, циклы часто критикуются за вид кривой скорости, так как предлагаемые ими ускорения сильно отличаются от реального поведения транспортного средства, управляемого водителем. Таким образом, стандартные циклы движения не позволяют правильно оптимизировать трансмиссию, поскольку не соответствуют реальной траектории движения транспортного средства и, как результат, получается несоответствие реального расхода топлива/заряда заявленному. Для эффективной оптимизации трансмиссии, на этапе проектирования, следует учитывать точную циклограмму движения транспортного средства, что тре6ует получения точных данных по траектории движения. Предложенный метод, основанный на анализе данных GPS-трека транспортного средства и данных акселерометра, предоставляет данные по тангенциальному и нормальному ускорениям, углу наклона профиля дороги, значению мгновенной мощности на всем протяжении маршрута. Использован алгоритм для устранения ошибки накопления, возникающей при интегрировании данных акселерометра, с помощью интерполированной траектории GPS. Для оценки необходимого тягового усилия и мощности на валу двигателя, разработана механическая модель транспортного средства. Данные, полученные с использованием описанного метода, позволяют моделировать и оптимизировать параметры гибридных и электрических трансмиссий.

Сведения об авторах

Суан Чунг [Trung Tran] Чан [Xuan]

Место работы

кафедра Автоматизированного электропривода НИУ «МЭИ»

Должность

аспирант

Егор [Egor] Сергеевич [S.] Кулик [Kulik]

Место работы

кафедра Автоматизированного электропривода НИУ «МЭИ»

Должность

студент

Алексей [Aleksey] Сергеевич [S.] Анучин [Anuchin]

Учёная степень:

кандидат технических наук

Место работы

кафедра Автоматизированного электропривода НИУ «МЭИ»

Должность

зав. кафедрой

Литература

1. U.S. Department of Energy. Energy Information Administration, Alternative Fuels Data Center [Электрон. ресурc] www.afdc.energy.gov/data (дата обращения 03.04.2017).

2. Moore T.C. Tools and Strategies for Hybrid-electric Drive System Optimization. SAE International Warrendale: SAE Tech. Paper Series, 1996.

3. Desai C., Williamson S.S. Optimal Design of a Parallel Hybrid Electric Vehicle Using Multi-objective Genetic Algorithms // Proc. IEEE VPPC. Dearborn, 2009. Pp. 871—876.

4. Shim B.J., Park K.S., Koo J.M., Jin S.H. Work and Speed Based Engine Operation Condition Analysis for New European Driving Cycle (NEDC) // J. Mechanical Sci. and Tech. 2014. V. 28. No. 2. Pp. 755—761.

5. Hillol R.K., McGordon A., Jennings P.A. A Generalized Powertrain Design Optimization Methodology to Reduce Fuel Economy Variability in Hybrid Electric Vehicles // IEEE Trans. on Vehicular Tech. 2014. V. 63. No. 3. Pp. 1055—1070.

6. Naxin C., Fengxia L., Jian W., Xiaoxia W. Optimization of HEV Energy Management Strategy Based on Driving Cycle Modeling // Proc. 34th Chinese Control Conf. 2015. Pp. 7983—7987.

7. Wallace B. e. a. Measurement of Vehicle Acceleration in Studies of Older Drivers from GPS Position and OBDII Velocity Sensors // Proc IEEE Intern. Symp. Medical Meas. and Appl. 2015. Pp. 391—396.

8. Beauregard S. Omnidirectional Pedestrian Navigation for First Responders // Proc. 4th Workshop on Positioning, Navigation and Communication. 2007. Pp. 33—36.

9. Mahony R., Hamel T., Pflimlin J.-M. Nonlinear Complementary Filters on the Special Orthogonal Group. Automatic Control // IEEE Trans. 2008. V. 53 (5). Pp. 1203 —1218.

10. Yong-xiang Zhang. A Method of Resolving Gyro Zero Drift in Electronic Stabilization System // Proc. Intern. Conf. Computer and Automation Eng. 2009.

11. Тарасик В.П. Теория движения автомобилей. СПб.: БХВ – Петербург, 2006.

12. Sachidananda Sen, Shouvik Chakraborty, Ashoke Sutradhar. Estimation of Tire Slip-angles for Vehicle Stability Control Using Kalman Filtering Approach// Proc. Intern. Conf. Energy, Power and Environment: Towards Sustainable Growth. 2015.
---
Для цитирования: Чан Суан Чунг, Кулик Е.С., Анучин А.С. Метод оценки требований к гибридным электрическим трансмиссиям на основе анализа траекторий движения транспортного средства с использованием данных GPS и акселерометра // Вестник МЭИ. 2018. № 3. С. 73—79. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-3-73-79.
#
1. U.S. Department of Energy. Energy Information Administration, Alternative Fuels Data Center [Электрон. ресурc] www.afdc.energy.gov/data (дата обращения 03.04.2017).

2. Moore T.C. Tools and Strategies for Hybrid-electric Drive System Optimization. SAE International Warrendale: SAE Tech. Paper Series, 1996.

3. Desai C., Williamson S.S. Optimal Design of a Parallel Hybrid Electric Vehicle Using Multi-objective Genetic Algorithms // Proc. IEEE VPPC. Dearborn, 2009. Pp. 871—876.

4. Shim B.J., Park K.S., Koo J.M., Jin S.H. Work and Speed Based Engine Operation Condition Analysis for New European Driving Cycle (NEDC) // J. Mechanical Sci. and Tech. 2014. V. 28. No. 2. Pp. 755—761.

5. Hillol R.K., McGordon A., Jennings P.A. A Generalized Powertrain Design Optimization Methodology to Reduce Fuel Economy Variability in Hybrid Electric Vehicles // IEEE Trans. on Vehicular Tech. 2014. V. 63. No. 3. Pp. 1055—1070.

6. Naxin C., Fengxia L., Jian W., Xiaoxia W. Optimization of HEV Energy Management Strategy Based on Driving Cycle Modeling // Proc. 34th Chinese Control Conf. 2015. Pp. 7983—7987.

7. Wallace B. e. a. Measurement of Vehicle Acceleration in Studies of Older Drivers from GPS Position and OBDII Velocity Sensors // Proc IEEE Intern. Symp. Medical Meas. and Appl. 2015. Pp. 391—396.

8. Beauregard S. Omnidirectional Pedestrian Navigation for First Responders // Proc. 4th Workshop on Positioning, Navigation and Communication. 2007. Pp. 33—36.

9. Mahony R., Hamel T., Pflimlin J.-M. Nonlinear Complementary Filters on the Special Orthogonal Group. Automatic Control // IEEE Trans. 2008. V. 53 (5). Pp. 1203 —1218.

10. Yong-xiang Zhang. A Method of Resolving Gyro Zero Drift in Electronic Stabilization System // Proc. Intern. Conf. Computer and Automation Eng. 2009.

11. Tarasik V.P. Teoriya Dvizheniya Avtomobiley. SPb.: BHV – Peterburg, 2006. (in Russian).

12. Sachidananda Sen, Shouvik Chakraborty, Ashoke Sutradhar. Estimation of Tire Slip-angles for Vehicle Stability Control Using Kalman Filtering Approach// Proc. Intern. Conf. Energy, Power and Environment: Towards Sustainable Growth. 2015.
---
For citation: Xuan Trung Tran, Kulik E.S., Anuchin A.S. A Method for Estimating the Requirements for Hybrid Electric Powertrains through Analyzing the Vehicle Trajectory Based on GPS and Accelerometer Readings. MPEI Vestnik. 2018;3:73—79. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2018-3-73-79.
Опубликован
2018-06-01
Раздел
Электротехника (05.09.00)