Os veículos elétricos híbridos (HEVs) dependem de um sistema de gestão de energia (EMS) a bordo para encontrar o equilíbrio certo entre o motor de combustão interna e o motor elétrico, o que leva a um menor consumo de combustível e emissões de CO2. Um novo algoritmo desenvolvido por uma equipe da Universidade Técnica de Dresden poderia calcular o uso ideal de energia até cem mil vezes mais rápido do que os sistemas em uso atualmente. Os pesquisadores dizem que este método pode aumentar a eficiência do combustível em até 50%.
O EMS deve ser capaz de transferir a potência entre o motor de combustão interna e o motor elétrico com grande precisão. Essa mudança é determinada por algoritmos que levam em consideração vários estados e ambientes do veículo, como posições dos pedais e tempos em que o carro está parado.
“Os carros de hoje vêm com um sistema de controle de cruzeiro adaptativo para manter uma velocidade definida pelo motorista ou seguir um veículo à frente se ele dirigir mais devagar do que a velocidade definida”, disse o autor do estudo, Stephan Uebel. “Nosso estudo aborda uma extensão desses sistemas onde a velocidade é variada mantendo o mesmo tempo de viagem para economizar combustível para veículos elétricos híbridos.”
O novo algoritmo combina Programação Dinâmica (DP) de espaço de estado discreto – um dos métodos de controle EMS mais comuns – e o Princípio Máximo de Pontryagin (PMP) para resolver o controle ideal de velocidade, energia da bateria, estado do motor e engrenagem de um HEV. a uma taxa de cálculo cem mil vezes mais rápida que o método de referência. A combinação de DP e PMP supera a ‘maldição da dimensionalidade’ do DP, onde o esforço computacional aumenta exponencialmente com o número de variáveis ​​de estado. O PMP simplifica o problema da sobrecarga computacional considerando os limites de energia da bateria, a engrenagem e a ativação/desativação do motor de combustão interna como sinais de controle, em vez de variáveis ​​de estado.
“O PMP provou ser ideal para certos tipos de problemas de controle ideal”, explicou Uebel. “Ao adaptar o problema de controle ótimo resolvido com DP, nossa abordagem reduz o tempo de cálculo do problema de controle ótimo com qualidade de solução semelhante.”
As simulações iniciais mostram um benefício na eficiência de combustível de 8 a 50 por cento, dependendo da altitude da estrada e da eficiência do motor. Como próximo passo, os pesquisadores procuram incorporar o algoritmo em um ambiente de controle preditivo de modelo, que permitirá que ele seja usado em testes de direção reais. Pesquisas futuras se concentrarão em diminuir o esforço computacional do algoritmo e melhorar a dirigibilidade. Embora ainda haja pesquisas a serem feitas, esta nova abordagem é incomparável na redução do tempo de cálculo do problema de controle ótimo em veículos híbridos EMS.
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