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Tipo: Artigo de Periódico
Título: Aging-aware optimal power management control and component sizing of a fuel cell hybrid electric vehicle powertrain
Autor(es): Silva, Samuel Filgueira da
Eckert, Jony Javorski
Silva, Fabrício Leonardo
Corrêa, Fernanda Cristina
Silva, Ludmila C. A.
Bueno, André Valente
Dedini, Franco Giuseppe
Palavras-chave em português: Algoritmo genético;Energia elétrica - Distribuição - Controle;Veículos elétricos híbridos
Palavras-chave em inglês: Genetic algorithm;Electrical energy - Distribution - Control;Hybrid electric vehicles
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::MICROBIOLOGIA APLICADA E ENGENHARIA SANITARIA
Data do documento: 2023
Instituição/Editor/Publicador: Energy Conversion and Management
Citação: SILVA, Samuel Filgueira da; ECKERT, Jony Javorski; SILVA, Fabrício Leonardo; CORRÊA, Fernanda Cristina; SILVA, Ludmila C. A.; BUENO, André Valente; DEDINI, Franco Giuseppe. Aging-aware optimal power management control and component sizing of a fuel cell hybrid electric vehicle powertrain. Energy Conversion and Management, [s. l] v. 292, 2023. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117330. Acesso em: 6 nov. 2024.
Série/Período/Volume: ;292
Resumo: O presente estudo apresenta uma abordagem abrangente para otimizar o controle de distribuição de energia e projeto de um Veículo Elétrico Híbrido de Célula de Combustível (FCHEV) equipado com uma Energia Híbrida de Bateria-Ultracapacitor. Sistema de armazenamento (HESS) usando um algoritmo evolutivo multiobjetivo denominado peso adaptativo interativo algoritmo genético (i-AWGA). O método visa maximizar a autonomia do veículo e a vida útil da pilha de células de combustível e da bateria, minimizando ao mesmo tempo o consumo de combustível de hidrogênio e o tamanho do HESS. A energia estratégia de gerenciamento envolve controladores lógicos fuzzy para distribuir a demanda de energia entre as células de combustível e HESS e entre a bateria e o conjunto de ultracapacitores. No ciclo padronizado combinado em que a otimização foi desenvolvida, a configuração otimizada do FCHEV alcançou uma autonomia de 444 km, consumo de hidrogénio de 0,9009 kg/100 km. Além disso, a configuração ideal demonstrou robustez em condições de condução do mundo real, exibindo maior eficiência energética, autonomia de condução e fontes de energia vida útil. Também foi realizada uma análise custo-benefício, na qual a configuração otimizada foi avaliada em termos de custo de propriedade, atingindo 31,28 US$/km, o que significa a redução substancial de até 63,59% na relação custo investido/autonomia em comparação com outras topologias de trem de força de veículos eletrificados. No geral, este estudo oferece uma abordagem promissora para projetar soluções eficientes, econômicas e ambientalmente corretas. FCHEVs amigáveis ​​com melhor desempenho e durabilidade.
Abstract: The current study presents a comprehensive approach for optimizing the power distribution control and design of a Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle (FCHEV) equipped with a Battery-Ultracapacitor Hybrid Energy Storage System (HESS) using a multi-objective evolutionary algorithm called interactive adaptiveweight genetic algorithm (i-AWGA). The method aims to maximize the vehicle’s driving range and the lifetimes of the fuel cell stack and battery while minimizing hydrogen fuel consumption and HESS size. The energy management strategy involves fuzzy logic controllers to distribute the power demand between the fuel cell and HESS and between the battery and ultracapacitor pack. Under the combined standardized cycle in which the optimization was developed, the optimized FCHEV configuration achieved a driving range of 444 km, hydrogen consumption of 0.9009 kg/100 km. Furthermore, the optimal configuration demonstrated robustness in real-world driving conditions, exhibiting improved energy efficiency, driving autonomy, and power sources lifespan. A costbenefit analysis was also carried out, in which the optimized configuration was evaluated in terms of cost of ownership, achieving 31.28 US$/km, which means the substantial reduction of up to 63.59% in the invested cost-to-autonomy ratio as compared against other electrified vehicle powertrain topologies. Overall, this study offers a promising approach for designing efficient, cost-effective, and environmentally friendly FCHEVs with improved performance and durability.
URL do documento: https://pdf.sciencedirectassets.com/271098/1-s2.0-S0196890423X00168/1-s2.0-S0196890423006763/main.pdf?X-Amz-Security-Token=IQoJb3JpZ2luX2VjEC0aCXVzLWVhc3QtMSJIMEYCIQD7aliTChu603w5moRiVX01YU%2BDf9MJ2OQw%2Bxs6IQczvAIhAOqSsHBd%2BV42WbxZN%2Fd8gPyZ3hHBuRHhWZBK5eiVjtGgKrMFCEYQBRoMMDU5MDAzNTQ2ODY1IgzGttlneieEnkFbR8IqkAXKHwCUj1YMcWv4wVmzhBlWy2zYlHaa2Ld1F4xaKYDpotln%2BRvKme7a3fEW5aqSbfWWxUtmZNHmaXIWoZLLFE4%2B5MkST3rIi%2BHx%2B6GV2qIJ9ji6w2tnL039l%2B8uxPljpxder3fRE9ZUW43sLik%2FjFxk77RLWTT0clMjkwN1AoUJjEipbp6JUEhROAvxo5iGJsZ9BZ02YGqx3OD5FsJskedxwzrXsqHXjCGXw5Y4700V7R%2B%2FPE2NNOAkEFOzDjCfgsUmXafhWrVqjTlN%2Fz7YeWXPPwtjwkr%2BC7BIDi6aY%2BTYuupSoc14tWv7xYv8v7TWgHl3pfkYGuaAr%2B2FG7YBGIEtneWLnHRWLZM4jdSfZu2FmLE4%2BE6dn2NSTlEW7kkiYjY4%2BAI69UoEGG6V6fTwyheHVgMF2kTXgPid1AGCdEnNbyg9HR2nQhmOy4Kx12fW3jmMJkQTUaUS6V3fZJ1JG2TA5y3ASVf6KQoJ18Gui8q5dokceIb45SwXcpoepruAY%2BkWBvUvN518jpo5kgkwCEb0Vw%2BZIzPTZuEfgHvlIHMm%2BXwHpG%2F6%2BqGPmm%2FLuvHS7hXobYU6rb8dZDZapZXNQ04rTgNIbnjy8vKIXyJ0fpl2d2DF%2BIo6%2BVy6T7oszcfnj4lTvSFHltIo5t6z2ZeEEm%2F5MjHOH0Ku1mBbCOZ4gMy6PJw9wLNJhS%2BFu9bF946z6F2Ko5GcilQiruR1wP%2BZJ6sq1XfcWt%2BzrcrM11mmVwDkIB%2Fnc0GmcxcDSfLV05AXiAIDWajJ1Nf0o9S5uvKrnSd7fWoUInK%2FaXZZZXUFOlzofulis2N0Ktyud3vSEE2b2Frhkwh%2BhHqR8U50S6lONJ7wwcA7ITAHg4p8QKR73upwXDDi3sG2BjqwAbhDq5Px6KW52iRwbN0fFDeOdcTeE%2BBMHsgU807lauShIcB8KxDRWHwjUcc%2BQZmACct%2FZk9hEL%2BenCFYyZ40xl19J1SmNivHImsjwBjO1PFVXeig%2BUDAfq9OITClKuY5I60lCQA2roaEOh8nzV41IphXRNlcIgKEb1scrah1rNRcfwetnxWYy6JPg%2B%2F7azSu%2BlQYjLuNUp1rr0%2Bg3kSBa7t5JJPuNfANV%2Bio70OW%2Balw&X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Date=20240829T142837Z&X-Amz-SignedHeaders=host&X-Amz-Expires=299&X-Amz-Credential=ASIAQ3PHCVTY63XQU2UO%2F20240829%2Fus-east-1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Signature=fcff95f50af4c68bb596ef432fdd40f8d333998c02b4a782d8d46518d2cb0bf8&hash=2839c42d00ab6305861af092f7f0b40a2740cdd646b08682d341dfcc9b2bd4fc&host=68042c943591013ac2b2430a89b270f6af2c76d8dfd086a07176afe7c76c2c61&pii=S0196890423006763&tid=spdf-5ad969d3-3f7f-4fca-91fc-a9cbba9c95cf&sid=1600d5d4486b0646ba2b3ec0663910169090gxrqa&type=client&tsoh=d3d3LnNjaWVuY2VkaXJlY3QuY29t&ua=071d5c00070a50015e&rr=8bad3a826973275b&cc=br
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78771
Identificador DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117330
ISSN: 01968904
ORCID do(s) Autor(es): 0000-0001-5083-5872
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/7255751296587016
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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