Şehiriçi hibrit otobüslerin yakıt ekonomisi iyileştirilmesi için enerji yönetim sistemi algoritmalarının tasarımı ve uyarlanabilir bir hibrit algoritmanın geliştirilmesi

Yıl 2021, Cilt: 36 Sayı: 1, 559 - 576, 01.12.2020

Selahattin Çağlar Başlamışlı , Bayramcan İnce

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.626431

Öz

Çalışma kapsamında, özgün bir
yöntemle, araç takip sistemi verileri aracılığıyla şehir içi yerel sürüş
çevrimlerinin belirlenmesinde kullanılabilecek bir yöntem geliştirilmiş ve
sonrasında bu yöntem paralel hibrit otobüs analizinde kullanılmıştır. Bu
doğrultuda, otobüs taşıtına ait güç dizini ve taşıt dinamiği modelleri sanal
ortamda kurulmuştur. Elektrik-hibrit güç grubuna sahip taşıtların enerji
yönetim sistemlerinin algoritmaları literatürden araştırılmış ve özellikle
Eşdeğer Enerji Minimizasyon Yönteminin (EEMY) daha basit olan kural tabanlı
yöntemlere göre ne miktarda fayda sağlayacağı konusunda analizler
yürütülmüştür. EEMY’nin gerçek zamanlı sürüş çevrimine göre eşdeğerlilik
faktörünün güncellenmesi tabanlı özgün bir yöntem geliştirilmiştir. Yöntem
kapsamında, araç takip sistemlerinin kullanımı ile enerji yönetim sistemi
parametrelerinin trafik yoğunluk bilgisine göre uyarlanması sağlanmıştır. Başka
bir deyişle, sanal ortamda,  trafiğe yeni
katılan bir aracın, teorik olarak bulunduğu yol segmenti için hız zaman
grafiğinin ne şekilde olacağı, yakın geçmişte bu yol segmentinde seyahat etmiş
araçların araç takip sistemindeki hız-zaman verileri kullanılarak enerji
sarfiyatı en aza indirilmiştir. Dolayısıyla, sürüş çevrimleri kullanılarak elde
edilmiş algoritmaların kalibrasyonu araç rotası için yapılmıştır. Bu yöntem
kullanılarak şehir içi sürüş çevrimlerinde % 40’a varan yakıt tüketimi
tasarrufu yapmanın mümkün olduğu tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Hibrit enerji yönetim sistemleri, Uyarlanabilir EEMY (ECMS), Hibrit Otobüs

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

115M593

Teşekkür

115M593 numaralı projeye verdiği destekten ötürü TÜBİTAK’a teşekkürlerimizi sunarız.

Kaynakça

• [1] C. L. Spash, “The Kyoto Protocol: A guide and assessment,” Environmental Values, 2001.
• [2] M. Mahmoud, R. Garnett, M. Ferguson, and P. Kanaroglou, “Electric buses: A review of alternative powertrains,” Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016.
• [3] McKinsey & Company, “Urban buses : alternative powertrains for Europe,” no. November, pp. 1–57, 2012.
• [4] E. C. McKenzie and P. L. Durango-Cohen, “Environmental life-cycle assessment of transit buses with alternative fuel technology,” Transp. Res. Part D Transp. Environ., 2012.
• [5] X. Ou, X. Zhang, and S. Chang, “Alternative fuel buses currently in use in China: Life-cycle fossil energy use, GHG emissions and policy recommendations,” Energy Policy, 2010.
• [6] L. Nurhadi, S. Borén, and H. Ny, “A sensitivity analysis of total cost of ownership for electric public bus transport systems in swedish medium sized cities,” in Transportation Research Procedia, 2014.
• [7] O. Topal, “Türkiye Toplu Ulaşımında Elektrikli Otobüsler,” Eur. J. Sci. Technol., no. 15, pp. 155–167, Mar. 2019.
• [8] H. T. B. Sold, F. Hybrid, and E. Drive, “Strategic Analysis of Global Hybrid and Electric Heavy-Duty Transit Bus Market,” 2013.
• [9] D. Göhlich, T. Fay, D. Jefferies, E. Lauth, A. Kunith, and X. Zhang, “Design of urban electric bus systems,” pp. 1–28, 2018.
• [10] W. Zhou, “Driving cycle development for electric vehicle application using principal component analysis and k-means cluster: with the case of Shenyang,” vol. 105, pp. 2831–2836, 2017.
• [11] J. Fu and W. Gao, “Principal Component Analysis Based on Drive Cycles For Hybrid Electric Vehicle,” 2009 IEEE Veh. Power Propuls. Conf., pp. 1613–1618, 2009.
• [12] A. Galip Ulsoy, H. Peng, and M. Çakmakcı, Automotive control systems. 2012.
• [13] A. Boyalı, “Hibrit Elektrikli Yol Taşıtlarının Modellenmesi Ve Kontrolü,” İstanbul Teknik Üniversitesi, 2008.
• [14] J. Liu and H. Peng, “Modeling and control of a power-split hybrid vehicle,” IEEE Trans. Control Syst. Technol., 2008.
• [15] C. Musardo, G. Rizzoni, and B. Staccia, “A-ECMS : An Adaptive Algorithm for Hybrid Electric Vehicle Energy Management,” pp. 1816–1823, 2005.
• [16] E. Kural and B. A. Güvenç, “Predictive-Equivalent Consumption Minimization Strategy for Energy Management of A Parallel Hybrid Vehicle for Optimal Recuperation Paralel Hibrit Elektrikli Aracın , Optimal Reküperatif Frenleme i çin Öngörülü - Eşdeğer Yakit Tüketimi Minimizasyonu Start,” vol. 18, no. 3, pp. 113–124, 2015.
• [17] M. Ehsani, Y. Gao, S. E. Gay, and Ali Emadi, Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles Fundamentals, Theory, and Design, vol. 39, no. 5. 2008.
• [18] K. Koprubasi, “Modeling and Control of a Hybrid-Electric Vehicle for Drivability and Fuel Economy Improvements,” Thesis, 2008.
• [19] Environmental Protection Agency, “New Fuel Economy and Environment Labels for a New Generation of Vehicles,” no. May 2011, p. 9, 2011.