The performance and life-cycle costs of electric vehicle(EV) and hybrid electric vehicle(HEV) depend inherently on battery packs. Temperature uniformity in a pack is an important factor for obtaining optimum performance for an EV or HEV battery pack, because uneven temperature distribution in a pack leads to electrically unbalanced battery cells and reduced pack performance. In this work, a three-dimensional modeling was carried out to investigate the effects of operating conditions on the thermal behavior of a lithium-ion battery pack for an EV or HEV application. Thermal conductivities of various compartments of the battery were estimated based on the equivalent network of parallel/series thermal resistances of battery components. Heat generation rate in a cell was calculated using the modeling results of the potential and current density distributions of a battery cell.
This paper presents the efficiency measurement and energy analysis for a parallel HEY. Using the HEV test rig, the efficiency of each powertrain component is measured for a given driving cycle including the regenerative braking system. Accompanied by the efficiency measurements, a detailed energy analysis is performed. Based on the efficiency measurement and energy analysis, a HEV performance simulator is developed. Using the simulator, the HEV performance is evaluated for a mild hybrid system. It is expected that the HEV simulator developed can be used to obtain further optimization potentials.
Response characteristics of the CVT system for a parallel hybrid electric vehicle (HEV) are investigated. From the experiment, CVT ratio control algorithm for the optimal engine operation is obtained. To investigate the effect of the CVT system dynamic characteristics on the HEV performance, a hardware in the loop simulation (HILS) is performed. In the HILS, hardwares of the CVT belt-pulley and hydraulic control valves are used. It is found that the engine performance by the open loop CVT ratio control shows some deviation from the OOL in spite of the RCVs open loop control ability. To improve the engine performance, a closed loop control of the CVT ratio is proposed with variable control gains depending on the shift direction and the CVT speed ratio range by considering the nonlinear characteristics of the RCV and CVT belt-pulley dynamics. The HILS results show that the engine performance is improved by the closed loop control showing the operation trajectory close to the OOL.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.19
no.1
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pp.17-24
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2011
TMED(Transmission Mounted Electric Device) parallel hybrid configuration can realize EV(Electric Vehicle) mode by disengaging the clutch between an engine and a transmission-mounted motor to improve efficiencies of low load driving and regenerative braking. In the EV mode, however, jerk can be induced since there are insufficient damping elements in the drive-train. Though the jerk gives demoralizing influence upon driving comport, adding a physical damper is not applicable due to constraints of the layout. This study suggests the jerk reduction control, composed of active damping method and torque profiling method, to suppress the jerk without hardware modification. The former method creates a virtual damper by generating absorbing torque in the opposite direction of the oscillation. The latter method reduces impulse on the mated gear teeth of the drive-train by limiting the gradient of traction torque when the direction of the torque is reversed. To validate the effectiveness of the suggested strategy, a series of vehicle tests are carried out and it is observed that the amplitude of the oscillation can be reduced by up to 83%.
In this paper, a regenerative braking algorithm is presented and performance of a hybrid electric vehicle (HEV) is investigated. The regenerative braking algorithm calculates the available regenera tive braking torque by considering the motor characteristics, the battery SOC and the CVT speed ratio. When the regenerative braking and the friction braking are applied simultaneously, the friction braking torque corresponding to the regenerative braking should be reduced by decreasing the hydraulic pressure at the front wheel. To implement the regenerative braking algorithm, a hydraulic braking module is designed. In addition, the HEV powertrain models including the internal combustion engine, electric motor, battery, CVT and the regenerative braking system are obtained using AMESim, and the regenerative braking performance is investigated by the simulation. Simulation results show that the proposed regenerative braking algorithm contributes to increasing the battery SOC which results in the improved fuel economy. To verify the regenerative braking algorithm, an experimental study is performed. It is found from the experimental results that the regenerative braking hydraulic module developed in this study generates the desired front wheel hydraulic pressure specified by the regenerative braking control algorithm.
Kim, Chol-Ho;Park, Hong-Sun;Kim, Chong-Eun;Moon, Gun-Woo;Lee, Joong-Hui
Journal of Power Electronics
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v.9
no.3
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pp.472-480
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2009
In this paper, a charge equalization converter with parallel-connected primary windings of transformers is proposed. The proposed work effectively balances the voltage among Lithium-Ion battery cells despite each battery cell has low voltage gap compared with its state of charge (SOC). The principle of the proposed work is that the equalizing energy from all battery strings moves to the lowest voltage battery through the isolated dc/dc converter controlled by the corresponding solid state relay switch. For this research a prototype of four Lithium-Ion battery cells is optimally designed and implemented, and experimental results show that the proposed method has excellent cell balancing performance.
Kim, Nam-Wook;Yoon, Young-Min;Ha, Seung-Bum;Lim, Won-Sik;Park, Young-Il;Lee, Jang-Moo
New & Renewable Energy
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v.1
no.4
s.4
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pp.55-59
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2005
In this paper, a new drive system(SHS) for hybrid electric vehicle is proposed. As dual rotor hybrid electric vehicle using planetary gearsets, the SHS has the advantages of both series and parallel systems. The output speed and torque of SHS can be determined at specific point regardless of the engine's operating point. When the size of generator which is used in SHS is same as in THS, the SHS has more activities of engine control due to the ability that is operated in lower speed range. To maximize the performance of system, we carried out optimization for the three parameters that are engine, motorl and motor2. As the result of the optimization, we confirmed the SHS is more preferable to THS in fuel consumption and acceleration area.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.6
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pp.38-47
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2005
In this paper, a regenerative braking algorithm is proposed to make the maximum use of the regenerative braking energy for an independent front and rear motor drive parallel HEV. In the regenerative braking algorithm, the regenerative torque is determined by considering the motor capacity, motor efficiency, battery SOC, gear ratio, clutch state, engine speed and vehicle velocity. To implement the regenerative braking algorithm, HEV powertrain models including the internal combustion engine, electric motor, battery, manual transmission and the regenerative braking system are developed using MATLAB, and the regenerative braking performance is investigated by the simulator. Simulation results show that the proposed regenerative braking algorithm contributes to increasing the battery SOC, which recuperates 60 percent of the total braking energy while satisfying the design specification of the control logic. In addition, a control algorithm which limits the regenerative braking is suggested by considering the battery power capacity and dynamic response characteristics of the hydraulic control module.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.22
no.3
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pp.179-185
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2014
Average temperature and temperature uniformity in a battery cell are the important criteria of the thermal management of the battery pack for hybrid electric vehicles and electric vehicles (HEVs and EVs) because high power with large size cell is used for the battery pack. Thus, liquid cooling system is generally applied for the HEV/EV battery pack. The liquid cooling system is made of multiple cooling plates with coolant flow paths. The cooling plates are inserted between the battery cells to reject the heat from batteries to coolant. In this study, the cooling plate with U-shaped coolant flow paths is considered to evaluate the effects of coolant flow condition on the cooling performance of the system. The counter flow and parallel flow set up is compared and the effect of flow rate is evaluated using CFD tool (FLUENT). The number of counter-flows and flow rate are changed and the effect on the cooling performance including average temperature, differential temperature, and standard deviation of temperature are investigated. The results show that the parallel flow has better cooling performance compared with counter flow and it is also found that the coolant flow rate should be chosen with the consideration of trade-off between the cooling performance and pressure drop.
Park, Hong-Sun;Kim, Chong-Eun;Kim, Chol-Ho;Moon, Gun-Woo;Lee, Joong-Hui
Proceedings of the KIPE Conference
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2007.07a
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pp.350-352
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2007
Modularized charge equalization converter for HEV lithium-ion battery cells is proposed in this paper, in which intra-module and inter-module charge equalization can be achieved at the same time. For intra-module charge equalization, the conventional flyback DC/DC converters of low power and small size are employed, in which all of the primary sides are coupled in parallel for selective charge of the specific under charged cell within the module. For inter-module charge equalization, the flyback DC/DC converters are also added, in which all the secondary windings are electrically linked in parallel for automatic charge balancing among the modules. An engineering sample of forty cells hiring the proposed cell balancing scheme is implemented and its experimental result shows that the proposed modularized charge equalization circuit has good cell balancing performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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