Design and Evaluation of Energy Management using Map-Based ECMS for the PHEV Benchmark

Conception et évaluation de la gestion de l’énergie en utilisant l’ECMS (Stratégie de Minimisation de la consommation équivalente) basée sur des cartes, afin de tester les véhicules hybrides électriques rechargeables

Vehicular Systems, Dept. of Electrical Engineering, Linköping University, SE-581 83 Linköping – Sweden
e-mail: marsi@isy.liu.se - larer@isy.liu.se

^* Corresponding author

Abstract

Plug-in Hybrid Electric Vehicles (PHEV) provide a promising way of achieving the benefits of the electric vehicle without being limited by the electric range, but they increase the importance of the supervisory control to fully utilize the potential of the powertrain. The winning contribution in the PHEV Benchmark organized by IFP Energies nouvelles is described and evaluated. The control is an adaptive strategy based on a map-based Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS) approach, developed and implemented in the simulator provided for the PHEV Benchmark. The implemented control strives to be as blended as possible, whilst still ensuring that all electric energy is used in the driving mission. The controller is adaptive to reduce the importance of correct initial values, but since the initial values affect the consumption, a method is developed to estimate the optimal initial value for the controller based on driving cycle information. This works well for most driving cycles with promising consumption results. The controller performs well in the benchmark; however, the driving cycles used show potential for improvement. A robustness built into the controller affects the consumption more than necessary, and in the case of altitude variations the control does not make use of all the energy available. The control is therefore extended to also make use of topography information that could be provided by a GPS which shows a potential further decrease in fuel consumption.

Résumé

Les véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicles) représentent un moyen prometteur d’obtenir les avantages des véhicules électriques, sans être limités par les problèmes d’autonomie, mais ils augmentent l’importance de la supervision énergétique, afin d’exploiter pleinement le potentiel du groupe motopropulseur. La contribution gagnante au benchmark PHEV, organisé par IFP Energies nouvelles, est décrite et évaluée ici. Le contrôle est réalisé par le biais d’une stratégie adaptative basée sur une approche ECMS (Equivalent Consumption Minimization Strategy, stratégie de minimisation de la consommation équivalente) à base de cartographies, développée et mise en application dans le simulateur fourni pour le benchmark PHEV. Le contrôle mis en œuvre s’efforce d’être aussi proche que possible d’une stratégie « blended », tout en s’assurant que toute l’énergie électrique est utilisée dans une mission de conduite. Le contrôleur est adaptatif, afin de réduire l’importance de valeurs initiales correctes, mais les valeurs initiales affectant la consommation, une méthode est développée afin d’estimer la valeur initiale optimale pour le contrôleur, sur la base d’informations du cycle de conduite. Cela fonctionne bien pour la plupart des cycles de conduite et les résultats sont prometteurs en matière de consommation. Le contrôleur fonctionne bien dans le benchmark ; toutefois, les cycles de conduite utilisés montrent qu’un potentiel d’amélioration existe. La robustesse intégrée au contrôleur affecte la consommation plus que nécessaire et en cas de variations d’altitude, le contrôle n’utilise pas toute l’énergie disponible. Le contrôle est donc étendu pour utiliser également les informations topographiques qui pourraient être fournies par un GPS, ce qui conduit à un potentiel de diminution ultérieure de la consommation de carburant.