Analysis of the strategies for managing extended-range electric vehicle powertrain in the urban driving cycle

Abstract

An Extended-Range Electric Vehicle (EREV) is a type of electric vehicle that uses an additional internal combustion engine (ICE) to charge the battery in order to provide the vehicle with a greater range than in electric only mode. Purpose. Analysis and comparison of the performance of EREV powertrain managed according to three control strategies: pure electric mode, hybrid mode with ICE constantly working, and hybrid mode with ICE working only at high power demand. Methods. The tests were carried out using a laboratory test stand that represented the structure of EREV powertrain. Liquefied petroleum gas was used as a fuel to supply the ICE. The test conditions were defined by a special driving cycle simulating urban driving. Results. Time series plots of selected parameters of electric motor, electrochemical battery pack, range extender generator and active load system. Practical value. Among the considered control strategies of EREV powertrain, the energy balance of the electrochemical battery is negative for a purely electric mode, significantly positive for continuous range extenders (REXs) operation mode and moderately positive for the mode with REX activation only in dynamic states.

Електромобіль зі збільшеним запасом ходу (ЕЗЗХ) – це тип електромобіля, який використовує додатковий двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) для заряджання акумулятора, щоб забезпечити транспортний засіб більшим запасом ходу, ніж у режимі лише на електричному ходу. Мета. Аналіз та порівняння ефективності силової передачі ЕЗЗХ, керованої відповідно до трьох стратегій управління: чисто електричний режим, гібридний режим з постійно працюючим ДВЗ та гібридний режим з ДВЗ, що працює тільки при високому споживанні потужності. Методи. Випробування проводилися на лабораторному стенді, що представляє собою конструкцію силової передачі ЕЗЗХ. Скраплений газ використовувався як паливо для живлення ДВЗ. Умови випробувань визначалися спеціальним циклом водіння, що імітує водіння в умовах міста. Результати. Графіки часових рядів вибраних параметрів електродвигуна, електрохімічної акумуляторної батареї, генератора-розширювача діапазону та системи активного навантаження. Практична цінність. Серед розглянутих стратегій керування силовою установкою ЕЗЗХ, баланс енергії електрохімічної батареї негативний для чисто електричного режиму, суттєво позитивний для режиму роботи розширювачів діапазону (РД) та помірно позитивний для режиму з активацією РД лише у динамічних станах.