Optimalizace jízdy silničního motorového vozidla

Abstract

Disertační práce, kterou právě otevíráte, je zaměřena na návrh a vývoj optimalizační metody pro optimalizaci spotřeby hnací energie vozidla na základě předchozí znalosti jízdní trasy a jejích atributů. Celková spotřeba energie vozidla na jeho energetických vstupech je obecně funkcí tvaru a atributů jízdní dráhy a současně také strategií řízení toků energie mezi jednotlivými výkonovými agregáty vozidla. Tuto optimalizaci je možné provést pro vozidla poháněná pouze spalovacím motorem, pro vozidla poháněná pouze elektromotorem, nicméně v některých případech lze dosáhnout nejlepších výsledků optimalizace spotřeby pro vozidla s hybridním pohonem. V této disertační práci je v prvé řadě představen a testován princip analýzy jízdní trasy vycházející z běžných GPS navigačních dat, jehož výstupem je rozdělení trasy na menší úseky, ve kterých je následně generován optimalizovaný rychlostní profil. V druhé řadě je zde představen algoritmus optimalizace navržený pro spojenou optimalizaci podélné dynamiky vozidla a toku energií mezi jednotlivými agregáty vozidla. Cílem uvedené optimalizace je nalezení optimálního rychlostního profilu pro průjezd vozidla zvolenou jízdní trasou a zároveň optimalizace přerozdělení hnacích výkonů na jednotlivé hnací motory vozidla. Další část této disertační práce se věnuje vytvoření matematického modelu hybridního vozidla s paralelním uspořádáním hnacího agregátu, který zároveň obsahuje modely tepelných okruhů celého vozidla a spotřeb ostatních agregátů vozidla. Poslední část disertační práce je zaměřena na testování celého optimalizačního algoritmu na zvolených testovacích trasách. Sledován je zejména průběh optimalizačního procesu vzhledem k rychlosti konvergence optimalizační metody.

The dissertation thesis, which you are just opening, is focused to the designing and developing an optimization method for optimizing the vehicle driving energy consumption based on previous knowledge of the route shape and its other attributes. The total vehicle energy consumption on its energy inputs is in general function of the route shape and at the same time a strategy for controlling the energy flows between the various vehicle power units. The mentioned optimization can be designed for the vehicle powered by an internal combustion engine, for the vehicle powered by an electric motor only, but in some cases the best achievable optimization results of the energy consumption can be obtained for hybrid electric vehicle. On the following pages is primarily introduced and tested the principle for driving route analysis based on common available GPS navigation data. The output from route analysis is dividing all route into smaller parts named “section” and in each mentioned sections is generated individual vehicle velocity profile for future optimization. In the second part is introduced an optimization algorithm designed for the extended optimization based on connecting the vehicle longitudinal dynamics and the energy flow between vehicles power units. The aim of presented optimization is to find the optimum vehicle velocity profile and at the same time to optimize the redistribution of driving power between each considered vehicle motors. The third part of this dissertation thesis presents the vehicle mathematical model for vehicle powered by the hybrid powertrain in parallel arrangement. The mathematical model currently contain also the mathematical models of all vehicle thermal circuits and other vehicle power auxiliary units. The last part of presented dissertation thesis is focused on testing the whole optimization package on selected test data. One of the most important and monitored output is the speed value of optimization method convergence.