Assisted-Control Strategies On Electric Vehicles In Order To Achieve Optimal Energy Efficiency
Date
2023-05-26Directors
Patiño Guevara, Diego AlejandroPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Doctorado en Ingeniería
Obtained title
Doctor en Ingeniería
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
COAR
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Metadata
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English Title
Assisted-Control Strategies On Electric Vehicles In Order To Achieve Optimal Energy EfficiencyResumen
Los vehículos eléctricos (EVs) están ganando popularidad, y las razones detrás de
esto son muchas. La más destacada es su contribución a la reducción de las emisiones
de gases de efecto invernadero. Se espera que los vehículos eléctricos, con suficiente
penetración en el sector del transporte, reduzcan esos indicadores de emisiones.
Como vehículo, un EV es silencioso, fácil de operar y no tiene los costos de combustible
asociados con los vehículos convencionales. Como modo de transporte urbano, es
beneficioso. No utiliza energía ni emisiones mientras está en ralentí, es capaz de conducir
con paradas y arranques frecuentes, proporciona par completo desde el principio. El par
instantáneo lo hace muy preferible para los deportes de motor.
También se está desarrollando la red eléctrica de próxima generación, denominada "red
inteligente". Los vehículos eléctricos son vistos como un contribuyente significativo a
este nuevo sistema energético compuesto por instalaciones de generación renovable y
sistemas de red avanzados. Todo esto ha llevado a un renovado interés y desarrollo en
este modo de transporte.
Esta tesis doctoral se centra en la propuesta de estrategias para mejorar la eficiencia
energética de los vehículos eléctricos mediante un control asistido óptimo. Para generar
una descripción detallada del vehículo, se realizan ensayos experimentales en ruta y
en laboratorio, utilizando un banco dinamométrico y combinándolo con el modelo
matemático de la dinámica del vehículo.
La estrategia desarrollada muestra que la eficiencia energética en la conducción puede
aumentar entre un 2% y un 3% en función del estilo de conducción. Por otro lado, para
el sistema de frenado regenerativo se ha propuesto una estrategia óptima de control
asistido basada en conseguir una mejora en la recuperación de energía de hasta un 8%.
Estos resultados permitirán el inicio de trabajos futuros centrados en la implementación
de sistemas asistidos para vehículos eléctricos actuales y propuestas de optimización
energética para vehículos autónomos.
Abstract
Electric vehicles (EVs) are capturing popularity, and the reasons behind this are
many. The most outstanding is its contribution to the reduction of greenhouse gas emissions.
Electric vehicles, with sufficient penetration in the transport sector, are expected
to reduce those emission indicators.
The EVs are quiet, easy to operate, and the average cost : EV is 3 times cheaper than
fuel internal combustion engine (ICE). As a mode of urban transport, it is beneficial. It
uses no energy or emissions of harmful chemicals, gases and particle pollution while
idling. EV is capable of frequent stop-and-go driving using minimal power and provides
full torque right from the start and the instant torque makes it highly preferable for
motorsports.
The next-generation power grid, called the "smart grid," is also being developed. Electric
vehicles are seen as a significant contributor to this new energy system made up of
renewable generation facilities and advanced grid systems. All this has led to a renewed
interest and development in this mode of transport.
This doctoral thesis focuses on the proposal of strategies to improve the energy efficiency
of electric vehicles through optimal assisted control. In order to generate a detailed
description of the vehicle, experimental tests are accomplished on routes and in the
laboratory, using a dynamometric bench and combining it with the mathematical model
of the vehicle’s dynamics.
The developed strategy shows that driving energy efficiency can increase between 2%
and 3% depending on the driving style. On the other hand, for the regenerative braking
system, an optimal assisted control strategy has been proposed based on achieving an
improvement in energy recovery of up to 8%.
These results will allow the start of future work focusing on implementing assisted systems
for current electric vehicles and proposals for energy optimization for autonomous
vehicles.
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