Imbunatatirea propulsorului unui vehicul electric cu pile de combustibil prin implementarea unei strategii inovatoare de management optim al puterii in timp real
(Acronim: FCEV_Improv)
Contract de finantare nr.: 58PED/2025
Cod proiect: PN-IV-P7-7.1-PED-2024-0567
Perioada de implementare: 09.01.2025 – 30.09.2026
Provocarea majoră cu care se confruntă cercetările în curs referitoare la sistemele de propulsie hibride cu hidrogen, este de a dezvolta strategii implementabile pentru gestionarea puterii (PMS) care sa poata oferi soluții în timp real, în cicluri de conducere necunoscute și cazuri de conducere neprevăzute.
Acest concept nou dezvoltat de optimizare a managementului energiei abordează unele dintre problemele existente, și anume integrarea mai multor obiective de management al energiei în controlul online, în timp real al motopropulsorului hibrid. Adaptarea strategiei de control al managementului energiei la comportamentul de condus real este o altă problemă care este luată în considerare în acest proiect .
Proiectul propune elaborarea si validarea unei noi strategii dedicate gestiunii optime in timp real a puterii unui propulsor cu 3 surse (FC-Bat-UC) pentru un vehicul electric cu pile de combustibil (FCEV), cu scopul de a imbunatati eficienta consumului de combustibil, fara a deteriora performantele acestuia. Pornind de la strategii bazate pe reguli, caracterizate de complexitate si cerinte de efort de calcul mai reduse, prin combinare cu algoritmi de optimizare globala multi-obiectiv, se va dezvolta un controler pentru gestionarea puterii care sa armonizeze obiectivele de optimizare contradictorii implicate : consumul de combustibil al pilei, domeniul de variatie a starii de incarcare a bateriei si ultracapacitorului, durata de viata a acestora si costul. Diferitele moduri de functionare ale propulsorului multi-sursa, avand fiecare unul sau mai multe grade de libertate, vor putea fi selectate in mod automat, pe diferite niveluri de decizie, sau de catre conducator, in functie de stilul de conducere si de caracteristicile parcursului. Strategia propusa va fi testata si definitivata cu componente emulate intr-un sistem DSpace HiL, pe cicluri de conducere standard, varianta finala fiind apoi implementata si testata pe demonstratorul de mobilitate FCEV in topologie paralela, HyDeMo, realizat intr-un proiect anterior si care functioneaza pe baza unei strategii de partajare a puterii utilizand harta de eficienta a pilei. Noua strategie de management realizata va fi apoi testata si validata pe cicluri de conducere reale, deschizand calea unor noi abordari in domeniu.
Consortiul
Coordonator (CO) – Institutul National de Cercetare – Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice si Izotopice ICSI Rm. Valcea
Partener (P): BEIA Consult International Bucuresti
Director de proiect: Prof. dr. Ing. Nicu Bizon
Membrii echipei: CS I Dr. mat. Carcadea Elena, CSII ing. Iliescu Mariana, CS II Dr. ing. Culcer Mihai, CS III ing. Raceanu Mircea, IDT I Dr. ing. Enache Adrian, CS ing. Nasture Ana, IDT ing. Corbu Alin
Responsabil proiect: CS III ing. Silion Madalin
Membri: CS III ing. Luminaroiu Lucian, CS ing. Beceanu Cristian
Scopul proiectului este de a proiecta și valida o nouă tehnologie avansată de control al managementului energiei pentru un FCEV, bazat pe o strategie nouă dedicată gestionării optime a energiei în timp real a trei surse (pile de combustie, baterie reîncărcabilă și ultracondensator) la un grup motopropulsor hibrid pentru vehicule electrice, contribuind astfel la creșterea competitivităţii sale. Această strategie trebuie să țină cont de integrarea parametrilor optimizați care limitează functionarea pilei de combustibil și curentul bateriei, utilizand o a treia sursă, și anume ultracondensatorul. Parametrii trebuie să fie optimizati în funcție de obiective multiple si contradictorii, cum ar fi consumul de combustibil si starea de încărcare a bateriei (SoC). Strategia va fi implementabilă in timp real și va fi capabilă să ofere soluții optime instantanee bazate pe obiective multiple, ceea ce reprezintă în sine o problemă de mare complexitate.
Obiectivele generale ale proiectului sunt:
1. Dezvoltarea strategiilor de management al energiei pentru un propulsor cu pile de combustibil/baterie/ultracondensator pentru vehicule electrice, optimizat din punct de vedere al economiei de combustibil, al duratei de viata si al costului.
2. Utilizarea cunoștințelor generate de etapele anterioare de cercetare pentru trecerea la un nivel superior de maturitate tehnologică (demonstrator și tehnologie validată în laborator) a strategiilor de management energetic dezvoltate;
3. Creșterea capacității partenerilor de a genera soluții validate de laborator pentru tehnologii și servicii și de a le furniza industriei.
Obiectivul principal al proiectului este validarea experimentală a strategiei de management al energiei în timp real pentru optimizarea consumului de combustibil a unui vehicul electric hibrid cu pile de combusibil , cu îmbunătățirea ulterioară a duratei de viață prin regimul de funcționare al ansamblului de pile și limitarea plajei de functionare ( SoC )a bateriei, toate acestea concretizate în final intr-o reducere a costurilor.
Obiectivele specifice ale proiectului sunt:
-
Sa propuna cel puțin două concepte de strategii de gestionare optima a energiei în timp real pentru îmbunătățirea eficienței consumului de combustibil fără a deteriora performanța grupului propulsor multisursă al FCEV.
-
Testarea preliminară a conceptelor PMS propuse pe sistemul DSpace HiL in vederea finalizarii proiectului acestora.
-
Finalizarea demonstratorului RTO PMS si testareasa pe vehiculul HyDeMo.
-
Validarea celei mai performante strategii în conditii reale de functionare.
-
Publicarea rezultatelor pentru creșterea impactului proiectului si pentru uzul investitorilor.
- Elaborarea a doua strategii RTO de management a energiei unui propulsor cu pile de combustibil
-
Dezvoltare unui model in MatLab pentru cle doua strategii RTO de management a energiei unui propulsor cu pile de combustibil
-
Realizarea unui sistem de testare HiL
-
Raport privind testarea HiL si validarea pe HyDeMo FCEV a strategiei RTO de management a energiei propulsorului multi-sursa cu pile de combustibil.
-
Elaborare si depunere la OSIM a unei Cereri de brevet de inventie
- Organizarea unui workshop de finalizare a proiectului
Rezumat Faza 1 Rezumat Faza 2
Total buget: 822 500 lei, din care: 750 000 lei de la buget si 72 500 lei din alte surse .
INCDTCI ICSI Rm.Valcea 500 000 lei
BEIA Consult International Bucuresti 250 000 lei de la buget si 72 500 lei contributie proprie.
• Etapa 1
Proiectarea si modelarea unei strategii inovative RTO dedicata managementului puterii unui propulsor multi-sursa pentru un vehicul electric cu pile de combustibil (FCEV); Elaborarea platformei HiL pentru prototiparea software-lui de control al puterii.
Buget:
Total buget: 465 200 lei , din care 424 800 lei de la buget si 40 400 lei din alte surse.
INCDTCI ICSI Rm.Valcea: 283 200 lei
BEIA Consult International Bucuresti: 141 600 lei de la buget si 40 400 lei contributie proprie
• Etapa 2
Testarea si validarea strategiilor RTO de management al puterii propulsorului multi-sursa cu pile de combustibil pe HyDeMo FCEV.
Buget:
Total buget: 357 300 lei , din care: 325 200 lei de la buget si 32 100 lei din alte surse.
INCDTCI ICSI Rm.Valcea: 216 800 lei
BEIA Consult International Bucuresti: 108 400 lei de la buget si 32 100 lei contributie proprie