The development of fuel cell hybrid power system, as a next generation power system to promote clean energy which will mitigate the continued global warming, has demonstratd a significant progress in passenger vehicle applications. Also, in case of railway vehicles in non-electrified railway lines, the adoption of fuel cell hybrid power system is being studied among well-known manufacturers. This paper introduces both the configuration and the control strategy of fuel cell hybrid power system to apply to a light electronic railway vehicle having a repeated driving pattern of acceleration, coasting and deceleration. The simulation results demonstrate the viability of the proposed power system design and its control strategy.
Dinh, To Xuan;Thuy, Le Khac;Tien, Nguyen Thanh;Dang, Tri Dung;Ho, Cong Minh;Truong, Hoai Vu Anh;Dao, Hoang Vu;Do, Tri Cuong;Ahn, Kyoung Kwan
Journal of Drive and Control
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v.16
no.2
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pp.80-90
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2019
Fuel cell hybrid electric vehicle is an attractive solution to reduce pollutants, such as noise and carbon dioxide emission. This study presents an approach for energy management and control algorithm based on energetic macroscopic representation for a fuel cell hybrid electric vehicle that is powered by proton exchange membrane fuel cell, battery and supercapacitor. First, the detailed model of the fuel cell hybrid electric vehicle, including fuel cell, battery, supercapacitor, DC-DC converters and powertrain system, are built on the energetic macroscopic representation. Next, the power management strategy was applied to manage the energy among the three power sources. Moreover, the control scheme that was based on back-stepping sliding mode control and inversed-model control techniques were deduced. Simulation tests that used a worldwide harmonized light vehicle test procedure standard driving cycle showed the effectiveness of the proposed control method.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.36
no.6
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pp.620-626
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2023
Energy harvesting technology, which converts wasted energy sources in everyday life into usable electric energy, is gaining attention as a solution to the challenges of charging and managing batteries for the driving of IoT sensors, which are one of the key technologies in the era of the fourth industrial revolution. Hybrid energy harvesting technology involves integrating two or more energy harvesting technologies to generate electric energy from multiple energy conversion mechanisms. In this study, a hybrid energy harvesting device called TMPPEG (thermo-magneto-piezoelectric-pyroelectric energy generator), which utilizes low-grade waste heat, was developed by incorporating PVDF polymer piezoelectric components and optimizing the system. The variations in piezoelectric output and thermoelectric output were examined based on the spacing of the clamps, and it was found that the device exhibited the highest energy output when the clamp spacing was 2 mm. The voltage and energy output characteristics of the TMPPEG were evaluated, demonstrating its potential as an efficient hybrid energy harvesting component that effectively harnesses low-grade waste heat.
The objective of this paper is the development of the forward-looking dynamic simulation model of a hybrid electric vehicle(HEV) for a fuel economy study. The specification of the vehicle is determined based on two factors, engine peak power to curb weight ratio and specific engine power. The steady state efficiency models of the powertrain components are explained in detail. These include a spark ignition direct injection(SIDI) engine, an integrated starter alternator(ISA), and an infinitely variable transmission(IVT). The paper describes the integration of these models into a forward facing dynamic simulation diagram using the AMESim environment. Appropriate vehicle and driver models have been added and described. The controller was designed in Simulink and was combined with the physical powertrain model by the co-simulation interface. Finally, the simulation results of the HEV are compared with those of a baseline vehicle in order to demonstrate the fuel economy potential. Results for the vehicle speed error and the fuel economy over standard driving cycles are illustrated.
To reduce vehicle fuel consumption due to not only driving but also air conditioning, battery-operated non-starting conditioning systems with thermoelectric modules and without mechanical elements like compressors are being manufactured for use by hybrid heavy trucks in the near future. In this study, the voltage and current consumed by a thermoelectric module were measured to determine the required battery power, and the performance of the conditioning system with air temperature, and humidity of the inlet/outlet modules and inside/outside the cabin for a truck, was evaluated using experimental apparatus under actual conditions. The results showed that, the thermoelectric module can be continously operated for about 1.5 h using existing 24 V batteries. The coefficent of performance(COP) of the cooling and heating modes was calculated to be an average 0.8-1.32. As expected, the heating performance was 30% more efficient than the cooling performance, which is general characteristic of thermoelectric modules.
A performance simulator for the fuel cell hybrid electric vehicle (FCHEV) is developed to evaluate the potentials of hybridization for fuel cell electric vehicle. Dynamic models of FCHEV's electric powertrain components such as fuel cell stack, battery, traction motor, DC/DC converter, etc. are obtained by modular approach using MATLAB SIMULINK. In addition, a thermodynamic model of the fuel cell is introduced using bondgraph to investigate the temperature effect on the vehicle performance. It is found from the simulation results that the hybridization of fuel cell electric vehicle (FCEV) provides better hydrogen fuel economy especially in the city driving owing to the braking energy recuperation and relatively high efficiency operation of the fuel cell. It is also found from the thermodynamic simulation of the FCEV that the fuel economy and acceleration performance are affected by the temperature due to the relatively low efficiency and reduced output power of the fuel cell stack at low temperature.
In the recent studies, various types of multi mode electric variable transmission for hybrid electric vehicle have been proposed. Multi mode electric variable transmission consists of two or more different type planetary gear hybrid powertrain system(PGHP), which can change its power flow type by means of clutches for improving transmission efficiencies. Generally the power flows can be classified into three different types such as Input split, output split nd compound split. In This paper, we present velocity and torque equations of the input-split powertrain and analyze its optimal Performances. There are six combinations of the input-split powertrain, each combination has various lever length. We find optimal planetary gear ratios for fuel economy and acceleration performance, and compare performances of each combination.
In previous work, an approach based on maximizing the efficiency of an internal combustion engine while ignoring the power conversion efficiency of other powertrain components, such as the electric motor and power battery or ultracapacitor, was implemented in the steady-state optimization of an internal combustion engine for hybrid electric vehicles. In this paper, a novel control algorithm was developed and successfully justified as the basis for maximal power conversion efficiency of overall powertrain components. Results indicated that fuel economy improvement by 3.9% compared with the conventional control algorithm under China urban transient-state driving-cycle conditions. In addition, using the view of the novel control algorithm, maximal power generation of the electric motor can be chosen.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.17
no.1
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pp.75-82
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2004
We have studied the influence of rubbing directions on electro-optic characteristics of the fringe field driven hybrid aligned nematic liquid crystal (LC) cell by computer simulation. When a LC with positive dielectric anisotropy is used, the results show that the driving voltage and transmittance decreases as the rubbing direction with respect to horizontal electric field direction increases. The reason for decrease in light transmission is the increase of tilt angle on the center of common electrode. In this paper, we have studied how the rubbing angle effects on the transmittance of the cell by investigating a distribution of electric field and LC director.
Growing environmental and economic concerns have lead to recent efforts to produce more fuel efficient and lower emissions vehicles. Hybrid Electric Vehicles(ab. HEVs) are the most promising designs to reach these goals. In this paper, We present an of a Power Tra the Hybrid Electric Vehicle(at. PTHEV). We int a different concept of PTHEV than in the pr research of PTHEV. This PTHEV includes benefits of serial(Minimum emission and Max efficiency) and parallel(Maximum Power efficiency by direct drive engine) PTHEV. Also mechanism can avoid driving the engine in the speed regions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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