Profesor doctor inginer Dan Selisteanu Iulie 2018 CRAIOVA ii UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA FACULTATEA DE AUTOMATICĂ, CALCULATOARE ȘI ELECTRONICĂ… [625134]

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA
FACULTATEA DE AUTOMATICĂ, CALCULATOARE ȘI
ELECTRONICĂ

DEPARTAMENTUL DE AUTOMATICĂ ȘI ELECTRONICĂ

PROIECT DE DISERTAȚIE
Ion-Alexandru Pitigoi

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
Profesor doctor inginer Dan Selisteanu

Iulie 2018
CRAIOVA

ii
UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA
FACULTATEA DE AUTOMATICĂ, CALCULATOARE ȘI
ELECTRONICĂ

DEPARTAMENTUL DE AUTOMATICĂ ȘI ELECTRONICĂ

Tehnici de modelare si control in automotive. Autovehicule hibrid.
Ion-Alexandru Pitigoi

COORDONATOR ȘT IINȚIFIC
Profesor doctor inginer Dan Selisteanu

Iulie 2018
CRAIOVA

iii
DECLARAȚIE DE ORIGINALITATE

Subsemnatul Ion-Alexandru Pițigoi , student: [anonimizat], Calculatoa re și Electronică a Universității din Craiova,
certific prin prezenta că am luat la cunoștință de cele prezentate mai jos și că îmi asum, în acest context,
originalitatea proiectului meu de licență:
• cu titlul Tehnici de modelare si control in automotive. Autovehicule hibrid.
• coordonată de Profesor doctor inginer Dan Selisteanu ,
• prezentată în sesiunea Iulie 201 8.
La elaborarea proiectului de licență , se consideră plagiat una dintre următoarele acțiuni:
• reproducerea exactă a cuvintelor unui alt autor, dint r-o altă lucrare, în limba română sau prin
traducere dintr -o altă limbă, dacă se omit ghilimele și referința precisă,
• redarea cu alte cuvinte, reformularea prin cuvinte proprii sau rezumarea ideilor din alte lucrări,
dacă nu se indică sursa bibliografică,
• prezentarea unor date experimentale obținute sau a unor aplicații realizate de alți autori fără
menționarea corectă a acestor surse,
• însușirea totală sau parțială a unei lucrări în care regulile de mai sus sunt respectate, dar care
are alt autor.
Pentr u evitarea acestor situații neplăcute se recomandă:
• plasarea între ghilimele a citatelor directe și indicarea referinței într -o listă corespunzătoare la
sfârșitul lucrării,
• indicarea în text a reformulării unei idei, opinii sau teorii și corespunzător în lista de referințe a
sursei originale de la care s -a făcut preluarea,
• precizarea sursei de la care s -au preluat date experimentale, descrieri tehnice, figuri, imagini,
statistici, tabele et caetera,
• precizarea referințelor poate fi omisă dacă se folosesc informații sau teorii arhicunoscute, a
căror paternitate este unanim cunoscută și acceptată.

Data, Semnătura candidat: [anonimizat],

iv
UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA
Facultatea de Automatică, Calculatoare și Electronică

Departamentul de Automatică și El ectronică Aprobat la data de
…………………
Șef de departament,
Prof. dr. ing.
Cosmin Ionete

PROIECTUL DE DIPLOMĂ

Numele și prenumele student: [anonimizat]/ –
ei: Pițigoi Ion -Alexandru
Enunțul temei: Tehnici de modelare și control în automotive. Autovehicule
hibrid

Datele de pornire:

Tehnici de modelare și control în automotive.
Apariția vehiculelor electrice hibrid
Metode de analiză și control în automotive
Simularea proiectului

Conținutul proiectului :

Capitolul 1 – Introducere
Capitolul 2 – Prezentarea proiect ului; Caractesitici tehnice
Capitolul 3 – Apariția vehiculelor electrice hibrid
Capitolul 4,5 – Metode de analiză și control în automotive
Capitolul 6 – Concluzii
Capitolul 7,8 – Bibliografie și Referințele WEB
Anexa – Schema generală
Codul Sursa -Prezentarea co dului sursă

Material grafic obligatoriu:

Consultații:
Periodice
Conducătorul științific
(titlul, nume și prenume,
semnătura): Profesor doctor inginer Dan Selisteanu

Data eliberării temei:
20.10.2017

Termenul estimat de predare a
proiectului :
20.06.2018

Data predării proiectului de către
student și semnătura acestuia:

v
UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA
Facultatea de Automatică, Calculatoare și Electronică

Departamentul de [Calculatoare și Tehnologia Informației /
Automatică, Electronică și Mec atronică]

REFERATUL CONDUCĂTORULUI ȘTIINȚIFIC

Numele și prenumele candidatului/ –
ei: Pitigoi Ion -Alexandru
Specializarea: Tehnologii informatice în ingineria sitemelor
Titlul proiectului : Tehnici de modelare și control în automotive. Autovehicule
hibrid
Locația în care s -a realizat practica de
documentare (se bifează una sau mai
multe din opțiunile din dreapta): În facultate □
În producție □
În cercetare □
Altă locație: [ se detaliază ]

În urma analizei lucrării candidatului au fost cons tatate următoarele:
Nivelul documentării Insuficient
□ Satisfăcător
□ Bine
□ Foarte bine
□
Tipul proiectului Cercetare
□ Proiectare
□ Realizare
practică □ Altul
[se detaliază ]
Aparatul matematic utilizat Simplu
□ Mediu
□ Complex
□ Absent
□
Utilitate Contract de
cercetare □ Cercetare
internă □ Utilare
□ Altul
[se detaliază ]
Redactarea lucrării Insuficient
□ Satisfăcător
□ Bine
□ Foarte bine
□
Partea grafică, desene Insuficientă
□ Satisfăcătoare
□ Bună
□ Foarte bună
□
Realizarea
practică Contribuția autorului Insuficientă
□ Satisfăcătoare
□ Mare
□ Foarte mare
□
Complexitatea
temei Simplă
□ Medie
□ Mare
□ Complexă
□
Analiza cerințelor Insuficient
□ Satisfăcător
□ Bine
□ Foarte bine
□
Arhitectura Simplă
□ Medie
□ Mare
□ Complexă
□

vi
Întocmirea
specificațiilor
funcționale Insuficientă
□ Satisfăcătoare
□ Bună
□ Foarte bună
□
Implementarea Insuficientă
□ Satisfăcătoare
□ Bună
□ Foarte bună
□
Testarea Insuficientă
□ Satisfăcătoare
□ Bună
□ Foarte bun ă
□
Funcționarea Da
□ Parțială
□ Nu
□
Rezultate experimentale Experiment propriu
□ Preluare din bibliografie
□
Bibliografie Cărți
Reviste
Articole
Referințe
web

Comentarii
și
observații

În concluzie, se propune:

ADMITEREA PROIECT ULUI
□ RESPINGEREA PROIECTULUI
□

Data, Semnătura conducătorului știi nțific,

vii
REZUMATUL PROIECTULUI

În această lucrare este prezentat modul de lucru al autovehiculelor, în special vehiculele hibrid și
modul de comunicație între componentele critice ale acestuia.
Odată cu trecerea timpului, mașinile trebuie să devină din ce în ce mai confortabile dar în același
timp mult mai sigure. Modul în care acest ea se comportă în anumite situații și mai ales timpul de reactive
în cazul preluării unei comenzi este foarte important.
În prima parte este prezentat un scurt istoric al evoluție mașinilor și căile de comunicație folosite
dea lungul istoriei, iar mai apoi în prezent. După prezentarea evoluției, lucrarea urmărește metodele de
modelare a autovehiculelor convenționale, mai exact modelarea șasiului, forțele de rezistență, forțele
de tracțiune și modelarea transmisiei.
Perfomanțele autovehiculelor depind foarte mult de capacitate de ascensiune, performanțele de
accelerație și de frânare. Autovehiculele pot să fie împărțite în sisteme de propulsive bazate pe motoare
termice, electrice sau electrice hibrid. În funcție de sistemul prezentat, în această lucrare pute m să găsim
tipurile și parametrii de funcționare a fiecărui model de sistem, bateriile utilizate, randamentul energetic,
iar în cazul sistemelor hibrid, avem arhitectură, în funcție de țip: serie, paralel sau serie -paralel; avem
avantajele și dezavantajele sistemelor hibrid, stadiul actual și tendințele prezente.
În următoarea parte, lucrare începe să se axeze mai mult pe sistemele electrice, respective electrice
hibrid. Sunt prezentate câteva metode de simulare a acestora, pachetele software care ne pot aj uta în
testare, dar în special sunt prezentate modelele matematice folosite în testarea și modelarea
componentelor folosite în dezvoltarea sistemelor hibrid.
Ultimul capitol reprezintă stagiile de control HEV (hybrid electric vehicle), clasificarea acestor a,
strategiile de control în funcție de tipul acestora. În funcție de metoda de control folosită, sunt prezentate
pentru fiecare în parte rezultatele generate în urma unor experimente.
Termenii cheie : Protocoale de comunicație, sisteme de propulsive, siste me hibrid, modele
matematice, sisteme de testare, rezultate experimentale, pachete software, simulare, strategii HEV.

viii
CUPRINSUL
1 INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 11
1.1 SCOPUL ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 11
1.2 MOTIVAȚIA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 11
2 TEHNICI DE MODELARE SI CONTROL IN AUTOMO TIVE ………………………….. ………………………….. ………… 13
2.1 PROTOCOALE DE COMUNIC AȚIE PENTRU AUTOMOBI LE ………………………….. ………………………….. ………………. 13
2.1.1 Evoluția sistemelor electrice/electronice de pe automobile ………………………….. …………………….. 13
2.1.2 Multiplexarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 14
2.1.3 CAN, LIN, FlexRay, MOST și Bluetooth ………………………….. ………………………….. …………………….. 15
2.2 PROTOCOLUL DE COMUNICAȚIE CAN UTILIZAT LA AUTOMOBILE ………………………….. ………………………….. ……. 17
2.2.1 Istoricul protocolului CAN ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 17
2.2.2 Avantajele utilizării comunicației multiplexate (magistrală) comparativ cu o comunicație filară (pe
fir) 18
2.2.3 Domenii de utilizare al protocolului CAN ………………………….. ………………………….. …………………. 18
2.2.4 Tipuri de rețele CAN ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 18
2.2.5 Nivelul fizic al protocolului CAN ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 19
2.2.6 Parametrii fizici transmiși cu protocolul CAN ………………………….. ………………………….. …………… 20
2.2.7 Diagnosticarea unei rețele CAN ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 21
3 APARIȚIA VEHICULELOR ELECTRICE HIBRIDE ………………………….. ………………………….. ……………………… 22
3.1.1 Poluarea aerului mediului înconjurător ………………………….. ………………………….. …………………… 22
3.1.2 Resursele petroliere mondiale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 22
3.1.3 Surse de energie pentru transportul rutier ………………………….. ………………………….. ………………. 22
3.1.4 Evoluția vehiculului electri c și a celui electric hibrid ………………………….. ………………………….. ….. 23
3.2.2 Forțele de rezistență ale căii de rulare ………………………….. ………………………….. ……………………….. 24
3.2.3 Forța de tracțiune maximă. Aderența pneu -cale de rulare ………………………….. …………………………. 24
3.2.4 Modelarea lanțului de transmisie a puterii ………………………….. ………………………….. …………………. 25
3.2.5 Caracteristica de tracțiune a vehiculului ………………………….. ………………………….. …………………….. 26
3.3.1 Capacitatea de ascensiune ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 26
3.3.3 Performanțe de frânare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 27
3.4 SISTEME DE PROPULSIE BAZATE PE MOTOARE TE RMICE ………………………….. ………………………….. ……………… 28
3.4.1 Parametrii de funcționare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 28
3.4.2 Randamentul mecanic al motorului ter mic ………………………….. ………………………….. ……………… 28
3.4.3 Parametri de performanță ai motoarelor termice ………………………….. ………………………….. …….. 28
3.4.4 Mijloace de creștere a randamentului energetic „rezervor -vehicul” ………………………….. ………… 29

ix
3.5 VEHICULE ELECTRICE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 29
3.5.1 Baterii utilizate în arhitecturi electrice si electrice hibride ………………………….. ………………………. 30
3.6 VEHICULE ELECTRICE HI BRIDE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 30
3.6.1 Trenul de acționare electric hibrid ………………………….. ………………………….. …………………………. 31
3.6.2 Arhitecturi ale autovehiculelor electrice hibride ………………………….. ………………………….. ……….. 32
3.6.2.1 Arhitectura serie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 32
3.6.2.2 Arhitectura de tip paralel ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 32
3.6.2.3 Arhitectura mixta (serie – paralel) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 33
3.6.3 Care sunt avantajele sistemelor hibride? ………………………….. ………………………….. ………………… 33
3.6.4 Stadiul actual si tendințe ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 34
3.6.5 Sisteme de propulsie hibride ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 36
4 METODE PENTRU ANALIZ A VE HICULELOR ELECTRICE HIBRIDE ………………………….. …………………………. 36
4.1 SIMULĂRILE OFF -LINE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 36
4.2 SIMULĂRI ON -LINE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 37
4.3 PACHETUL SOFTWARE PEN TRU SIMULAREA AUTOVE HICULELOR ADVISOR ………………………….. ……………………. 37
4.3.1 Modelarea trenului de acționare ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 37
4.3.2 Modelarea motorului de tracțiune ………………………….. ………………………….. …………………………. 38
4.3.3 Modelul generatorului folosit în arhitectura serie ………………………….. ………………………….. …….. 39
4.3.4 Modelarea bateriilor el ectrochimice ………………………….. ………………………….. ………………………. 39
4.3.5 Modele de cicluri de drum ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 40
4.4 COMPARAȚIE ÎNTRE DIFE RITE ARHITECTURI ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 40
5 STRATEGII DE CONTROL HEV ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 42
5.1 CLASIFICAREA STRATEGI ILOR DE CONTROL ÎN HEV ………………………….. ………………………….. …………………… 42
5.2 STRATEGII B AZATE PE REGULI ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 43
5.2.1 Strategia de control termostat ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. 44
5.2.2 Strategia de control Power Follower ………………………….. ………………………….. ………………………. 44
5.2.3 Strategii bazate pe logica fuzzy ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 44
5.2.4 Strategii de control bazate pe optimizare ………………………….. ………………………….. ……………….. 45
5.2.4.1 Strategia de control a minimizării consumului de combustibil echivalent ………………………….. …………… 45
5.3 STRATEGIA DE CONTROL HEV AVÂND SUPERCAPACITO RI ………………………….. ………………………….. ……………. 46
5.3.1 Rezultate experimentale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 49
5.4 STRATEGIA DE CONTROL BAZATĂ PE REGULI ………………………….. ………………………….. ………………………….. 51
5.4.1 Rezultate experimentale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 53
5.5 STRATEGIA DE CONTROL BAZATĂ PE CONTROL DI STRIBUIT ………………………….. ………………………….. …………… 54
5.5.1 Rezultate experimentale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 57
5.6 STRATEGIA BAZATĂ PE P ROGRAMARE DINAMICĂ ………………………….. ………………………….. …………………….. 57

x
5.6.1 Rezultate experimentale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 59
6 CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 60
7 BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 61
8 REFERINȚE WEB ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 64
A. ANEXA ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 65
B. CD / DVD ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 65
INDEX ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 66

11
1 INTRODUCERE
1.1 Scopul
Prin această lucrare, doresc să prezint modul de funcționare și comunicare a vehicule lor, dar în
special cele hibrid. Este prezentat în primul rând modul prin care componentele electrice (ECU)
comunică unele cu celelalte, acestea fiind într -un număr foarte mare, dar în același timp și în creștere
continuă.
Numărul componentelor și senzoril or a crescut considerabil în ultimii ani, de la 1 -2 ECU -uri și
câțiva senzori, la câteva zeci de ECU -uri și sute de senzori.
Odată cu apariția vehiculelor electrice și hibrid, a fost nevoie ca sistemele de comunicație să fie
din ce în ce mai rapide și mai sigure, pentru acest lucru a fost nevoie de o calitate cât mai bună a
componentelor și de algoritmi de calcul cât mai avansați, trecându -se de la comunicația cu fire simple,
la protocoale de transfer LIN, CAN și amplasarea unor unități de comandă cât mai a vansate cu viteze
de calcul și capacitate cât mai mari.
Mașinile hibride pot să reprezinte sistemele de propulsive folosite în viitorul apropiat, datorită
consumului redus de combustibil, diminuarea poluării, dar în același timp și creșterea performanțelor
cu un cost mai mic. În această lucrare este prezentat modul de lucru, modelele matematice folosite dar
și metodele de testare a acestor sisteme hibride .
Am dorit să cercetez aceste sisteme datorită performanțelor prezente în această tehnologie,
consider c ă aceste pot să ne ofere un stil de viața mult mai ușor, mai liniștit, cu costuri scăzute, dar în
același timp putem să avem parte și de performanțe mult diferite față de sistemele de propulsive
convenționale ale motoarelor cu ardere internă.
Există foarte multe metode de testare a acestor sisteme, iar în această lucrare sunt prezentate
doar câteva metode de simulare și un pachet software cu ajutorul căruia putem să testăm diferite
configurații de autovehicule hibrid sau electrice. Acest pachet este compus în MatLab împreună cu
pachetul Simulink și Advisor, program folosit în mod special pentru simularea și testarea sistemelor
hibrid. Acesta poate testa modul de propulsie, viteza, consumul, forțele exercitate, dar tot odată și modul
în care aceste sisteme po t să își încarce bateriile cu ajutorul forței generate de sistemul de frânare și al
deplasării autovehiculului.

1.2 Motivația

Am ales această temă “Autovehicule hibrid” din pasiune pentru acestea. Îmi doresc să cercetez
cât mai amănunțit acest subiect, av antajele și dezavantajele acestora, tipul mașinilor hibrid și mai ales
modul în care funcționează.

12
Totul a pornit de la un curs de automotive din cadrul facultății, urmat de un proiect în care am
avut ocazia să cercetez o mică parte din ce oferă un motor h ibrid. Pornind de la acest proiect, am decis
să cercetez mai amănunțit acest subiect.
Din punctul meu de vedere, mașinile hibrid sunt foarte potrivite pentru deplasarea în orașele
mari sau aglomerate, unde cotele de poluare sunt mult prea ridicate. Pentru aceste orașe cred că sunt
mult mai potrivite mașinile electrice, dar din păcate, în acest moment în România nu este prezenta
infrastructura necesare pentru utilizarea optimă a acestor sisteme de propulsie, iar sistemele hibrid sunt
mult mai ușor de adaptat condițiilor existente.

13
2 TEHNICI DE MODELARE SI CONTROL IN
AUTOMOTIVE
2.1 Protocoale de comunicație pentru automobile
În prezent sistemele electronice de pe automobile cunosc o dezvoltare fără precedent. Pentru
automobilele de lux se estimează că sistemele el ectronice reprezintă aproximativ 23% din costul total
al automobilului. De asemenea, experții estimează că aproximativ 80% din inovațiile aduse în domeniul
auto fac parte din categoria sistemelor electronice.
2.1.1 Evoluția sistemelor electrice/electronice de pe automobile
Începând cu 1970 se poate observa o creștere exponențială a numărului de componente electronice
utilizate pe automobile, ce au ca scop înlocuirea componentelor mecanice și hidraulice. Scopul principal
al sistemelor electronice de pe automob ile este de a asista conducătorul auto în ceea ce privește
controlul automobilului , prin intermediul tracțiunii (motor), direcției (servodirecție electrică),
sistemului de frânare ( ABS , ESP) sau a suspensiei (suspensie activă). Un alt scop al sistemelor
electronice este de a controla luminile, ștergătoarele, ușile și mai nou sistemele multimedia
(radio, DVD ), sistemele de comunicație (telefonie "hands free") și de poziționare globala ( GPS).

Evoluția procentului de sisteme electronice de pe automobile
Literele din graficul de mai sus reprezintă progresele semnificative făcute în domeniul sistemelor
electrice/electronice de pe automobile:
A. semnalizare optică, acustică, radio, demaror, dinam;
B. aprindere tranzistorizată, alternator;
C. controlul vitezei de croa zieră, injecția electronică de combustibil, controlul electronic
al transmisiilor automate ;
D. calculator de bord, indicator interval service, ABS, telefonie mobilă;
E. cheie electronică, sisteme integrate de control al motorului și al transmisiei, instrumente d e
bord electronice, TCS, suspensie adaptivă, diagnoza senzorilor de impact, sisteme de protecție
antifurt;
F. imobilizator electronic, senzor de impact zonal;
G. multiplexare, diagnoză, sistem de navigare;

14
H. senzori de impact lateral, senzor de măsura a presiunii din pneuri;
I. sistem de acces în automobil bazat pe perimetru, detectarea prezentei ocupanților
automobilului, detectarea și prevenirea răsturnării automobilului;
J. ACC , ESP;
K. sisteme X -by-wire (sistem de frânare și direcție electronică);
Introducerea siste melor electrice pe automobile începe în jurul anului 1950. În acestă perioadă nu
putem vorbi încă de sisteme electronice veritabile deoarece nici unul dintre sisteme nu conține materiale
semiconductoare.
Evoluția sistemelor electrice/electronice a luat avânt începând cu anii 1970 și continuă până în zilele
noastre. Conținutul de sisteme electrice/electronice de pe automobile a crescut de la 0% în 1950 până
la 25% în prezent.
Numărul mare de sisteme electronice aflat pe un automobil impune schimbul d e informații între
diferitele sisteme ce echipează automobilul. Acest schimb de informații are ca scop reducerea numărului
de senzori, prin utilizarea aceleiași informații furnizată de un senzor de către mai multe calculatoare.
2.1.2 Multiplexarea
Pentru a p utea discuta despre protocoale de comunicație utilizate pe automobile mai întâi trebuie să
clarificam modul în care calculatoarele ce echipează un automobil schimbă informații între ele. Să
presupunem că automobilul este echipat cu un calculator de injecți e (ECU ), are transmisie
automată (TCU ) și de asemenea este prevăzut cu sistem de frânare ce previne blocarea roților (ABS).
În tabelul de mai jos sunt date ca exemplu informațiile care sunt schimbate între cele trei calculatoare.
„Tx” semnifica faptul c a informația este transmisa iar „Rx” înseamnă că informația este recepționată.
Informația \ Calculatorul ECU TCU ABS
Turația motorului Tx Rx –
Poziția clapetei obturatoare Tx Rx –
Temperatura motorului Tx Rx –
Tensiunea bateriei Tx – Rx
Viteza automob ilului Rx Rx Tx
ABS activ Rx Rx Tx
Cuplul motor cerut Rx Tx –
Schimbarea de treapta este activă Rx Tx –
Pentru a explica conținutul tabelului luăm ca exemplu informația "viteza automobilului". Acesta este
trimisă de calculatorul sistemului de frâna re (ABS) și este recepționată de calculatorul de injecție
(ECM) și al cutiei de viteze automată (TCU).

15

Conexiunea electrică clasică între calculatoarele unui automobil
Astfel pentru a putea împărții aceste informații intre cele trei calculatoare, pen tru fiecare semnal,
trebuie realizata o conexiune electrică. Acest mod de a comunica anumite informații prezintă
numeroase dezavantaje , cum ar fi:
o creșterea greutății totale a automobilului datorită numărului mare de cabluri și conectori
electrici;
o scădere a fiabilității automobilului datorită posibilității de defectare a unei conexiuni;
o complexitatea crescută a cablajului automobilului, pentru fiecare noua informație
trimisă/recepționată este nevoie de cabluri adiționale.

Conexiunea electrică dintre calcu latoarele unui automobil pentru protocolul CAN
În prezent, datorită numărului mare de calculatoare utilizate pentru un automobil, acest mod, de a
schimba informații, este imposibil de folosit. Pentru a îndepărta aceste inconveniente s -a trecut la
multi plexare, care reprezinta de fapt transmiterea mai multor informații utilizînd aceleași fire electrice.
Avantajele utilizării comunicației multiplexate sunt evidente:
o mai puțini senzori, cabluri și conectori;
o reducerea greutății automobilului;
o reducerea spațiului ocupat de partea electrică a automobilului;
o creșterea fiabilității automobilului datorită reducerea numărului de componente care se pot
defecta.
În funcție de protocolul de comunicație utilizat conexiunea electrică poate fi realizată cu un s ingur
fir (protocolul LIN) sau cu două fire ( protocolul CAN ). Despre acestea vom discuta într -un articol viitor.
2.1.3 CAN, LIN, FlexRay, MOST și Bluetooth
Protocoalele de comunicație utilizate în industria automobilelor se clasifica în principal în funcție de
viteza de transmitere a datelor. SAE (Society of Automotive Engineers), societatea inginerilor de
automobile, propune următoarea clasificare a sistemelor/rețelelor de comunicație:

16
Clasa Viteza Aplicații Exemple
Protocol
A < 10 kb/sec Acționare oglinzi, geamuri electrice LIN
B 10 … 125 kb/sec Instrumente de bord CAN "low speed"
C 125 kb/sec … 1
Mb/sec Management motor, transmisie, sisteme de frânare
(ABS) CAN "high
speed"
D > 1 Mb/sec Sisteme "X -by-wire", multimedia FlexRay, MOST

Începând cu mijlocul anilor 1980 Bosch a demarat dezvoltarea protocolului CAN . În prezent acest
protocol este cel mai utilizat în industria automobilelor, în anul 2000 fiind comercializate aproximativ
100.000.000 de module CAN. Protocolul CAN se caracterizează prin r obustețe și viteză de transmitere
a datelor relativ mare. Este utilizat în principal pentru aplicații în timp real, cum ar fi managementul
motorului, transmisiei și a sistemului de frânare clasic (hidraulic).
Protocolul LIN este rezultatul colaborării dintre Audi AG, BMW AG, Daimler AG, Freescale, VW
și Volvo. Scopul colaborării este de a crea un protocol simplu, ieftin, de viteza mica care sa fie utilizat
la controlul sistemului de închidere centralizată, climatizare, oglinzi electrice, etc. Față de pr otocolul
CAN care utilizează doua fire pentru a transmite informațiile protocolul LIN este monofilar, utilizează
doar un fir.
Sistemele "X -by-wire" (control electronic, prin fir) cum ar fi "steer -by-wire" (sistem de directie
actionat electric) sau "bra ke-by-wire" (sistem de frânare acționat electric) necesită un protocol de
comunicație stabil, tolerant la erori și cu viteza mare de transport a informațiilor. Răspunsul la aceste
cereri l -a dat cooperarea dintre BMW, Daimler, Philips și Freescale, având c a rezultat protocolul
FlexRay. Prima implementare a protocolului FlexRay s -a făcut în 2006 pentru suspensia adaptiva a
BMW -ului X5. Industrializarea protocolului s -a făcut în 2008 pe noul BMW seria 7.
Aplicațiile multimedia de pe automobile (GPS, DVD, comenzi vocale, etc.) necesită protocoale
dedicate atât din punct de vedere al vitezei de transport a datelor cât și din punct de vedere al suportului
fizic. Protocolul MOST utilizează fibra optică pentru transportul datelor și este rezultatul colaborării
dintre Audi, BMW, Daimler, s.a.
Acest protocol wireless (utilizează undele radio pentru transmiterea informațiilor) este caracterizat
prin costuri scăzute, consum mic de energie și cu arie de acoperire între 10 și 100 de metri. În domeniul
automobilelo r este utilizat pentru conectarea automobilului cu diferite terminale externe multimedia
(telefoane mobile, MP3 player -e, DVD -uri portabile, etc.), calculatoare portabile cat și cu echipamente
de diagnoza auto.
Utilizarea unui anumit protocol se face p e baza cerințelor pe care trebuie sa le îndeplinească, cat și
pe baza costurilor aferente implementării pe automobil. Este de la sine înteles că, odată cu creșterea
performanțelor (viteza de transport a datelor, toleranta la erori, etc.) crește și costul i mplementării. De
obicei protocoalele FlexRay și cele multimedia (MOST, Bluetooth) se utilizează pe automobile de clasa
mare, limuzine, la care costul sistemului este relativ mic în comparație cu costul total al automobilului.

17

Viteza de transfer a datelor pentru protocoalele de comunicație utilizate pe automobile
Descrierea detaliată a fiecărui protocol se va face în articole dedicate, acest articol având scopul de a
prezenta într -o manieră simplificată diversitatea protocoalelor de comunicație utiliza te în industria
automobilelor precum și domeniul lor de utilizare.

2.2 Protocolul de comunicație CAN utilizat la automobile

CAN (Controller Area Network) este un protocol de comunicație de tip magistrală (bus) utilizat pe
scară largă în industria automo bilelor. Prin intermediul protocolului CAN calculatoarele automobilului
(ECM , TCU , ESP, etc.) schimbă informații între ele pentru a facilita sau optimiza funcțiile de control
ale diverselor sisteme (injecție, ambreiaj, sistem de frânare, etc.).
2.2.1 Istoricul p rotocolului CAN
Protocolul CAN este un sistem de comunicație serial , în timp real , utilizat pentru sisteme distribuite .
Dezvoltarea acestuia a fost inițiată de compania Bosch Gmbh în anul 1983. Motivul utilizării unui
sistem de comunicație tip magistra lă a fost determinat de numărul tot mai mare de calculatoare și
componente electronice utilizate la automobile.
Etape importante din istoria dezvoltării protocolului CAN:
1983 – demararea dezvoltării de către Bosch Gmbh
1985 – prima versiune de specifi cație a protocolului
1986 – începerea standardizării protocolului de către ISO
1987 – introducerea primului circuit integrat CAN (Intel & Philips)
1991 – publicarea versiunii a doua a specificației protocolului
1992 – apariția primului automobil de serie c e utilizează protocolul CAN (Mercedes Benz, clasa S)
1993 – publicarea primului standard al protocolului (ISO 11898)
2007 – producția anuală de module CAN atinge valoarea de aproximativ 600 de milioane de module

18
2.2.2 Avantajele utilizării comunicației multiplex ate (magistrală)
comparativ cu o comunicație filară (pe fir)
În cazul unei comunicări filare, fiecare calculator are o legătură electrică separată pentru fiecare canal
de comunicație. Astfel dacă, de exemplu, avem 3 calculatoare care comunică fiecare c u fiecare, utilizînd
2 fire, vom avea în total 12 fire (4 fire pe calculator)! Dezavantajul acestui tip de comunicație este
reprezentată de masa mare a firelor și a conectorilor precum și de complexitatea mare a rețelei de
comunicație.
În cazul utiliză rii unui sistem de comunicație tip magistrală, comparativ cu un sistem filar, se elimină
cantități importante de conectori și cabluri. De asemenea sistemul de comunicație este simplificat și se
poate diagnostica mai ușor.
Principalele motive pentru car e se utilizează un sistem de comunicație multiplexat (magistrală):
o facilitează partajarea de parametrii între calculatoarele automobilului;
o îmbunătățește securitatea și modul de diagnosticare
o reduce costul total al sistemului datorită reducerii numărului d e fire și conectori
o cerință prevăzută în standardele de diagnoză EOBD
Un automobil de clasă medie din anii 90 conținea aproximativ 2 km de cabluri care cântăreau în jur
de 70 -90 de kg! De asemenea un automobil Mercedes Benz, clasa S, din anul 2002, ave a în jur de 50
de calculatoare. Creșterea numărului și a complexității sistemelor electronice de pe automobile a impus
utilizarea sistemelor de comunicație multiplexate (CAN).
2.2.3 Domenii de utilizare al protocolului CAN
Scopul inițial al protocolului CAN a fost de a fi utilizat în industria automobilelor. Datorită
avantajelor pe care le aduce, în ceea ce privește comunicarea între modulele electronice, acest protocol
este utilizat și în alte industrii/domenii:
o vehicule grele, camioane, vehicule agricole
o industria roboților, automatizări
o industria aeronautică, aeronave
o vehicule militare
o echipamente medicale
o electrocasnice
2.2.4 Tipuri de rețele CAN
Protocolul CAN, în funcție de viteza de transfer a datelor, este de două feluri:
o CAN HS (High Speed) – viteză mar e
o CAN LS (Low Speed) – viteză mică
CAN HS poate avea viteza de transfer a datelor de 125, 250, 500 sau 1000 kb/s. Datorită vitezei mari
de transfer a datelor este utilizat cu precădere pentru motor, cutie de viteze și sistemele de siguranță
activă (ABS , ESP).
CAN LS are viteza de transfer între 40 și 125 kb/s. Protocolul CAN LS are avantajul că este tolerant
la erori (fault tolerant). În cazul în care unul din cele două fire este întrerupt comunicația se realizează
pe un singur fir. Acest tip de pro tocol CAN este utilizat cu precădere la închiderea centralizată și la
imobilizator, datorită funcționării și în regim de avarie.

19
2.2.5 Nivelul fizic al protocolului CAN
Din punct de vedere fizic, protocolul CAN conține o magistrală, formată din două fire răs ucite, și
calculatoare care conțin fiecare câte un circuit integrat de emisie -recepție (CAN transceiver). Firele pe
care se transmite informația sunt răsucite pentru a elimina eventualele perturbații electromagnetice .

Componentele fizice ale unei re țele CAN
Circuitele integrate de emisie -recepție combină funcția de primire a mesajelor cu cea de trimitere, în
aceeași componentă. CAN transceiver -ul este alimentat la o tensiune de 3…5 V și are rolul de a face
conversia tensiunilor electrice, de pe magistrală, în semnale digitale și invers.

Nivelul fizic al protocolului CAN.

Lungimea maximă a magistralei poate să fie de 250 m (CAN HS) sau de 50 m (CAN LS). Numărul
de calculatoare care pot fi conectate la magistrală variază în funcție de vitez a și de numărul parametrilor
ce trebuie transmiși. O rețea CAN poate suporta până la 50 de calculatoare interconectate. În capetele
magistralei sunt prevăzute rezistențe electrice de aproximativ 120 Ω care au rolul de a crește impedanța
rețelei, în scopul eliminării fenomenului de „reflexie” a semnalelor.

Exemplu de rețea CAN

ECM (Engine Control Module) – calculatorul de injecție (motor)
TCU (Transmission Control Unit) – calculatorul transmisiei automate
ABS (Anti -lock Braking System) – calculatorul sist emului de frânare
BCM (Body Control Module) – calculatorul de habitaclu
Roof (Plafon) – calculatorul pentru controlul trapei
Seat (Scaun) – calculatorul pentru controlul scaunelor
Clim (climatizare) – calculatorul pentru controlul climatizării
Diag. (diagn ostic) – conectorul de diagnosticare

20
Exemplu dat de rețea CAN conține două sub -rețele, CAN motor și CAN vehicul , conectate printr -un
„gateway” care este reprezentat de calculatorul de habitaclu (BCM). Această arhitectură are avantajul
că un defect la u na din cele două sub -rețele nu o va afecta pe cealaltă.
Magistrala CAN conține două fire numite CAN_H (High voltage) și CAN_L (Low voltage). Pe firul
CAN_H tensiunea electrică poate avea două nivele: 2.5 și 3.5 V. Pe firul CAN_L tensiunea electrică
poate fi de 1.5 și 2.5 V.

Semnalul de tensiune de pe o rețea CAN

Semnalele de tensiune pe cele două fire au ambele valoarea 2.5 V sau 3.5 V pe CAN_H și 1.5 V pe
CAN_L. Traducerea acestor valori de tensiune în semnal digital se face prin diferența celor două
tensiuni. Când tensiunea pe cele două fire este de 2.5 V diferența este de 0 V, când cele două tensiuni
au 3.5 și 1.5 V, diferența este de 2 V. Semnalul de tensiune ce are valori de 0 și 2 V reprezintă valori
digitale de 1 și 0.
Cele două valori digitale nu sunt reprezentata exact de valori fixe de tensiune. Datorită eventualelor
perturbații aceste valori pot varia între anumite limite. Astfel, valoarea digitală de 0 poate fi reprezentată
de o tensiune între -1.0 și 0.5 V iar valoarea digitală 1 î nseamnă o tensiune între 0.9 și 5.0 V.
Atenție: Să nu se facă confuzie între CAN HS (High Speed) și CAN_H (High voltage). Primul
reprezintă viteza de transfer a datelor iar a doua tensiune electrică din fir. Aceeași observație este
valabilă și pentru CAN L S (Low Speed) și CAN_L (Low voltage). Ambele versiuni de viteză conțin
cele două fire CAN_H și CAN_L!
2.2.6 Parametrii fizici transmiși cu protocolul CAN
Cea mai uzuală configurație de rețea CAN este aceea care conține calculatorul de injecție, transmisie
automată și ESP. Informațiile schimbate între acestea se referă la temperaturi, turații, cuplu și stări ale
diferitelor componente.

21
Informațiile transmise pe magistrala CAN sunt grupate în mesaje care conțin unul sau mai mulți
parametrii. Un calculator p oate transmite mai multe mesaje și în același timp poate recepționa unul sau
mai mulți parametrii. Parametrii transmiși sunt notați cu Tx (transmited) iar cei primiți cu Rx (received).
De exemplu calculatorul de injecție (ECM) trimite pe CAN mesajul „M esajParametriiMotor” care
conține trei parametrii: turația motorului, cuplul motor și temperatura motorului. Calculatorul
transmisiei automate (TCU) primește toți acești parametrii pe care îi utilizează pentru controlul
închiderii și deschiderii ambreiajul ui. De asemena calculatorul ESP utilizează informația de cuplu
motor pentru a decide dacă -l reduce în cazul în care automobilul pierde din aderență.
Viteza automobilului este un parametru emis de calculatorul ESP și este utilizat de motor de exemplu
pentru controlul vitezei de croazieră (Cruise Control) iar de calculatorul transmisiei automate pentru
legile de schimbare a treptelor de viteză.
Protocolul de comunicație CAN este utilizat și de echipamentele de diagnoză pentru a primi date de
la calcul atoare (cod defecte, parametrii, etc.) și pentru a trimite comenzi de ștergere a anumitor
parametrii. Utilizarea protocolului CAN pentru echipamentele de diagnoză este impusă de ultimele
reglementări OBD în vigoare.
2.2.7 Diagnosticarea unei rețele CAN
Codur ile OBD stocate pentru un defect de comunicare pe rețea sunt afișate cu Uxxx . pentru a
diagnostica o rețea CAN, pe lângă codul de eroare obținut, se poate utiliza și un osciloscop pentru
vizualizarea tensiunilor electrice de pe cele două fire (CAN_L și CAN_H).

Formă corectă a tensiunilor electrice pe o magistrală CAN (CAN_H – roșu, CAN_L – albastru )

În cazul în care apare o problemă cu firele pe care se transmit cele două tensiuni, sau dacă modului
de emisie -recepție este defect, nivelurile de tensiune de pe cele două canale CAN (High și Low) vor
avea valori anormale.

22

Formă incorectă a tensiunilor electrice pe o magistrală CAN (CAN_H – roșu, CA N_L – albastru )

Introducerea protocolului de comunicație CAN în industria automobilelor a reprezentat o „piatră de
temelie” pentru dezvoltarea electronicii și a sistemelor de control complexe. Protocolul CAN este cel
mai popular dar nu singurul utiliz at la automobile. LIN, FlexRay sau MOST sunt de asemenea
protocoale de comunicație dar despre acestea, pe larg, în articolele viitoare.

3 APARIȚIA VEHICULELOR ELECTRICE HIBRIDE
3.1.1 Poluarea aerului mediului înconjurător
Pentru a obține energia de propulsie, în prezent, cea mai mare parte a vehiculelor se bazează
pe arderea combustibililor pe bază de hidrocarburi. Acest fenomen (combustia) reprezintă o reacție între
combustibil și aer cu degajare de căldură și produși de ardere. Căldura este transformata în puter e
mecanică de motorul termic drept urmare în atmosfera sunt eliberați produșii de ardere. Reacția din care
în urma arderii se obține numai căldură, bioxid de carbon (CO2) și apă (H2O), reprezint reacția
completă (ideală), deoarece produșii rezultati nu dău nează mediului înconjurător. În mod real, arderea
combustibilului pe bază de hidrocarburi nu se realizează niciodată complet, totodată rezultând și o
anumită cantitate de oxizi de azot (NOx) și hidrocarburi nearse (HC), pe lângă CO2 și H2O, toate
acestea f iind toxice pentru sănătatea oamenilor.
3.1.2 Resursele petroliere mondiale
Majoritatea combustibililor utilizați pentru transport sunt combustibilii lichizi obținuți din
petrol. Estimarea totală a rezervelor Pamantului este problematică și din motive politice s i economice.
Volumul descoperirilor viitoare de petrol este ipotetic iar noile descoperiri nu vor fi ușor accesibile. O
creștere considerabilă a consumului de combustibil este direct influențată de dezvoltarea rapidă a unor
țări masiv populate, în special în regiunea Asia -Pacific. Cea mai rapidă creștere este în Asia -Pacific
unde trăiește cea mai mare parte a populației. Explozia de consum de petrol, va duce automat la o
creștere proporțională în emisii de poluanți și CO2.
3.1.3 Surse de energie pentru transportu l rutier
Încă nu se poate face o estimare a perioadei de posibil consum a petrolui existent deoarece
aceasta depinde de descoperirea a noi zăcăminte de petrol și de producția totală a acestuia. S -a
demonstrat statistic faptul că în ultimii ani ritmul de de scoperire de noi zăcăminte de petrol este lent,

23
spre deosebire de consum care are un ritm alert de creștere. Dacă descoperirile de zăcăminte și consumul
urmează tendințele actuale atunci resursele de petrol se vor epuiza în jurul anului 2038.
3.1.4 Evoluția vehi culului electric și a celui electric hibrid
Vehiculul electric a fost inventat în 1834. Datorită limitărilor associate bateriilor și evoluției
rapide în cazul vehiculelor cu motoare cu ardere internă, vehiculele electrice aproape au dispărut de pe
scena în că din anul 1930. Cu toate acestea, la începutul anilor 1970, unele țări, aflate în plină criză
energetică, au reluat interesul pentru vehiculul electric. În 1898, germanul Dr. Ferdinand Porsche și -a
construit prima mașină, the Lohner Electric Chaise. A fo st prima mașină din lume cu acționare pe roata
din față. A doua mașină a germanului, a fost un hibrid, utilizând un motor cu ardere internă pentru a
învârti un generator ce a furnizat putere pentru motoarele electrice aflate în butucii roților. Utilizând
doar sistemul de baterii, mașina a putut merge aproape 40 de mile. În primi ani ai secolului 20, mii de
mașini electrice și hibride au fost produse. Lumea a luat o nouă întorsătură în 1997 când prima mașină
electrică hibridă modernă,
Toyota Prius a fost vân dută în Japonia. Doi ani mai târziu în Statele Unite a apărut primul
vehicul hibrid Honda Insight. Aceste două vehicule, urmate de Honda Civic Hibrid, au marcat o
schimbare radicală în tipul mașinii oferite publicului.
3.2 Modelarea autovehiculelor convenț ionale
Utilizarea unui sistem de coordonate tridimensionale este ideal pentru a realiza descrierea
autovehiculului. Acesta este fixat de sol (F), și orientat astfel încât forța gravitațională să fie
perpendiculară planului x FzF. Pe de altă parte, se poate folosi și un sistem de coordonate mobil, solidar
cu vehiculul, planul x TzT fiind tangențial (T) căii de rulare [1]. Noul sistem de referință are aceeași
direcție z T ca și referențialul fix, z F, dar direcțiile x T și y T se modifică continuu în funcție de pan ta
carosabilului. O cale de rulare curbată va împrima vehiculului forțe centrifuge, determinând solicitări
mecanice laterale. Atunci când se dorește simularea dinamicii unui vehicul care rulează pe o șosea,
forțele laterale care acționează asupra vehiculul ui pot fi, în general, neglijate. Daca ținem seama numai
de deplasări pe șosele care nu implică schimbarea direcției de mișcare (mișcări în planul xFyF) atunci,
aplicând legea a II -a a mișcării în referențialul mobil asociat centrului de greutate al vehicu lului, se
obține:

Pentru a modela dinamica sistemului vehicular se impune modelarea simplificată a
componentelor autovehiculului, adică a șasiului autovehiculului și a liniei de acționare a acestuia. Prin
intermediul modelului șasiului pot fi evaluate fo rțele rezistente care se opun mișcării, și care, sumate,
constituie forța de rezistență la rulare.

3.2.1 Modelarea șasiului
Ecuația dinamică a mișcării vehiculului în direcția tangențială poate fi dedusă cu ajutorul
ecuației (1) sub forma:

24

unde δ repre zintă coeficientul de influență al maselor în rotație, care ia în considerare creșterea aparentă
a masei vehiculului, datorată maselor rotitoare din sistem. Valorile tipice ale lui 5 sunt în plaja
[1.04,1.10]. Viteza autovehiculului poate fi determinată pr intr-o integrare ordinară a accelerației
rezultate:
3.2.2 Forțele de rezistență ale căii de rulare
Forța generată ca rezultat al pantei căii de rulare este de forma:

unde g reprezintă accelerația gravitațională iar

In mod uzual, forța de rezistență aer odinamică este descrisă ca o funcție proporțională cu pătratul
vitezei:

unde Vd = v – vvant, vvânt – viteza de deplasare a vântului, C D – coeficientul de rezistență aerodinamică,
Af – suprafața frontală echivalentă a vehiculului.
Deplasarea spre partea f rontală a cauciucului are ca efect creșterea presiunii în această zonă. In
acest caz greutatea din roată și forța normală a șoselei sunt nealiniate, generând un cuplu care se opune
mișcării.

unde Cr reprezintă coeficientul rezistenței la rostogolire. For ța de rezistență la rostogolire, Fr, este
proporțională cu forța normală care acționează asupra roților, F y. Aceasta înseamnă că forța de rezistență
la rulare nu este aceeași pe toate roțile vehiculului fapt care duce la o distribuției neuniformă a greutăț ii
acestuia.
3.2.3 Forța de tracțiune maximă. Aderența pneu -cale de rulare
Pentru a putea stabili forța de tracțiune maximă care poate fi dezvoltată la suprafața de contact
pneu -cale de rulare vom utiliza forțele normale și al coeficientului de aderență, p . In cazul unei punți
motoare față, forța de tracțiune are forma:

25

Rezultatele experimentale arată că, pe diferite căi de rulare, forța de tracțiune maximă se dezvoltă
foarte aproape de momentul debutului patinării roții.
Alunecarea (patinarea) se defineș te uzual cu relația:

unde v este viteza liniară de deplasare a butucului roții, ro w este viteza unghiulară a pneului iar r d este
raza efectivă a roții.. Pentru regimul de frânare alunecarea se definește sub forma:

care are tot o valoare pozitivă subuni tară, similar regimului de tracțiune.În concluzie, pentru o
conducere adecvată, valoarea alunecării trebuie limitată în plaja 15 -20%.

3.2.4 Modelarea lanțului de transmisie a puterii
Componentele unui tren de acționare sunt: sistemul de propulsie, ambreia j (în cazul unei cutii de
viteze manuală) sau convertorul de cuplu (în cazul unei cutii de viteze automată), cutia de viteze,
angrenajul central sau principal format din grupul conic și diferențialul, arborii planetari și roțile
motoare. Legătura dintre cu plul de tracțiune, furnizat de linia de acționare, și forța de tracțiune, care ia
naștere la punctul de contact dintre roțile motoare și calea de rulare, se poate stabili folosind relația
puterii mecanice:

Propulsorul este controlat de catre șofer prin intermediul pedalei de accelerație. Scopul modelării
lanțului de transmisie a puterii este de a surprinde cele mai importante efecte fizice care pot explica
oscilațiile în viteza măsurată a propulsorului, a cutiei de viteze și a roților vehiculului. Propul sorul,
definit de propriul moment de inerție, J , este caracterizat de cuplul de acționare dezvoltat T acț_p, cuplul
intern de frecare T frec-p, și sarcina externă de la ambreiaj T amb.

Dacă se consideră raportul de transmisie i cv atunci modelul asociat e ste

Se obține astfel:

Deși arborele cardanic (când există) este un element elastic, pentru simplificarea modelului,
acesta poate fi asimilat cu un arbore rigid. În consecință viteza unghiulară este aceeași de -a lungul
axului, adică:

26
Randamen tul mecanic total al liniei de acționare, % este obținut ca produs al randamentelor
componentelor interpuse între propulsor și roțile motoare:

3.2.5 Caracteristica de tracțiune a vehiculului
În aplicațiile de tracțiune, caracteristica de performanță ide ală a sistemului de propulsie este
reprezentată de funcționarea la putere de ieșire constantă, în toată gama sa de viteze.

Acest lucru înseamnă că trebuie dezvoltat un cuplu care variază invers proporțional cu viteza.

3.3 Performanțele dinamice a le vehiculelor
Comportarea dinamică a unui autovehicul, poate fi apreciată prin performanțele pe care acesta le
poate realiza în exploatare: viteza maximă de croazieră; capacitatea de accelerare la pornirea de pe loc;
capacitatea de ascensiune (de urcare a pantelor); capacitatea de frânare.
3.3.1 Capacitatea de ascensiune
Pentru situațiile în care vehiculul se deplasează pe o cale de rulare rectilinie cu o pantă relativ
mică și viteză constantă, echilibrul dintre forța de tracțiune și forța de rezistență la rulare poate fi
exprimat sub forma:

In acest caz (sin a ≈ a, cos a ≈1) se obține:

Unde,

termen adimensional, se numește factor de performanță

Atunci când vehiculul se deplasează pe o cale de rulare cu pantă mare, în baza notațiilor (11) –
(12), ecuația (10) devine: \

sin a = d – c cos a

Prin rezolvarea ecuației se obține:

27
3.3.2 Performanțele de accelerație
Pentru a evalua aceste performanțe se pot utiliza mai mulți indicatori, cum ar fi: accelerația;
timpul de accelerație; spațiul de d emarare. Pentru determinarea valori accelerației se poate utiliza
ecuația de echilibru dinamic (1), adică:

ei (15), sub forma:

3.3.3 Performanțe de frânare
Ecuația de mișcare a vehiculului aflat în regim de frânare este:

Valoarea decelerației maxime , pentru cazul în care sunt frânate simultan roțile de la ambele
punți, este determinată pentru momentul în care roțile ajung simultan la limita de aderență. În acest caz
se obține:

În situația în care roțile punții față sunt frânate iar cele ale p unții spate încă rulează liber,
decelerația maximă este dependentă și de parametri constructivi ai vehiculului. Pentru acest caz ecuația
(13) devine:

Timpul și spațiul de frânare:

De asemenea, spațiul de frânare poate fi calculat sub forma :

28
3.4 Sisteme de propulsie bazate pe motoare termice
3.4.1 Parametrii de funcționare
Cei mai importanți parametri pentru performanțele motorului sunt:
• Puterea nominală maximă: Puterea cea mai mare pe care un motor termic poate să o dezvolte
pentru o perioadă scurtă de funcționare.
• Puterea nominală normală: Puterea cea mai mare pe care un motor termic poate să o dezvolte
în regim permanent de funcționare.
• Viteza nominală: Viteza de rotație a arborelui cotit la care motorul termic dezvoltă puterea
nominală norm ală.
Pentru aplicațiile de tracțiune, performanțele motorului termic sunt mai bine precizate prin:
• Puterea maximă (sau cuplul maxim) disponibilă la fiecare viteză din plaja de funcționare a
motorului termic.
• Plaja de viteză și puterea pentru care funcționa rea motorului termic este acceptabilă.
3.4.2 Randamentul mecanic al motorului termic
Randamentul mecanic al motorului termic se poate determina cu relația:
Pentru a testa motoarele termice, consumul de combustibil este măsurat cu ajutorul debitului
masic de comb ustibil (raportul dintre cantitatea de combustibil și timpul de consum):
Un parametru metric mult mai util îl reprezintă consumul specific de combustibil (sfc- specific
fuel consumption ), definit ca raportul dintre debitul masic de combustibil și puterea u tilă la ieșire:
unde P reprezintă puterea motorului.

Randamentul termic se definește ca raportul dintre lucrul mecanic produs într -un ciclu și energia
cantității de combustibil furnizat într -un ciclu:
unde H f, energia specifică inferioară a combust ibilului utilizat. Randamentul termic mai poate fi
exprimat și sub forma:

3.4.3 Parametri de performanță ai motoarelor termice
Importanța parametrilor definiți mai sus devine evidentă atunci când mărimile mecanice ale
motorului termic (putere, cuplu, presiune efectivă medie) sunt exprimate cu ajutorul acestora. Pentru
putere se obține:
Pentru cuplu:

Pentru presiunea efectivă medie

29

Aceste relații ilustrează importanța directă asupra performanțelor motorului termic cu privire la:
randamentul ridicat a l conversiei combustibilului; randamentul volumetric ridicat; creșterea puterii de
ieșire pentru un motor termic de dimensiune dată (deplasament) prin creșterea densității aerului din
sistemul de aspirație; raportul minim aer/combustibil care poate fi ars în mod util în camera de ardere.
Din punct de vedere practic, parametrii de performanță ai motoarelor termice care prezintă interes sunt
puterea, cuplul, consumul specific de combustibil și emisiile specifice. Puterea unui motor cu benzină
poate fi exprima tă și sub forma:
unde A p este aria capului de piston iar S p este viteza medie a pistonului. Pentru cuplu se
obține:

3.4.4 Mijloace de creștere a randamentului energetic „rezervor –
vehicul”
Pentru reducerea consumului total de energie pentru vehiculele rutiere există trei posibile
abordări: îmbunătățirea randamentului „sondă -rezervor” prin optimizarea proceselor din centrale și
rafinării și prin utilizarea surselor de energie primară alternativă; îmbunătățirea randamentului
„rezervor -vehicul”; îmbunătățirea rand amentului „vehicu l șosea” prin reducerea masei vehiculului și a
pierderilor la rostogolire și aerodinamice. Pentru ameliorarea randamentului energetic „rezervor –
vehicul” sunt remarcabile trei abordări la nivel de componente și două abordări la nivel de sis tem, adică:
Îmbunătățirea randamentului maxim al componentelor trenului de putere; Îmbunătățirea randamentului
de subîncărcare al componentelor trenului de putere; Adăugarea capacității de recuperare a energiei
cinetice și potențiale înmagazinată în vehicu l; Optimizarea structurii și parametrilor sistemului de
propulsie, presupunându -se că parametrii vehiculului și carburanții sunt prestabiliți; Realizarea de
algoritmi de supervizare care valorifică avantajele oferite de configurația sistemului de propulsie ales.
3.5 Vehicule electrice
Vehiculele electrice utilizează drept sistem de propulsie un motor electric având în general ca
sursă de energie un pachet de baterii chimice. Facând o antiteza între vehiculele convenționale, care
sunt propulsate de un motor term ic cu ardere internă și vehiculele electrice, la cele din urmă vom
observa o serie de avantaje precum: funcționare silențioasă și fără vibrații; randament ridicat; absența
emisiilor de noxe (ZEV – zero emission vehicle ); independența de combustibilii fosil i;
Sistemul de propulsie electrică este compus din unitatea electronică de control a vehiculului
(Vehicle Electronic Control Unit – VECU), convertorul static de putere, motorul electric, transmisia
mecanică și roțile motoare. Sistemul sursei de energie cup rinde sursa de energie (pachetul de baterii
chimice), unitatea de gestionare a energiei și unitatea de încărcare cu energie. Sistemul elementelor
auxiliare este format din unitatea de asistare a direcției, unitatea de control a climatizării habitaclului și

30
unitatea surselor auxiliare de alimentare. Unitatea de management a energiei cooperează cu unitatea
electronică de control a vehiculului pentru a controla regimul de recuperare a energiei. Ea cooperează,
de asemenea, cu unitatea de reîncărcare a bateriilo r pentru a controla regimul de încărcare și a
monitoriza gradul de încărcare. Sistemul surselor auxiliare de putere furnizează puterea necesară la
diferite nivele de tensiune pentru toți consumatorii electrici auxiliari, și în mod special pentru sistemul
de climatizare și a unității de direcție asistată.
3.5.1 Baterii utilizate în arhitecturi electrice si electrice hibride
Bateriile electrochimice sunt dispozitive care convertesc energia electrică în energie chimică
potențială în timpul încărcării, și energia chi mică potențială în energie electrică în timpul descărcării. O
baterie este compusă din câteva celule elementare legate împreună. În principal, o celulă de baterie este
formată din trei elemente primare: electrodul pozitiv; electrodul negativ; electrolitul.
Un parametru important al unei baterii îl reprezintă gradul de încărcare (State Of Charge –
SOC), adică raportul între capacitatea curentă și capacitatea totală a bateriei. Modificarea stări de
încărcare în intervalul de timp dt, cu un curent de încărca re sau descărcare i constant poate fi exprimată
sub forma:

unde Q(i) este capacitatea bateriei la curentul de descărcare i. În regim de încărcare curentul are valoare
negativă, iar în regim de descărcare curentul are valoare pozitivă. În acest fel gradu l de încărcare a
bateriei poate fi exprimat sub forma :
unde SOC0 este valoarea inițială a gradului de încărcare. Puterea preluată de rezistența de sarcină se
exprimă sub forma:

Avantajele bateriilor cu plumb constau în prețul mic, tehnologie maturiza tă, putere specifică
relativ mare și durată de viață bună (multe cicluri de încărcări/descărcări). Bateriile cu plumb au și o
serie de dezavantaje: densitatea de energie este mică, caracteristicile de temperatură sunt
nesatisfăcătoare. Astfel sub 10°C pute rea sa specifică și energia specifică sunt reduse simțitor. Nichelul
este un metal mai ușor decât plumbul și are proprietăți electrochimice foarte bune, adecvate aplicațiilor
de baterii. Există patru tehnologii diferite bazate pe nichel. Tensiunea de celul ă este 1.30V. Baterii
nichel -hidridă metalică (Ni -MH) au apărut pe piață în 1992. Bateriile pe bază de litiu se împart în două
tehnologii majore pe bază de litiu: litiu -polimer și litiu -ion. Avantaje ar fi o rată mică de autodescărcare
(aprox. 0.5%/lună) ș i posibilitatea de producere în forme și dimensiuni variate. Dezavantajul major îl
reprezintă diminuarea performanțelor la temperatură scăzută deoarece scade conductivitatea ionilor.
Baterii litiu -ion (Li -ion) au fost deja utilizate în aplicații ale vehicu lelor electrice și hibride.
3.6 Vehicule electrice hibride
Autovehiculele convenționale existente pe piață au performanțe dinamice bune și o rază de
acțiune mare datorită utilizării carburanților cu energie specifică mare. Dezavantajul major îl reprezintă
consumul crescut de combustibil și un grad mare de poluare a mediului înconjurător. Pe de altă parte
vehiculele pur electrice, au unele avantaje în raport cu cele convenționale cum ar fi eficiența mare și
grad de poluare nul, cu precizarea că raza de acțiune e ste cu mult mai mică decât a vehiculelor
convenționale. Modelele hibride au avantajele vehiculelor electrice, în principal gradul nul de poluare

31
și cele ale vehiculelor convenționale adică energia specifică mare a carburanților. Prin trenurile de
acționare specifice, vehiculele hibride pot îmbunătăți consumul de combustibil al vehiculelor
convenționale. În principiu, un consum redus poate rezulta din subdimensionarea motorului termic,
recuperarea unei părți din energia pierdută prin frânare, optimizarea dis tribuției de energie între sursele
de energie, eliminarea consumurilor de combustibil în mers în gol prin oprirea motorului termic,
eliminarea pierderilor de ambreiaj prin utilizarea motorului termic când turatia sa este adaptată la viteza
vehiculului.
Un vehicul hibrid este un vehicul care are mai multe sisteme de propulsie, spre deosebire de
vehiculele convenționale (cu motor cu ardere internă), cele electrice sau cele cu pile de combustie, care
au câte un singur sistem de propulsie. Adesea, în special pe ntru autoturisme, termenul se folosește în
sensul de vehicul electric hibrid adică pentru vehiculele echipate cu motoare cu ardere internă și cu
motoare electrice. Însă sunt posibile și alte combinații: hidraulic hibrid (cu motor cu ardere internă și
pompă /motor hidraulic), sau propulsat muscular și electric, de exemplu bicicletele electrice.
In esenta, orice automobil care are doua surse de putere, spre exemplu una electrica si una termica, se
califica pentru adjectivul de “hibrid”. Abordarea diferitilor p roducatori dovedeste insa ca terminologia
de propulsie hibrida este foarte elastica. Unii pun eticheta “micro -hibrid” pe un motor termic obisnuit,
doar pentru ca este dotat cu un sistem de regenerare a energiei de franare (ca exemple avem Smart sau
Peugeot ), in timp ce altii au o abordare exact opusa, refuzand sa admita ca un automobil are propulsie
hibrida si promovandu -l ca “automobil electric cu range extender” (cel mai bun exemplu este GM cu
duoul Chevrolet Volt/Opel Ampera). Daca pentru anumite vehicul e hibride, spre exemplu locomotiva
diesel -electrica, nu este necesara o baterie, in cazul automobilelor intotdeauna exista la bord o baterie
de capacditate mai mica sau mai mare.
3.6.1 Trenul de acționare electric hibrid
Datorită noilor norme impuse în ultimii a ni pentru autovehicule, marii constructori de mașini
au implementat soluții noi pentru client.
Ultimele cercetari dezvaluie vehicule cu mai multe surse de energie:
– un motor termic; un motor electric alimentat de la pile de combustie cu hidrogen; un motor
electric alimentat de la baterii sau supercondensatori. Trenul de putere al unui vehicul hibrid constă într –
un tren de putere primar (1) (unidirecțional) și un tren de putere secundar (2) (bidirecțional). Există mai
multe moduri de combinare a acestora pe ntru a furniza puterea cerută de utilizator:
a) este folosit doar trenul de putere (1).
b) doar trenul de putere (2) este utilizat.
c) Ambele trenuri de putere acționează simultan pentru a produce puterea necesară.
d) Trenul de putere (2) recuperează energia cinetică a vehiculului în regim de decelerare.
e) Trenul de putere (2) obține energie de la trenul de putere (1)
f) Trenul de putere (2) obține energie de la trenul de putere (1) și de la calea de rulare
g) Trenul de putere (1) furnizează simultan putere pentru propulsie ș i pentru înmagazinare.
h) Trenul de putere (1) furnizează energie trenului de putere (2) iar acesta furnizează puterea de
propulsie
i) Trenul de putere (1) furnizează puterea necesară propulsiei iar trenul de propulsie (2) preia
energie de la calea de rulare.

32
3.6.2 Arhitecturi ale autovehiculelor electrice hibride
Legătura dintre componentele prin care trece fluxul de energie al unui hibrid și partea de
control, poate fi denumită arhitectură. Cele două categorii clasice sunt serie și paralel. Ultimele cercetări
în dome niu însă, au aratat că vehiculele electrice hibride se pot împărti în 4 categorii: vehicul electric
hibrid serie; vehicul electric hibrid paralel; vehicul electric hibrid serie -paralel și vehicul electric hibrid
complex.
3.6.2.1 Arhitectura serie
În cazul unui veh icul electric hibrid serie, două surse de energie alimentează un singur motor
de tracțiune, cel propulsor. Sursa de energie unidirecțională este rezervorul de combustibil fosil lichid
iar convertorul unidirecțional de energie este un motor termic cuplat cu un generator electric. Ieșirea
generatorului electric este conectată la o magistrală de putere electrică printr -un redresor. Arhitectura
serie are cateva avantaje pentru care a fost preferată în dezvoltarea unor mijloace de transport.
1. Motorul termic poate funcționa numai în regiunea de randament maxim deoarece este
complet decuplat de la roțile motoare. Mai mult, decuplarea mecanică a motorului termic de roțile
motoare permite utilizarea unui motor termic de turație mare (și cuplu mic) Randamentul și emisi ile de
noxe ale motorului termic pot fi mult îmbunătățite printr -un control optimal pentru o regiune îngustă.
2. Deoarece motoarele electrice au o caracteristică cuplu -viteză aproape ideală ele nu necesită
transmisii cu trepte multiple de viteze. În acest fel construcția se simplifică foarte mult iar costurile de
producție scad corespunzător. Mai mult, se pot utiliza două motoare electrice care să acționeze
individual câte o roată. Această configurație permite o decuplare mecanică între roți că și un diferenți al
mecanic dar acționează, de asemenea, și că un diferențial de limitare a patinării în scop de control al
tracțiunii. De asemenea se poate realiza o acționare pe fiecare din cele patru roți (4×4) fără utilizarea de
arbori de transmisie și diferențiale mec anice.
3. Strategiile de control sunt simple deoarece există decuplarea mecanică dintre roțile motoare
și motorul termic.
Dezavantajele majore sunt:
1. Energia mecanică obținută de la motorul termic este convertită de două ori: energia
mecanică în energie electr ică de către generatorul electric și energia electrică în energie mecanică de
către motorul de tracțiune. În acest fel randamentul de ansamblu al trenului de putere poate scădea
semnificativ.
2. Generatorul utilizat crește masa și costurile arhitecturii.
3. Moto rul de tracțiune trebuie să fie dimensionat pentru a satisface toate cerințele maxime de
performanță deoarece el este singura sursă de propulsie a vehiculului.
3.6.2.2 Arhitectura de tip paralel
Diferit față de hibridul serie, vehiculul electric hibrid paralel per mite celor două motoare să
distribuie putere în paralel acționării roților. Deoarece cele două motoare sunt în general cuplate la axul
roților prin intermediul a două cutii de viteze, puterea de propulsie poate fi furnizată de un singur motor
cu ardere int ernă, de un motor electric sau de amândouă. Puterile de la motorul termic și motorul electric
sunt conectate împreună prin cuplaj mecanic. Combinarea puterii motorului termic și a motorului
electric permite diverse configurații.
Puterile de la cele două mo toare pot fi cuplate împreună printr -un dispozitiv de sumare a
vitezelor. Alegerea rolului corespunzător pentru fiecare parte determină raportul de transmisie pentru
setul planetar. Cuplul la pinionul solar este cel mai mic, cuplul la sistemul portplanetar este cel mai
mare iar cuplul la coroana planetară are o valoare intermediară. Ca și dispozitivele de sumare a
cuplurilor, acest dispozitiv de sumare a vitezelor poate fi utilizat pentru proiectarea diferitelor trenuri

33
de acționare hibride. Motorul termic furnizează puterea la pinionul solar prin intermediul unui ambreiaj
și a unei cutii de viteze pe când motorul electric furnizează puterea la coroana planetară cu ajutorul unei
perechi de roți dințate. Sistemele de blocare sunt utilizate pentru blocarea pin ionului solar și respectiv
a coroanei planetare la sistemul de referință staționar al vehiculului în scopul satisfacerii cerințelor
diferitelor moduri de funcționare.
3.6.2.3 Arhitectura mixta (serie – paralel)
Cea de -a treia configurație constructivă a vehiculelo r electrice hibride constă într -o combinație
a celor două moduri (serie -paralel). Varianta hibridă mixtă constă în asigurarea unei posibilități de
conectare a axului generatorului la cel al motorului. Astfel cea mai simplă conexiune mixtă rezultă prin
mont area generatorului pe axul de antrenare al motorului electric, cuplarea realizându -se prin
intermediu unui ambreiaj comandat de unitatea centrală a vehiculului hibrid. În felul acesta prin
alimentarea generatorului de la pachetul de baterii se obține încă un propulsor electric iar dacă nu este
comandat puterea mecanică a liniei de acționare poate fi asigurată de motorul termic. Prin selectarea
manuală sau automată a modului de lucru se poate trece de la o configurație paralelă la una serie și
invers sporind flexibilitatea. Comutarea directă, prin ambreiaj, prezintă dezavantajul unei încărcări
bruște a motorului termic atunci când se comută din configurația serie (ambreiaj decuplat) în cea
paralelă (ambreiaj cuplat) și aceasta mai ales în regimurile de putere redusă sau de mers în gol, când
motorul termic se poate cala. De aceea este de dorit ca cele două configurații să poată fi active în același
timp, partajând același motor termic, modul de funcționare serie sau paralel să putând fi stabilit prin
adaptarea regimurilor celor două mașini electrice reversibile. Pentru caracterizarea performanțelor
vehiculelor electrice hibride se folosește un indicator specific, numit grad de hibridizare electrică.
Acesta se definește sub forma:

Cu ajutorul gradului de hibr idizare, H, se poate realiza o nouă clasificare a vehiculelor electrice
hibride: micro hybrid (H=15%), mild hybrid (H=25%) și full hybrid (H=50%).
3.6.3 Care sunt avantajele sistemelor hibride?
Sistemele de propulsie hibridă sunt sisteme complexe, care ridica pr ețul unei mașini și necesită
o calibrare precisă a sistemului de propulsie și a logicii de comandă a acestuia. Și atunci, de unde
această pasiune aproducatorilor pentru ele? Probabil, cel mai important avantaj adus de sistemele de
propulsie hibride este sc ăderea emisiilor de gaze de seră. Un avantaj nu doar pentru cumpărător, cât și
(mai ales) pentru producător, care trebuie să aibă o medie a emisiilor de CO2 pe întreaga gamă de
mașini cât mai scăzută. Prin faptul că modelele hibride, și în special cele hib ride plug -in, pot afișa
cifre de emisii normate extrem de scăzute, producătorii își pot eficientiza nivelul de emisii al întregii
game prin introducerea unui hibrid în producție. Este astfel posibil să ai în gama modele puternice cu
motoare mari și poluant e și, în același timp, să ai un rating bun cu un nivel scăzut al emisiilor la nivel
de gamă. Deocamdată, costurile acestei mutări inteligente sunt în mare parte suportate de cumpărători
dar, în timp, sistemele hibride au devenit din ce în ce mai accesibile . Un exemplu este Toyota Yaris
Hybrid, cel mai ieftin automobil hibrid de pe piață, care poate fi cumpărat cu 16.090 de euro.

34
Principalul motiv pentru începerea producției de hibrizi pentru pasageri a fost cererea de pe
piață pentru astfel de autoturisme c auzată de prețurile ridicate la petrol și îmbunătățirea constantă a
cerințelor de performanță de mediu pentru vehicule. În același timp îmbunătățirea tehnologiei și a
stimulentelor fiscale, producția de autovehicule hibride sunt în unele cazuri, chiar mai ieftine decât
vehiculele obișnuite. În unele țări, proprietarii de hibrizi sunt scutiți de taxa de drum și nu plătesc
pentru parcare municipală. Utilizarea de vehicule electrice, în ciuda multor avantaje are și
dezavantaje.
Avantaje
• produc mai puțin zgomot decât un motor cu ardere internă;
• răspund mai rapid la comenzi ;
• pot recupera energia la decelerare;
• au o autonomie mai mare decât un vehicul electric;
• au mai multă finețe și ușurință în manipulare;
• se reîncarcă mai repede decât un vehicul electric;
• consum ul de combustibil este ceva mai scăzut.
Dezavantaje
• au o masă mai mare decât vehiculele convenționale similare;
• au o fiabilitate mai mică;
• au un preț mai ridicat.
Utilizare actuală
Toyota conduce ca număr de vehicule electrice hibride comercializate, fiind pe piață din 1997
prin modificarea unei mașini convenționale de serie Prius, Lexus cu seria RX400h, și mașina de lux –
Lexus LS. În 2006 în lume sau vândut mai mult de o jumătate de milion de vehicule electrice hibride
Prius. Tehnologia hibrid Toyota HSD a fost licențiat de Ford (Ford Escape Hybrid), Nissan (Nissan
Altima Hybrid).[necesită citare] În 2006, Japonia a vândut 90 410 de vehicule hibride, ceea ce este cu
47,6 % mai mult decât în 2005. În 2007, vânzările de aceste vehicule în SUA au crescut cu 3 8 % față
de anul 2006. Mașinile hibrid în SUA ocupă 2,15 % din piața automobilelor noi. In total în 2007 în
SUA au fost vândute aproximativ 350 000 de vehicule hibride (excl. vânzări pe profit GM). Astfel din
1999 până în 2007 în SUA au fost vândute 1 002 000 de mașini hibride.
3.6.4 Stadiul actual si tendințe
Încălzirea globala, epuizarea resurselor minerale si poluarea in aglomerațiile urbane constitue
probleme care trebuie soluționate in noul secol, impunandu -se, totodată, noi standarde pentru sistemele

35
de pro pulsie ale automobilelor.
Prin reducerea consumului de combustibil la automobile se realizează, in aceeași măsură,
reducerea emisiei de C02, ca element important al efectului de sera.
Constructorii europeni de automobile, grupați in ACEA, au acceptat o red ucere cu 25 % a
emisiei de C02 pana in 2008, fata de nivelul din 1990, adica pana la 140 g/km. Acestuia ii corespunde
un consum de benzina de 5,8 1/100 km si de 5,2 1/100 km de motorina, in ciclul european de testare
(NEDC). Pana in anul 2012 urmeaza sa se mai faca un pas si nivelul sa fie redus pana la 120 g/km de
C02, acestuia corespunzadu -i un consum de benzina de 5 1/100 km si 4,5 1/100 km de motorina [3]. In
același timp, posesorii de automobile pretind siguranța si confort mai mari, cu toate ca îndepl inirea
acestor cerințe implica massa mai mare si cu aceasta consum de combustibil crescut. In plus, se pretind
performante dinamice mai mari fara creșteri suplimentare de preț.
Este foarte important sa se precizeze faptul ca nu este suficient ca un motor c u ardere interna
poate funcționa pe stand, la anumite regimuri, cu consum de combustibil si poluare reduse, ci ar fi de
dorit ca acesta sa poata funcționa pe automobil la regimurile economice, indiferent de viteza de
deplasare.
Se apreciaza ca funcționarea eficienta a motorului cu ardere interna pe automobil ar fi posibila
numai daca automobilul ar fi prevăzut si cu un sistem electric de propulsie, care sa furnizeze puterea
necesara la roata, pe intervale scurte de timp, la deplasarea in zonele aglomerate s au in orașe. Intr -o
astfel de configurație (motor cu ardere interna, transmisie adaptiva, generator/motor electric) motorul
cu ardere interna ar funcționa numai la regimul economic, sau in preajma acestuia, iar in rest ar fi oprit
sau ar funcționa la ralan ti.

Arhitecturile fundamentale ale sistemelor de propulsie hibride pentru autovehicule.

36
3.6.5 Sisteme de propulsie hibride
Sistemele de p ropulsie care au în componenta lor pe lângă un sistem convențional cu motor cu
ardere internă încă cel puțin unul capabil să furnizeze cuplu de tracțiune la roțile automobilului, pe de
o parte, și să recupereze o parte din energia cinetică, în fazele de de celerare, pe de altă parte, sunt
cunoscute sub denumirea de transmisii hibride – figura 1.
Figura prezintă arhitecturile fundamentale ale sistemelor hibride. În timp ce fig (a) prezintă
structura în modul cel mai abstract, celelalte figuri particularizează transferul energetic între diferitele
subsisteme, prin natura legăturilor de putere: hibrid serie dacă legătură motor termic/roți se face electric
(motorul cu ardere internă nefiind legat cinematic la roțile motoare); hibrid paralel (când există o
legătur ă cinematică între motorul termic și roți, caz în care, deseori, mașina electrică vehiculează puteri
inferioare celei termice), respectiv hibrid mixt (denumit și dual), arhitectură ce combină cele două
variante de mai sus.
Cel mai frecvent, cel de -al doile a sistem este unul electric, dar poate fi și hidraulic sau
pneumatic. Cea de -a doua caracteristică importantă a sistemelor hibride de propulsie este aceea că
necesită cel puțin două sisteme de stocare a energiei. Primul, și cel mai cunoscut, este rezervoru l de
combustibil, în care energia este stocată într -o formă foarte concentrată, iar în cel de -al doilea energia
poate fi extrasă dar și acumulată, în funcție de cerințele automobilului. Cele mai potrivite sunt bateriile
electrice dar și super condensatorii , acumulatorii cinetici sau hidraulici. Un acumulator deosebit de
avantajos îl constituie bateriile de mare putere pe bază de Litiu, care au o capacitate moderată de stocare
și o durată de viața excepționala (>240.000 km).
Până în 2020 pe piața se vor impu ne baterii cu mare densitate de energie, cum ar fi Litiu -Ion
(120-200 Wh/g) > NiMH (60 -100 Wh/g) > Pb -acid (30 -45 Wh/g).
4 METODE PENTRU ANALIZ A VEHICULELOR
ELECTRICE HIBRIDE
4.1 Simulările off -line
Pentru analiza vehiculelor electrice hibride, din punct de vede re al consumului sunt utilizate
mai multe metode de analiză printre care metoda punctului mediu de funcționare, metoda cvasistatică
și modelarea dinamică. În această etapă, mai întâi sunt determinate cerințele și restricțiile modelului iar
apoi sunt proiec tate componentele de sistem. Simularea numerică este o metodologie des utilizată
pentru optimizarea performanțelor vehiculelor electrice hibride. Acest tip de analiză este folosit și de
producătorii de mașini pentru a reduce costurile de realizare a protot ipurilor și timpul necesar realizării.
Arhitectura vehiculelor conține diferite subsisteme, conectate între ele prin legături mecanice electrice
și de control. De aceea simularea trebuie să se bazeze pe semnale mixte.

37
4.2 Simulări on -line
O cerință esențială i mpusă sistemelor de control digital încorporat (embedded systems) și de
achiziție și prelucrare numerică a semnalelor (DSP -based systems), este operarea în timp real, cu
garantarea respectării termenelor de timp impuse de specificațiile de proiectare și de mediu.
Tranziția ușoară și rapidă de la conceptele unui proiect la verificările lor experimentale se
poate realiza cu ajutorul unor instrumente adecvate de proiectare asistată a sistemelor de control
(Computer Aided Control Systems Design – CACSD). Instru mentele CACSD, sunt din ce în ce mai
intens utilizate de firmele producătoare de autovehicule precum Toyota, Ford, BMW, Audi, Daimler –
Chrysler și altele. Simularea HIL permite testarea unităților electronice de control în laborator,
independent de vehiculu l de test. Față de metoda clasică de testare pe un vehicul real, metoda are
avantajul de -a asigura reproductibilitatea condițiilor de testare, posibilitatea de testare în situații
extreme, modificarea ușoară a parametrilor sistemului de control și posibili tatea de automatizare a
testării complete a unităților electronice de control din producția de serie. În acest fel efortul de testare
și dezvoltare poate fi redus considerabil. Tehnica de simulare în timp real servește ambelor scopuri, atât
pentru RCP cât și pentru HILS.
4.3 Pachetul software pentru simularea autovehiculelor ADVISOR
Una din cele mai utilizate unelte software pentru analiza autovehiculelor hibride este mediul de
simulare Matlab Simulink, la care se adaugă pachetul ADVISOR (ADvanced VehIcle Simul atOR),
sintetizat de National Renewable Energy Laboratory din SUA. Scopul este de a putea analiza rapid
aspecte importante ale autovehiculelor convenționale, pur electrice sau hibride, precum consumul de
combustibil, de energie, emisiile, noxele, evaluarea strategiilor de management energetic, etc. Acesta
lucrează interactiv cu mediul de programare Matlab și Simulink și conține o bază de date importantă în
care se găsesc tipuri de vehicule, motoare termice și electrice, baterii, supercondensatoare, transmis ii
mecanice etc.
Interfața programului este prietenoasă și permite alegerea tipului de autovehiculului (convențional,
pur electric, sau hibrid) care urmează a fi simulat, puterea motorului termic (în Kw), tipul de baterii (Pb,
Li), puterea motorului electr ic (în Kw), tipul de transmisie, tipul de strategie de control, etc. În etapa a –
2-a se pot alege ciclul de drum pe care va fi testat autovehiculul ales anterior și teste pentru
performanțele dinamice precum accelerarea de la o anumită viteză la alta precum și gradul pantei pe
care va urca modelul. La sfârșitul testelor se poate urmări distanța parcursă de mobil, timpii de
accelerare doriți de utilizator, viteza maximă atinsă pe panta nulă, viteza maximă atinsă pe panta având
gradul de inclinare prestabilit de utilizator, și cel mai important, consumul de combustibil, de energie
și noxele emise.
4.3.1 Modelarea trenului de acționare
Forțele de rezistență ale căii de rulare din relatia sunt modelate ca:

Forța de rezistență aerodinamică, Faer, datorită mișcării veh iculul care împinge aerul din față să
este descrisă că o funcție proporțională cu pătratul vitezei:

Forțele și cuplurile care acționează la o roată motoare sunt influențate de viteza unghiulară a

38
roții. Forța de rezistență la rostogolire, Fr, este prop orțională cu forța normală care acționează asupra
roților, Fy. Aceasta înseamnă că forța de rezistență la rulare nu este aceeași pe toate roțile vehiculului,
consecință a distribuției neuniforme a greutății acestuia.
Uzual, coeficientul Cr0 are plaja [0.00 4,0.02] iar Cr1 <<C r0.
Forța de tracțiune maximă care poate fi dezvoltată la suprafața de contact pneu -cale de rulare
este uzual descrisă cu ajutorul forțelor normale și al coeficientului de aderență, p. În cazul unei punți
motoare față, forța de tracțiun e are forma:

În multe situații, această forță de tracțiune maximă este principala limitare în performanțele
vehiculului. Acest lucru se întâmplă mai ales atunci când vehiculul se deplasează pe suprafețe umede,
acoperite cu gheață sau cu zăpadă, sau când se deplasează pe suprafețe de contact moi (nisip).
Pentru modelarea în Simulink a roții este necesară obținerea unui model al alunecării cauciucului față
de calea de rulare. Notăm alunecarea cu 5.
4.3.2 Modelarea motorului de tracțiune
Performanțele dinamice ale unui vehicul sunt uzual evaluate prin timpul de accelerare, viteza
maximă și capacitatea de ascensiune. Proiectarea acestor parametri depinde în cea mai mare parte
de caracteristicile mecanice (cuplu, putere) ale motorului electric de tracțiune. În zon a vitezelor
joase, până la viteza de bază, ωb, motorul are un cuplu maxim constant, limitat de regimul termic
nominal. În regiunea vitezelor mai mari decât viteza de bază motorul intră în regiunea de
funcționare la putere constantă.
Variația caracteristi cilor mecanice poate fi ușor argumentată cu ajutorul ecuațiilor de
tensiune și de cuplu ale motorului de curent continuu. Astfel, în regim staționar, aceste ecuații au
forma:

Atunci când viteza de rotație devine egală cu viteza de bază, tensiunea electrom otoare devine
comparabilă cu tensiunea maximă de la bornele motorului electric. Deoarece în această gamă de
viteze cuplul electromagnetic a fost menținut constant la valoarea sa maximă, puterea mecanică
dezvoltată de motor are o variație liniară, dependent ă de viteza unghiulară de rotație:
Pentru evaluarea cuplului electromagnetic total se folosește ecuația de bază a mișcării:
Sau

39
Folosindu -se viteza mecanică limitată, cuplul electromagnetic este limitat pe baza caracteristicii
mecanice a mașinii electri ce.
unde f1 este o funcție care exprimă valoarea maximă a cuplului în funcție de viteză.
Mărimile mecanice limitate sunt utilizate apoi pentru interpolare, determinându -se puterea
activă.

În final, cuplul electromagnetic disponibil se determină cu ajuto rul relației:

4.3.3 Modelul generatorului folosit în arhitectura serie
Cuplul și turația rotorului sunt intrări din blocul de modelare al motorului termic. O altă intrare
în model este valoarea tensiunii din bateria de voltaj ridicat. Împreună cu limita de cu rent maxim se
stabilește dacă puterea rezultată din generator esta mai mică, în caz contrar se alege puterea calculată
Pgen = U * Imax. În blocul „efectul inerției” se ține cont de inerția rotorului generatorului și are forma din
ecuația:
unde Tmt este c uplu generat de motorul termic, T gen este cuplul de intrare în tabel2D, Jgen momentul de
inertie .

4.3.4 Modelarea bateriilor electrochimice
Bateriile electrochimice sunt o componentă esențială atât în arhitectura vehiculelor electrice
cât și în cea a vehiculelo r electrice hibride. Ele reprezintă un sistem reversibil de înmagazinare a
energiei, care transformă energia electrochimică în energie electrică și invers.
Capacitatea unei baterii Q, exprimată de regulă în Amperi -oră, Ah, reprezintă integrala temporală
a curentului pe care bateria poate să -l furnizeze în anumite condiții. Pentru selecția corespunzătoare a
rezistenței interne a bateriei, dependentă de ciclu de încărcare/descărcare, se utilizează puterea cerută
de la pachetul de baterii. Puterea maximă limit ată este calculată cu relația:

unde Ubus poate fi U oc/2 sau Ulim min . Determinarea curentului și tensiunii pachetului de baterii din
funcționarea curentă se determină în baza relației :
Prin înmulțirea ei cu valoarea curentului de sarcină se obține:

Sau

Determinarea gradului de încărcare a pachetului de baterii se realizează considerând capacitatea
maximă a pachetului de baterii, temperatura de funcționare și randamentul de încărcare/descărcare.
Suplimentar, modelul consideră și o stare inițial ă de încărcare a pachetului de baterii, SOCo, diferită de

40
valoarea unitară. Astfel gradul de încărcare inițial poate fi evidențiat sub forma:

4.3.5 Modele de cicluri de drum
Drept modele de trafic sunt folosite ciclurile de trafic standardizate, adică profilu ri de viteză care
reprezintă o varietate de împrejurări de rulare a vehiculului. Ciclurile de trafic au fost inițial introduce
pentru a măsura consumul de combustibil și emisiile de noxe. Prin emularea însă a diverselor accelerări,
decelerări și viteze de regim staționar, ciclurile de trafic evaluează indirect performanțele dinamice și
energetice ale vehiculului. În timp ce unele cicluri de trafic sunt specifice traficului urban, incluzând
porniri, opriri, accelerări și decelerări frecvente, alte cicluri de trafic sunt specifice traficului pe
autostrăzi, având viteze medii mult mai mari și accelerări și decelerări mai puține. Astfel, în traficul
urban linia de acționare funcționează mai frecvent la viteze mici și cupluri mari, pe când în cazul
traficului pe autostradă ea funcționează la viteze mari și cupluri mici.
4.4 Comparație între diferite arhitecturi
Pentru a avea o vedere de ansamblu asupra arhitecturilor hibride și a avantajelor respectiv,
dezavantajelor față de vehiculele convenționale sau pur electrice am ales cele mai semnificative teste
pentru simulare în ADVISOR. Vom analiza fiecare tip de vehicul în parte, convențional, electric cu
diferite tipuri de baterii și hibrid serie și paralel. Se vor folosi aceleași cicluri de drum pentru a observa
raza de a cțiune, consumul, noxele și performante dinamice precum capacitatea de ascensiune a unei
rampe și diferiți timpi de accelerare. Vor fi luați în considerare timpul de accelerare de la 0 la 100Km/h
și timpul de accelerare de la 30 de km/h la 60Km/h. De aseme nea se va putea observa și viteza maximă
cu care rulează respectivele arhitecturi de autovehicule.
Pentru primul caz am luat în considerare un vehicul convențional cu o greutate de 1001Kg și
cu un motor termic de 47 de KW. Rezultatele testelor în ceea ce p rivește performanțele dinamice au
fost după cum urmează:
– timp de accelerare 0 -100km/h ->16s
– timp de accelerare 30 -60km/h: 4s;
– accelerație maximă -> 3.1m/s2;
– viteza maximă: 155.6 km/h;
– rampa maximă la 40km/h: 38.9%.
Pentru testarea eficienței combustibilulu i, vehiculului a fost testat pe parcursul a 5 cicluri de
drum de tip ECE (echivalentul a 5 Km de trafic urban), 5 cicluri de tip EUDC (echivalentul a
38.5 Km trafic de autostradă) și 5 cicluri de tip ECE_EUDC, echivalentul a 50.7 Km trafic mixt.
Rezultatele în ceea ce privește consumul autovehiculului de tip convențional la sfârșitul celor
3 tipuri de teste au fost după cum urmează:
– consum urban …. 8.1l/100 km
– consum extra urban…5.3l/100 km
– consum mixt ….. 6.3l/100 km
– emisii în mediul urban: HC=0.888 g/km; Nox=0.392 g/km; CO=2.994 g/km
– emisii în regim autostradă: HC=0.194g/km CO=2.994 g/km; Nox=0.185 g/km

41
Eficiența globală a sistemului după terminarea celor 5 cicluri urbane este de 0.05; 0.174 după cele 5
cicluri de autostradă și 0.118 după cele 5 cicluri mixte.
Com parație între vehiculul convențional și cele 2 tipuri electrice
In cazul al doilea a fost luat în considerare pentru testare un autovehicul convențional având
1135 de Kg și un motor termic de 94Kw. Din nou această valoare a puterii motorului a fost specia l
aleasă pentru a egala suma puterilor motoarelor electrice și termice ale vehiculului hibrid ce urmează a
fi testat. Ca și performanțe dinamice s -a putut observa:
– timp de accelerare 0 -100km/h ->8.7s
– timp de accelerare 30 -60km/h: 2.3s;
– accelerație maximă -> 5m/s2;
– viteza maximă: 210 km/h;
– rampa maximă la 40km/h: 50%.
Din nou la sfârșitul testelor de drum au fost obținute următoarele valori pentru consum:
– consum urban … 8.7l/100 Km
– consum extra urban…7.5l/100 Km
– consum mixt ….. 8l/100 Km
– emisii în mediul urban: HC=1.64 g/Km; Nox=5.71 g/ Km; CO=0.468 g/ Km –
emisii în regim autostradă: HC=0.314g/ Km CO=1.105 g/ Km; Nox=0.139 g/ Km
Comparație între vehiculul convențional și hibrid paralel

Pentru cazul al 3 -lea am ales un vehicul pur electric de 1110 Kg, având un motor de 47 de KW
și un pachet de baterii pe baza de plumb. La sfârșitul testelor am obținut ca și performanțe dinamice
următoarele valori:
– timp de accelerare 0 -100Km/h ->17.7s
– timp de accelerare 30 -60Km/h: 3.9s;
– accelerație maximă -> 5m/s2;
– viteza maxi mă: 130 Km/h;

42
– rampa maximă la 40Km/h: 27.7%.
Prin diferite transformări ale energiei disipate s -a putut calcula un consum echivalent de
combustibil după cum urmează:
– consum urban … 1.9l/100 Km
– consum extra urban…2l/100 Km
– consum mixt nu s -a putut stabili d eoarece vehiculul nu a avut resurse suficiente pentru a termina
testul.
– emisii în mediul urban; autostradă: 0
Am ales același vehicul electric dar am schimbat pachetul de baterii alegând de aceasta dată
tehnologia pe litiu. S -a observat că toate performant ele dinamice au fost mai bune, inclusiv consumul
echivalent în oraș, dar în ceea ce privește testul pe autostradă sau cel mixt vehiculul nu a putut termina
nici unul din cele două:
– timp de accelerare 0 -100Km/h ->14.1s
– timp de accelerare 30 -60Km/h: 3.2s;
– accelerație maximă -> 5m/s2;
– viteza maximă: 124.2 Km/h;
– rampa maximă la 40Km/h: 36.3%.
Următorul vehicul testat este un hibrid de tip paralel de 1323 Kg cu baterii pe bază de plumb.
Performanțe dinamice:
– timp de accelerare 0 -100Km/h ->11.5s
– timp de accelerare 30-60Km/h: 2.6s;
– accelerație maximă -> 5m/s2;
– viteza maximă: 151.7 Km/h;
– rampa maximă la 40Km/h: 19.2%.
Pentru consum s -a considerat că starea inițială de încărcare a bateriilor (SOC) să fie de 50%:
– consum urban … 4.8l/100 Km și SOC final de 42%
– consum extra urban…6.7l/100 Km și SOC final de 55%
– consum mixt ….. 6.5l/100 Km și SOC final de 45%
– emisii în mediul urban: HC=1.64 g/Km; Nox=5.71 g/ Km; CO=0.468 g/ Km –
emisii în regim autostradă: HC=0.314g/ Km CO=1.105 g/ Km; Nox=0.139 g/ Km
Emisii:
– urban Hc=1.006g/km; Co=4.78g/km; Nox=0.97g/km;
– autostradă Hc=0.25g/km; Co=1.046g/km; Nox=0.378g/km;
– mixt Hc=0.22g/km; Co=1.023; Nox=0.37g/km;

5 STRATEGII DE CONTROL HEV
Partea de control a vehiculelor electrice hibride trebuie să fie foarte bine dezvoltată deoarece
ajută la g estionarea în mod separat sau simultan sursele de putere, în timpul funcționării autovehiculului.
Modul în care este solicitată furnizarea fluxului de energie de către sursele de putere, fac obiectul
strategiilor de control în domeniul sistemelor auto hibr ide. Deciziile controlerului țin cont de faptul că
puterea cerută de șofer prin acționarea pedalelor trebuie să fie asigurată integral atât timp cât ea nu
depășește valoarea maximă asigurată constructiv.
5.1 Clasificarea strategiilor de control în HEV
Strategi ile aplicate de către sistemul de control pot fi bazate pe reguli sau pe optimizare. Prima

43
categorie se poate implementa destul de ușor cu ajutorul ecuațiilor logice sau fuzzy luând în considerare
mai multe variabile ale vehiculului. Dezavantajul lor const ă în faptul că depind de setări ale unor
parametrii ce variază în trafic. Strategiile de control bazate pe optimizare, minimizează funcțiile obiectiv
date de consumul minim de combustibil și obțin referințe de putere pentru trenul de acționare. Dacă
aceast ă optimizare se realizează de -a lungul unui ciclu de trafic prestabilit atunci se poate determina o
soluție optimală în raport cu acel ciclu. Prin definirea unei funcții obiectiv instantanee se pot crea noi
strategii de control bazate pe optimizarea în tim p real.
Pe baza vitezei dorite, v*(t), în raport cu viteza reală a vehiculului condus, v(t), șoferul
acționează fie pedala de accelerație, p(t), și, eventual cea de ambreiaj, r(t), fie pedala de frână,
q(t):

Plecând de la această estimație, strategia de control determină în mod optimal când și cât de
multă energie trebuie extrasă din fiecare sursă de putere (electrică, mecanică) pentru a propulsa
vehiculul cu atingerea obiectivelor inițiale de control (consum minim, emisii minime).
Deciziile controlerulu i de supervizare trebuie să țină seama de două restricții (constrângeri).
În primul rând puterea de deplasare cerută de șofer trebuie să fie asigurată totdeauna atât timp cât ea nu
depășește valoarea maximă asigurată constructive, Pr_max. În al doilea rând , gradul de încărcare a
pachetului de baterii trebuie să fie menținut într -o plajă prestabilită. În mod ideal, puterea de deplasare
trebuie să fie distribuită în fiecare moment astfel încât pe un ciclu de trafic de durată T să se obțină:

cu restricții de forma:

Problema principală a acestei abordări constă în faptul că trebuie cunoscut a priori
caracteristicile ciclului de trafic (durată, viteză, panta, tipul căii de rulare, viteza și direcția vântului). În
funcție de topologia surselor de putere, vehic ulele electrice hibride mai pot fi clasificate și după modul
de utilizare a sursei de înmagazinare a energiei. Din acest punct de vedere se disting vehiculele electrice
hibride cu descărcare avansată a pachetului de baterii (charge depleting -CD) și vehicul e electrice hibride
cu menținerea stării de încărcare a pachetului de baterii (charge sustaining -CS).
5.2 Strategii bazate pe reguli
Strategiile de control bazate pe reguli sunt implementate cu ajutorul ecuațiilor logice (variabile
boole) sau fuzzy și iau în c onsiderare diversele variabile ale vehiculului. Marele avantaj al acestor
strategii de control (euristice) este că sunt ușor de conceput și destul de ușor de implementat. Dacă sunt
acordate adecvat aceste strategii pot asigura rezultate bune cu privire la consumul de combustibil și
gestiunea energiei în sursele de înmagazinare. Din păcate comportarea acestor tipuri de controlere de
supervizare depinde puternic de setările realizate pentru anumite pragurile ale variabilelor cuantificate,
valori care pot vari a în funcție de condițiile de trafic. Robustețea limitată a acestor tipuri de controlere
de supervizare euristice precum și efortul de acordare necesar justifică efortul de proiectare a unor
algoritmi de supervizare bazați pe model, care să optimizeze flux ul de putere. Strategiile de control
bazate pe optimizare determină referințele de putere pentru componentele trenului de acționare hibrid
că soluție a minimizării unei funcții obiectiv care în general reprezintă consumul de combustibil sau
emisiile de nox e.

44
5.2.1 Strategia de control termostat
Strategia de control tip „termostat”, (SCT), este o strategie primitivă, specifică pentru
configurația vehiculelor electrice hibride serie care utilizează un grup motor termic – generator în scopul
alimentării motorului de tracțiune și pentru a încărca pachetul de baterii electrochimice descărcat.
Gradul de încărcare a pachetului de baterii (SOC) variază între două valori limită prestabilite similar
cazului unui termostat cu bimetal care menține temperatura într -o gamă dori tă. Principiul strategiei de
control este de a descărca pachetul de baterii până la valoarea minim și apoi de a porni motorul termic
astfel încât acesta să antreneze generatorul pentru a reîncărca pachetul de baterii de la care este alimentat
motorul de tr acțiune. În momentul în care bateriile sunt încărcate complet, atingându -se astfel nivelul
maxim al gradului de încărcare, motorul termic este oprit din nou până când este necesară o nouă
pornire. În timpul frânării o parte din energia cinetică este recupe rată pentru a contribui la încărcarea
bateriilor prin frânare cu recuperare.
5.2.2 Strategia de control Power Follower
Strategia de control cu urmărirea puterii de propulsie (SCUPP) are ca obiectiv determinarea
punctului de funcționare al ansamblului motorului termic -generator, Pe (t), pentru a urmări cerințele
medii de putere necesare deplasării vehiculului. Ansamblul motor termic – generator este pornit tot
timpul cu excepția cazului când, datorită cerințelor mici de propulsie, gradul de încărcare a pachetului
de baterii, SOC(t), depășește nivelul maxim admisibil, SOC max. Puterea furnizată de ansamblu motor
termic -generator este determinată astfel:

unde Pe_min și Pe_max sunt puterile extreme de ieșire ale grupului motor termic – generator iar Pînc
este valoarea puterii de încărcare a pachetului de baterii. Când motorul termic este pornit puterea de
ieșire a grupului tinde să urmărească puterea cerută pentru deplasarea vehiculului, Pr(t). De aceea, în
anumite momente, puterea de ieșire a motorului termic poate fi ajustată de gradul de încărcare, SOC(t),
care are tendința de a îl menține în mijlocul plajei de funcționare sau peste o anumită valoare minimă.
În alte momente, puterea de ieșire a generatorului poate fi menținută aproape de puterea de randament
maxim al motorului termic sau modificată dar nu mai rapid decât o anumită rată de variație prescrisă.
Logica de funcționarea este descrisă astfel:
Avantajul acestei strategii de control este că pachetul de baterii este relativ mic iar gradul de
încărcare e ste menținut în jurul unei valori medii. Dezavantajul este că motorul termic este forțat să
funcționeze în multiple puncte de funcționare, pe curbele de randament și emisii de noxe, pentru a se
adapta la modificările de sarcină. Însă modificarea lentă a cl apetei de accelerație (de către unitatea
electronică de control a grupului motor termic -generator) poate compensa acest efect negativ.
5.2.3 Strategii bazate pe logica fuzzy
Privind trenul de acționare hibrid ca un domeniu multiplu, neliniar și variabil în timp, logica

45
fuzzy pare a fi cea mai bună abordare a problemei. În locul regulilor deterministe se poate aplica logica
fuzzy pentru a face o împărțire optimă a puterii, în timp real. Acest controller este privit că o extensie a
celui bazat pe reguli. Avantajele majore sunt:
1) robustețea, deoarece este tolerant la măsurători imperfecte și variații ale
componentelor
2) adaptivitatea, deoarece regulile fuzzy pot fi modificate ușor dacă este nevoie.
5.2.4 Strategii de control bazate pe optimizare
Strategiile de control prezent ate anterior sunt derivate din reguli de bază. Marele lor avantaj
este că nu necesită un model exact pentru controlerul de supervizare și deci sunt simplu de implementat.
Însă ele nu caută în mod explicit să optimizeze consumul de combustibil sau emisiile de noxe și deci
nu sunt optimizate pentru cel mai mic consum de combustibil. În același timp un consum global
optimizat poate fi asigurat pe baza funcției obiectiv numai cu ajutorul metodelor necauzale de
optimizare. Pentru a evita acest dezavantaj se poat e înlocui criteriul global – o funcțională, cu unul local
– o funcție, reducând problema la minimizarea consumului de combustibil echivalent pentru fiecare
moment curent de timp. Criteriul local devine:

unde m f,echiv (t) este debitul masic de combustibil echivalent la orice moment de timp t și cu
aceleași constrângeri.
Într-o strategie de tip CS (charge sustaining) orice încărcare sau descărcare a pachetului de
baterii trebuie ulterior balansată de o descărcare, respectiv o încărcare. Această descărcare s au încărcare
viitoare va rezulta într -un consum mai mic sau mai mare de combustibil decât cel necesar pentru
deplasarea vehiculului.
5.2.4.1 Strategia de control a minimizării consumului de combustibil
echivalent
Strategia de control a minimizării consumului de co mbustibil echivalent (SCMCCE) se
bazează pe ipoteza de comportare cvasistaționară a sistemului. În general, pentru un vehicul această
comportare este caracterizată prin surprinderea fenomenelor care au loc în gama de 0.5^1s, dinamicele
rapide fiind neglija te. În acest caz, pentru a formula explicit o funcție obiectiv care să minimizeze
consumul de combustibil se utilizează un model cvasistatic al vehiculului electric hibrid serie. Ideea
principală constă în atribuirea utilizării curente a energiei electrice a unor costuri și economii/consumuri
de combustibil viitoare astfel:
• o descărcare curentă a pachetului de baterii corespunde unui consum de combustibil în viitor, care va
fi necesar pentru reîncărcarea pachetului de baterii cu ajutorul grupului motor term ic- generator;
• o încărcare curentă a pachetului de baterii corespunde unei economii de combustibil în viitor,
deoarece această energie va fi disponibilă în viitor pentru a fi utilizată la un cost mai scăzut.
Consumul total de combustibil la un moment dat de timp poate fi exprimat că o sumă a
consumului real de combustibil al ansamblului motor termic -generator și consumul echivalent al
pachetului de baterii.

Acest fapt permite o reprezentare unificată a ambelor tipuri de energii utilizate din consumul
de combustibil și pachetul de baterii, balansând costurile viitoare cu economiile viitoare de combustibil.

46
În timpul descărcării pachetului de baterii puterea electrică pozitivă circulă de -a lungul magistralei
electrice furnizând putere suplimentară pentru com anda motorului de tracțiune. Această putere electrică
este utilizată de motorul de tracțiune care furnizează putere mecanică la roți.
5.3 Strategia de control HEV având supercapacitori
ADVISOR ca și mediu de simulare este o structură închisă. Prin interfața p usă la dispoziția
utilizatorului, se pot alege diferite tipuri de arhitecturi de autovehicule precum și diferiți parametrii de
funcționare (putere motor, tipuri baterii etc). Strategia de control este prestabilită. În cele ce urmează s –
a desfăcut blocul de control impus de ADVISOR, și s -a înlocuit cu altul conținând altă strategie, pentru
a încerca minimizarea consumului de combustibil și de energie prin gestionarea unei noi surse auxiliare
(supercapacitori). Pentru arhitectura hibridă este propusă ca sursă electrică, un pachet de baterii ce
cuprinde 25 de module cu o tensiune nominală de 308 volți. ADVISOR nu permite prin interfața sa
adăugarea de surse auxiliare, ci doar schimbarea tipului de baterii. Pentru aceasta s -a desfăcut
arhitectura simulink impusă cu baterii și s -a introdus un nou bloc ce conține modelul unui pachet de
supercapacitoare. Această sursă ar putea fi foarte utilă în cazul în care șoferul dorește să depășească un
obstacol fix sau în mișcare, cerând un surplus de putere pentru o perioadă relativ scurtă de timp.
Dificultatea în a obține surse de energie cu o viață extinsă, volum mic și densitate mare de energie duce
la căutarea de noi soluții. Una dintre ele ar putea fi hibridizarea surselor de energie și de putere.

Modelul baterii lor în ADVISOR
În fig este prezentat modelul bateriilor propus de ADVISOR. Intrarea 1 Prec, reprezintă puterea
cerută de la baterii, iar ieșirea Pavail este dată de puterea disponibilă de la sistemul de stocare a energiei.
La acest model se va adăuga model ul sursei auxiliare reprezentate de supercapacitori.
Supercapacitoarele au avantajul că se degradează la un număr foarte mare de cicluri de încărcare –
descărcare în comparație cu bateriile. Un alt avantaj ar fi acela că au impedanța mică și timp scurt de
încărcare, ceea ce este foarte important în frânarea cu recuperare a energiei. De cele mai multe ori timpul
de frânare se desfășoară pe parcursul a câtorva zeci de secunde, poate chiar mai puțin. Un alt mare
avantaj al supercapacitoarelor îl constituie densi tatea mare de energie. Astfel utilizând același volum
alocat sistemului de stocare a energiei vom obține o putere mai mare, sau utilizând aceeași putere

47
obținem o greutate redusă care influențează mai puțin consumul total de combustibil al autovehiculului.
Dezavantajul lor ar fi că se descarcă mai rapid decât bateriile, deci oferă putere mare pe un timp scurt.
Un supercapacitor este caracterizat de capacitatea C și rezistenta R, modelul simplificat al acestuia fiind
o înseriere de C și R. Tensiunea poate fi exprimată ca:

Alt parametru important este constanta de descărcare:
Energia maximă este dată de:

Unde U 0 este tensiunea inițială a capacitorului. Puterea poate fi exprimată cu ajutorul unei rezistențe
de sarcină Rl.

Modelul capacitorului cu tr ansfer de putere
Utilizând transformata Laplace s -a obținut:

Utilizând relația, va fi introdus modelul pachetului de supercapacitoare (fig.4) în sistemul de
stocare a energiei, pentru a prelua vârfurile de putere de pe magistrală. Modelul implementat în
ADVISOR a suferit câteva modificări, fiind necesar de adăugat tot în acest bloc și o parte din control.

Modelul capacitorului
Fiecare capacitor are o rezistență internă de 0.3 Q și o capacitate de 100 F. Intrările în acest

48
bloc sunt comen zile de încărcare și descărcare furnizate de blocul de control. Practic pe baza unor
praguri de minim și maxim, în funcție de puterea de pe magistrală, controlerul va furniza comanda de
încărcare sau descărcare a celor două surse de stocare a energiei. Ieș irile sunt date de puterea disponibilă
și comanda de a inhiba funcționarea bateriilor. Strategia de control ține cont de faptul că sistemul are
două surse de energiei electrică care nu pot funcționa simultan deoarece ar debita una pe altă. Așadar
atât în t impul încărcării cât și în timpul descărcării sistemului, doar una din surse este activă, cealaltă
fiind decuplată. Controlerul va comanda fiecare din surse să funcționeze în funcție de puterea necesara
pe magistrală. Dacă aceasta este negativă și mai mică decât 100 W, și starea de încărcare a capacitorilor
este sub 96.5%, atunci cei din urma vor fi prioritari în faza de încărcare. Capacitorii au prioritate
deoarece se încarcă repede și au mai multe șanse să ajungă la pragul de 96.5%. Starea lor inițială de
încărcare este de 93%. În ceea ce privește pragul de descărcare pachetul de supercapacitori este
comandat să se descarce când puterea cerută depășește 8000W. dacă puterea cerută este negativă și mai
mică decât pragul de -100W, sau puterea cerută este nega tivă mai mare decât -100W și SOC
supercapacitori este mai mare decât 95%, atunci bateriile clasice vor fi încărcate.
După cum se observă în figura de mai sus, intrarea 1 este dată de cuplul multiplexat cu
viteza cerută de la șofer și transformată prin bloc urile anterioare. Intrarea 2 este dată de cuplul
multiplexat cu viteza disponibilă de la motorul termic, iar intrarea 3 este dată de cuplul multiplexat
cu viteza disponibilă de la motorul electric. Ieșirile sunt comenzile de cuplu și viteză cerute de la
cele două tipuri de motoare, precum și cuplul și viteza disponibile de la cele două propulsoare. Se
observă că mai întâi este accesat motorul termic pentru a furniza putere, apoi diferența dintre cuplul
și viteza cerute de șofer și cuplul și viteza disponib ile de la prima sursă de energie, este dată de
motorul electric. Schema bloc a strategiei este redată în fig :

Blocul Torque Coupler

49

Strategia de control pentru sistemul de stocare a energiei

În fig., P req repre zintă puterea cerută de la ESS; Chg B înseamnă comanda de încărcare
baterii; SocS este starea de încărcare a bateriilor; Pa=PaB înseamnă că puterea disponibilă de la
ESS va fi cea furnizata de baterii; Dis B înseamnă descărcare baterii; Chg S înseamnă încă rcare
supercapacitore; Pa=PaS înseamnă că puterea disponibilă de la ESS va fi cea furnizată de
capacitoare. Preq>Trd este cazul în care puterea cerută este mai mare decât pragul de descărcare
sursa auxiliară; Dis S este comanda de descărcare supercapacitoa re. Algoritmul implementat în
blocul de control este:
if (Preq>0, and Preq<Pas, and Preq>Trd)
then (descarcă supercapacitori, and Pa=PaS)
else if (Preq>0, and Preq<Pas)
then (descarcă baterii)
else if (Preq>0, and Preq>Pas, and Preq>Pa)
then (pornest e motor termic)
else if (Preq< -100, and SocS> 0.95)
then(încarcă baterii)
else (încarcă supercapacitori); end if
5.3.1 Rezultate experimentale
Rezultatele testelor făcute pe noul model hibrid având implementat și noua sursă auxiliară
împreună cu partea de c ontrol, arată foarte bine ținând cont de faptul că noul pachet va influența
consumul prin greutatea adițională la autovehicul. Am ales pentru primul caz ciclul de drum UDDS
care are un profil urban de 12 Km cu foarte multe opriri și porniri, precum în fig :

Viteza depășește rare ori 50Km/h, în cea mai mare parte situându -se în plaja 0 -50Km/h.

50
Utilizând strategia propusă de ADVISOR, pe modelul clasic pentru arhitectura paralelă având
un motor termic de 41 de Kw și unul electric de 75 de Kw, am obținut pl ecând cu un SOC inițial de
75%, un consum de 6.9l/100Km și un SOC final de 65%. Repetând același test cu noul model în ceea
ce privește controlul și sursa auxiliară, în aceleași condiții inițiale, s -a obținut un consum de 6,2l/100Km
și un SOC final de 69% pentru baterii și 85% pentru capacitoare.
Rezultatele din tabel arată o îmbunătățire a consumului de combustibil, dar mai ales a stării de încărcare
a bateriilor la finalul testului.
Am luat în considerare și cazul unui profil de drum extraurban CYC_CLEVE LAND . Pe parcursul a 15
Km de trafic, autovehiculul este supus multor accelerări și decelerări la viteze de peste 100Km/h. Prin
aceasta, am vrut să fie simulată situația în care șoferul întâmpină un trafic aglomerat pe autostradă și
vrea să depășească mul te obstacole în mișcare (alte vehicule), sau pentru simularea unui comportament
sportiv chiar agresiv. Toate aceste momente surprind foarte bine utilitatea semnificativă a
supercapacitorilor, care vor fi folosiți cu precădere în aceste situații de extrem.
Se poate observă din fig, cum viteza vehiculului variază în cea mai mare parte între 100 și
150Km/h. Strategia load leveling propusă în ADVISOR, pentru arhitectura paralelă, a avut ca rezultate
la final un consum de 7.8l/100km și un SOC final de 29,17%, ca re este o valoare sub pragul minim de
descărcare. Pe de altă parte înlocuind blocul de control clasic, cu o nouă strategie în care s -a inclus și
pachetul de supercapacitoare s -a obținut un consum de 7.0l/100Km și un SOC final de 50%.
Comparație între cons umurile de combustibil și de energie
Capacitoarele s -au comportat excelent datorită strategiei de control și au avut un SOC final la
fel ca cel inițial . Practic nu s -a simțit în materie energetică faptul că autovehiculul a parcurs cei 15 km
de trafic int ens.

51
5.4 Strategia de control bazată pe reguli
O strategie de control bazată pe reguli a fost introdusă cu ajutorul mediului de simulare ADVISOR,
luând în considerare și analizând îndeaproape blocul de splitare a puterii cerute, Torque Coupler. Având
în vedere că în mod convențional în modelul propus ca default pentru arhitectura paralel, în ADVISOR,
puterea motorului electric este aproape dublă decât cea a motorului termic și faptul că în modul pur
electric consumul și emisiile sunt 0, atunci noua strategie va impune o utilizare frecventa pe parte
electrică și va pune în funcțiune motorul termic doar ca sursă auxiliară. În mod normal ADVISOR -ul
propune ca:
Pr=Pa
Pa=PaMt+PaMe
PrMe=Pr -PaMt
Pentru noua strategie se va prestabili ca motorul electric să fie sursa primară astfel: PrMe=Pr
PrMt=Pr -PaMe
unde Pr este puterea necesară, Pa este puterea disponibilă totală, PaMt este puterea disponibilă de la
motorul termic și PaMe este puterea disponibilă de la motorul electric. Practic se schimbă total
managementul ene rgetic. S -a desfăcut blocul de control al modelului clasic și s a înlocuit cu noul
management propus. De această dată blocul strategiei de control va face parte din blocul sumator de
cuplu (Torque Coupler). Practic acolo se face splitarea energiei necesare între energia cerută de la sursa
primară și cea secundară.
Strategia de control implementată în blocul Torque Coupler

52
Se observă că parametrii cum ar fi cuplul și viteza dorită, au trebuit transformați în putere
cerută, cu ajutorul blocului de simulare al motorului electric. Utilizând acest bloc am putut estima
practic ce putere disponibilă va avea acesta, și am putut decide cată putere este necesară de la motorul
electric. Evident toate deciziile se fac în funcție de puterea de pe bus și anumite pragur i de încărcare,
descărcare baterii. În cazul în care cuplul și viteza cerută de șofer, sunt mai mici decât puterea
echivalentă disponibilă de la motorul electric și SOC -ul este mai mare decât pragul minim de 0.64,
atunci doar mașina electrica va fi pusa în funcțiune, autovehiculul rulând în modul pur electric. Acest
mod este cel mai eficient din punct de vedere al noxelor emise și având un consum de combustibil
nul. Un alt caz în care este utilizată doar sursa primară, este acela în care puterea cerută are semn
negativ, adică este apăsată pedala de frână. Daca însă SOC ul scade sub 64% și puterea cerută are
semn pozitiv sau este mai mică decât cea disponibilă de la motorul electric, atunci va fi pornit și
motorul termic pentru a genera diferența de cuplu și viteza pentru satisfacerea cerințelor șoferului sau
pentru a încărca bateriile. Schema logică a strategiei de control este prezentată în fig.
Schema logică a strategiei de control

Trq&Spd reprezintă cuplul și viteza cerute, Preq este puterea cerută, Pa es te puterea
disponibilă, Tchg este cuplul necesar pentru încărcarea bateriilor, TalCE este puterea disponibilă de la
motorul termic, Trq&Spd a EM reprezintă cuplul și viteza disponibile de la motorul electric [81].
Algoritmul implementat în blocul de splita re a puterii necesare este:
if (trq and spd>0, and Pr>PaEm, and
Treq+Tchg>TaIce) then TreqIce=Treq,
SreqIce=Sreq
else if (trq and spd>0, and Pr>PaEm, and Treq
<TaIce) then TreqEm=Treq
TreqIce=Treq -TaEm
else if (trq and spd>0, and Pr>PaEm, and
Soc>0.64) the n TreqEm=Treq SreqEm=Sreq
TreqIce=0 SreqIce=0
else if(trq<0)
then TreqEm=Treq SreqEm=Sreq.

53
5.4.1 Rezultate experimentale
În ceea ce privește simularea, s -a considerat o arhitectură hibridă paralelă în care motorul
termic este de 41 Kw, și motorul electric de 7 5 Kw. Sistemul de stocare a energiei este format din baterii
și supercondensatoare. SOC -ul inițial este de 75% pentru baterii și 100% pentru capacitoare. Pentru
primul test s -a folosit ciclul de drum standardizat NYCC (fig. 17) [68], care are un profil urb an cu multe
accelerări și frânări bruște și o viteză maximă de 45Km/h. Pe parcursul acestui test autovehiculul a fost
nevoit să se oprească de 18 ori, viteza lui medie ajungând la ll,8Km/h.
Ciclu de drum CYC_NYCC
Testarea modelului ales, utilizând strateg ia care dă rezultatele cele mai bune în ADVISOR,
load leveling, a condus la rezultate destul de nesatisfăcătoare și anume: consum de combustibil
11.7l/100Km și un SOC final de 66%. Pentru noua strategie propusă și implementată consumul de
combustibil a rei eșit de 4.4l/100Km și SOC -ul final de 0.6495. Diferența între consumuri este destul
de mare și arată eficiența strategiei de control și a supercapacitoarelor. Pentru următorul test a fost
ales ciclul de drum standardizat Wvuinter, în care pe parcursul a 25 de Km trafic extra urban (fig.18)
[68], vehiculul s -a oprit de 9 ori și a avut o viteză maximă de 98Km/h.
Ciclu de drum standardizat Wvuinter
S-a testat noua strategie de control și în ceea ce privește consumul de combustibil, s -a obținut
5,3l/100Km și un SOC final de 0.64. Utilizând strategia standard s -a obținut un consum de 6.2 și
SOC -ul final de 0.6159. O scurtă comparație între consumurile de energie, combustibil și stare de
încărcare a bateriilor la sfârșitul ciclurilor de drum este prezentată în fi g.
Comparație între consumurile de energie și combustibil pentru cele 2 strategii

54
Cea mai evidentă diferență apare la consumul urban, deoarece până acum se utiliza în mod
defectuos motorul termic și în acest tip de trafic. Aceste condiții sunt prielnice pe ntru utilizarea
motorului electric care are cuplu mare și eficiență sporită la turații joase.
Un alt avantaj îl constituie consumul extraurban, dar cel mai important este faptul că SOC -ul
la finalul testului este mai mare decât cel obținut în mod normal.
5.5 Strategia de control bazată pe control distribuit
Următoarea strategie propusă se bazează pe controlul distribuit. Având în vedere că putem
dispune de trei surse de energie în cadrul unei arhitecturi hibride, ideea de control distribuit aplicată
cu succes în alte domenii este o variantă viabilă care poate da rezultate demne de luat în considerație.
Utilizând convertoare de interfațare între surse și magistrală se poate implementa o strategie prin care
în funcție de valorile tensiunii de pe bus se poate coma nda fiecare sursă în parte să părăsească sau să
se afilieze rețelei. Unul dintre avantajele majore ale acestui tip de control constă în faptul că nu se mai
pierde timp în luarea deciziilor în ceea ce privește care sursă să furnizeze putere la un moment dat , și
în ce condiții. O structură de tip distribuit poate fi ca cea din fig.
Structură de tip control distribuit
W+G reprezintă roțile și generatorul; ES1 reprezintă sursa 1 de energie, în cazul de față
bateriile; ES2 reprezintă sursa 2 de energie (supercap acitoarele), Si este interfața pentru motor termic
și generator; St este interfața pentru cele două surse electrice de energie.
Un alt mare avantaj al acestui tip de strategie este faptul că dacă una din surse se defectează,
sistemul poate funcționa în con tinuare fără a fi oprit [82]. Bazându -se pe căderile de tensiune, controlul
distribuit poate oferi priorități pentru fiecare sursă în sisteme de curent continuu și alimentare fără
întrerupere chiar și în condiții de suprasarcină. Sursele împreună cu conver toarele de interfațare lucrează
independent în funcție de tensiunea existentă pe magistrală.

Fiecare entitate are stabilit un anumit prag pentru încărcare/descărcare , afiliere sau părăsire rețea.
Strategia se poate aplica ușor și în cazul vehiculului ele ctric hibrid chiar dacă motorul termic ca și sursa
de energie nu poate fi conectat direct la o magistrală, cuplul și viteza cerute sau furnizate putând fi
convertite în echivalentul de putere electrică. În acest fel toate aceste componente pot fi considera te
noduri ale unei rețele electrice, fiecare dintre ele având un controler separat. Pentru a putea stabili în
mod optim pragurile de funcționare ale fiecărei surse, a fost monitorizată rețeaua în ceea ce privește
căderile de tensiune, pe parcursul unui cic lu de drum, utilizând o strategie convențională. Bateriile au
fost considerate sursa primară, și vor fi conectate permanent, ca și setare default în cadrul rețelei ori de
cate ori vehiculul pornește la cheie sau este inițializat. Pe măsură ce sistemul rule ază, tensiunea din
baterii va scădea datorită gradului de descărcare. Când va ajunge la un anumit nivel minim, căderea de
tensiune de pe bus va fi sesizată de controlerul pachetului de supercapacitori, care va comanda
conectarea la rețea, și descărcarea lo r pentru a suplini lipsa de energie de pe bus. Raza de funcționare a
celei de -a doua surse este între pragurile de 370 V și 300 V. Dacă tensiunea continuă să scadă și mai
mult, controlerul motorului termic va sesiza acest lucru și va comanda pornirea în re gim de urgență
pentru a suplimenta lipsa de energie de pe magistrală, tradusă prin lipsa de putere disponibilă pentru
tracțiune. Comanda va fi de tip proporțional, adică cu cât tensiunea scade mai mult sub pragul de 300

55
de volți, cu atât mai mult cuplu va fi cerut de la motorul termic [82].
Modelul capacitorilor împreună cu controlerul care permite sau nu accesarea rețelei este
prezentat în fig.
Modelul supercapacitorilor și al controlerului
Starea inițială de încărcare a pachetului de supercondensatoare este de 100%, adică ele pot
furniza o tensiune de 300 V. În figura de mai sus, prima intrare este tensiunea de pe magistrală, iar cea
de-a-2-a este reprezentată de cererea de putere de la sistemul de stocare a energiei. Pentru simularea
încărcării în timpu l în care strategia permite acest lucru, se consideră sistemul conectat la 300V pe
magistrală, iar pentru simularea descărcării se consideră sistemul conectat la 0 V. În afară de aceasta,
rezistența de sarcină surprinsă în model va avea o valoare foarte ma re (156789Q) în cazul în care
sursa este decuplată de la rețea, pentru a simula cât mai bine ceea ce se întâmplă în realitate.
Supercapacitoarele se descarcă destul de greu dacă nu sunt conectate într -un circuit. Pragul maxim de
încărcare este de -8000 W. Între 0V și -8000W bateriile sunt cele comandate pentru reîncărcare. O
schemă logică este prezentată în fig.3. Preq este puterea cerută, Pa puterea disponibilă de la
supercapacitori, Rcap rezistența de sarcină, Uc este tensiunea pe capacitori, Ub este tens iunea pe
magistrală. Practic sursa 2 se descarcă doar în condițiile în care puterea cerută de la sistemul de
stocare a energiei este pozitivă și tensiunea pe magistrală este între 370V și 300V.
Schema logica de control
Modelul sursei 1 de energie (bateriil e) a suferit o serie de modificări pentru implementare în
ADVISOR, deoarece pe lângă modelul original a trebuit inclus și controlerul specific.
Prima intrare este dată de puterea disponibilă de la supercapacitori, iar cea de -a-2-a este dată
de puterea tota lă necesară pe magistrală.

56
Cea de -a treia sursă de energie este reprezentată de motorul termic. Pragurile de funcționare a
acesteia sunt setate în așa fel încât motorul să fie pornit în situații cât mai puține, pentru a păstra un
consum mic de combustibil și emisii scăzute.

unde FU este combustibilul utilizat măsurat în l/s; HFU este cantitatea de combustibil cald
consumat, m este temperatura prestabilită pentru termostatul motorului (96 grade Celsius).
Pentru implementarea în ADVISOR s -a adăugat contro lerul aferent:
Controlerul pentru ICE
Practic motorul este folosit când tensiunea pe bus scade sub 300V și puterea cerută este
pozitiva. După cum am amintit, cuplul cerut este proporțional cu diferența între 300 și tensiunea pe
magistrală:

unde Treqe este cuplul cerut de la motor, Bv este tensiunea de bus. Astfel, cu cât căderea de tensiune
este mai mare, cu atât crește cererea de cuplu, de la motorul termic. Puterea disponibilă la intrarea în
cutia de viteze este suma dintre puterea disponibilă de la motorul electric și cel termic.

57
5.5.1 Rezultate experimentale
Am considerat spre evaluare același autovehicul ca în cazul precedent (aceiași parametrii
pentru motoare, aceeași greutate, etc) pe aceleași cicluri de drum (urban și extraurban), având aceleași
date inițiale. În primul caz s -a testat strategia de control load leveleing, implementată în ADVISOR de
către producătorul pachetului software și s -a obținut un consum de 5.8l100/Km și un SOC final de
65%.
Comparație între controlul distribuit și cel convențio nal
Pentru cazul al -2-lea am considerat noua strategie de tip control distribuit și am obținut un
consum de 4.2l/100Km și un SOC final de 58%. Se poate menționa că de aceasta dată au fost folosiți
112 capacitori fiecare cu tensiunea de 2,7V și capacitatea de 3000F. Pentru a ilustra cât mai bine
avantajele acestei strategii am testat autovehiculul și pe un ciclu de drum extraurban. Rezultatele au fost
mai mult decât satisfăcătoare: 3.9l/100Km față de 5.2l/100Km utilizând strategia clasică și un SOC
final de 49,5% față de 60%.
După cum s -a putut observa controlul distribuit este o metodă de control a surselor într – un
sistem fără un supervizor central. Rezultatele experimentale au arătat o diferență substanțială în ceea ce
privește consumul de combustibil, cee a ce dovedește faptul că în viitor poate fi aplicată cu succes
această strategie și în arhitecturi de tip paralel.
5.6 Strategia bazată pe programare dinamică
Un alt tip de control propus pentru autovehicule electrice hibride poate fi cel de tip programare
dinamică. Această tehnică este o unealtă performantă aplicată în multe domenii datorită timpului foarte
scurt de calcul și de luare a deciziilor. Principiul este de a identifica subproblemele principale din
problema globală și de a le rezolva pe rând, folosin d de la fiecare rezultatele obținute, pentru a o rezolva
pe următoarea. Strategia propusă se bazează pe calcularea unui cuplu și a unei viteze cerute pentru
motorul termic, la fiecare moment de timp utilizând starea de încărcare a sistemului de stocare a
energiei. Programarea dinamică are ca scop optimizarea consumului de combustibil al vehiculului,
utilizând harta de consum a motorului termic. SFC -ul (consumul specific de combustibil) reprezintă
raportul dintre combustibilul utilizat și puterea produsă. Ef iciența este invers proporțională cu consumul
specific. În strategiile anterioare bazate pe reguli, motorul termic era oprit sau pornit în funcție de
anumite praguri de energie. În programarea dinamică, eficiența acestei componente este luată în
considerar e și optimizată [83]. Pentru fiecare motor, dacă se cunoaște harta lui de consum, se poate
exploata zona de eficiența maximă. În ADVISOR, motorul termic este modelat cu ajutorul unui look –
up table cu 2 dimensiuni. Pentru a putea vizualiza valorile pe care le conține, se poate tasta în mediul
Matlab comanda fc_fuelmap. Intrările pe axa x sunt date de valori ale cuplurilor, iar cele pe axa y de
valori ale vitezelor. La ieșire va fi generată o matrice conținând consumurile specifice pentru cuplurile
și vitezel e corespunzătoare. În fig. 1 este prezentată harta motorului de 41 Kw utilizat în ADVISOR

58
pentru modelul autovehiculului hibrid de tip paralel [83].
Harta motorului ICE de 41Kw
Având disponibile aceste informații, se poate construi o st rategie de control care să ceară de la
motorul termic anumite valori pentru cuplu și turație, conform tabelului de mai sus pentru a obține
consumuri minime. Ideea de baza este să fie monitorizata în permanenta valoare SOC -ului. În funcție
de acest parametr u motorul electric poate furniza mai multă sau mai putină putere. Se dorește folosirea
cu precădere a motorului electric pentru a scade consumul de combustibil cât mai mult. În funcție de
starea de încărcare a bateriilor se construiește un algoritm care ca lculează în permanența o anumită
toleranța pentru cuplul cerut de la motorul termic, și o anumită toleranța pentru viteză. Dacă de exemplu
bateriile sunt încărcate și motorul electric poate furniza toată puterea cerută de șofer, atunci toleranța
este maxim ă, adică motorul termic nu este folosit deloc sau foarte puțin. Cu cât scade gradul de încărcare
a bateriilor, și motorul electric face față din ce în ce mai greu cererilor de putere, iar toleranța scade. În
mod normal, orice cerere de putere din partea șo ferului ajunge prin intermediul lanțului de transmisie
ca și cerere de putere de la motorul electric și de la motorul termic. Cea din urmă se traduce printr -o
cerere de cuplu și turație care generează un anumit consum de combustibil. Cu cât toleranța este mai
mare cu atât controlerul poate cere un cuplu și o turație cât mai mică din tabel, adică se poate face o
abatere de la valoarea normală. Pe baza toleranțelor rezultate, se calculează cel mai mic consum acceptat
pentru motorul termic care să garanteze că valorile corespunzătoare lui în ceea ce privește cuplul și
turația, vor asigura puterea necesară pentru a satisface împreună cu motorul electric cerințele șoferului.
Practic motorul termic funcționează într -o regiune de eficiență maximă, asigurând o parte din puterea
cerută, iar diferența până la valoarea cerută de șofer, este asigurată de motorul termic.
Trq_tol=(SOC -0.5)*366
Spd_tol=(SOC -0.5)*17.925
Trq_to reprezintă toleranța în ceea ce privește cuplul; Spd_tol este toleranța pentru turație.
Numerele 366 și 17.925 sunt factori de scalare, aleși în așa fel încât orice toleranța calculată să poată fi
comparată cu valorile tabelate în fig.1. Algoritmul va alege prin intermediul consumului minim (fc_fuel
map[i,9]), valorile corespunzătoare pentru cuplu și viteza, astfel încât motorul să funcționeze în zona
de eficiența maximă. Diferența între cuplul cerut și cuplul corespunzător consumului minim trebuie să
fie mai mică decât toleranța calculată:
trq_req – fc_fuel_map[i,9] < trq _ tol
De asemenea diferența între viteza cerută și viteza corespunzătoare consumului minim trebuie să fie
mai mică decât toleranța de viteză: spd_req – fc_fuel_map[0, j] < trq _ tol
Algoritmul de calcul propus pentru strategia de control este listat mai jos:

// Calculare toleranțe p e baza SOC Int i, j; float trq_req,
trq_tol, spd_req, sod_tol; i=9; j=12;
fc_fuel_map=M[i,j ];
i=1; j=1;
flag=bool; flag=0; trq_tol = (SOC -0.5)*366; speed 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 104.5000 0.1255 0. 2 510 0. 3206 0.3531 0.3462 0.3915 0.4285 0.5072 0.5905 0. 6564 0.7222 0.7880
2 149.2000 0.1912 0.2819 0.3752 0.4367 0.4638 0. 5078 0.5834 0.6366 0. 6821 1. 0060 1.1068 1.2077
3 220.9000 0.1934 0.3867 0. 5102 0.5843 0.6104 0.6995 0.7774 0.8444 1.0099 1. 2614 1.5413 1.6817
4 292.5000 0. 3863 0.6275 0. 8292 0. 9563 0.8277 0.9365 1.0256 1.0952 1.2827 1.4808 1.6481 2.1025
5 364.1000 0.4078 0.8155 1. 0205 1.0822 1.0088 1.1473 1.2637 1.3589 1.5744 1.8000 2.2258 2.6559
6 435.7000 0. 5497 0.8638 0. 9422 1.1584 1.3180 1.4982 1.6493 1.7764 2.1469 2.5511 2.9876 3.2599
7 507.4000 0. 6044 1.2088 1.5023 1.5760 1.4435 1.7419 2.0430 2.3238 2.7039 3.1038 3.4456 3.7597
8 552.2000 0.7285 1.0441 1.3411 1.6384 1.8498 2.1043 2.3877 2.6521 3.0765 3.5214 3. 8185 4.1665
9 596.9000 0.8468 1.4382 1.7626 1. 8391 2.2030 2. 5473 2.8552 3.1292 3.2244 3.8244 4.2080 4.5915

6.8000 13. 6000 20.4000 27. 2000 33.8000 40.6000 47.4000 54.2000 61. 0000 67.8000 74. 6000 81.4000
Torque

59
spd_tol= (SOC -0.5)*17.925;
//Alegere cuplu corespunzător consumului minim si cererilor de putere until flag {
If (trq_req -M[i,9]> trq_tol Then i++
Else
flag=1
TRQ=M[
i,9]
//Alegerea vitezei de rotație corespunzătoare
until flag{
If (spd_req -M[1,j]>spd_tol then j++
Else flag=1 Rpm=M[0,j]
//Verificarea dacă consumul ales este cel mai mic în condițiile date
if M[i, j]>M[i+1,j] then i++; TRQ=M[i,9] if M[Î^]>M[Î^+1] then{
j++
Rpm=M[0,j]
}
Acest algoritm propus, va fi pus în aplicare de către controlerul vehiculului, dacă cuplul cerut
este pozitiv și toleranța corespunzătoare lui este sub 65. Dacă valoarea calculată est e peste acest prag
atunci vehiculul poate funcționa în modul pur electric.
5.6.1 Rezultate experimentale
Am ales pentru primul test ciclul de drum urban UDDS. Modelul testat este o arhitectură hibridă
de tip paralel cu un motor termic de 41 Kw, 25 de module bat erii pe bază de plumb, tensiune
nominală 308 V, și un motor electric de 75Kw. La final, autovehiculul testat având ca și strategie de
control pe cea folosită în ADVISOR, utilizată pentru comparație și în capitolele anterioare, a avut un
consum de 5,8l/100K m și un SOC final de 65%, ca în fig.:
Istoricul consumului de energie
Comparație între controlul prin programare dinamică și cel conventional
În cazul al doilea a fost testat modelul ce a avut implementat în controler strategia de control
bazată pe progra mare dinamică. Au fost făcute și câteva modificări în ceea ce privește arhitectura, adică
au fost adăugate 112 supercapacitoare, fiecare cu o tensiune nominală de 2,7 V, o greutate de 0,5 Kg, o
capacitate de 3000F și un preț de 230 USD. Curentul maxim supo rtat de fiecare celula este de 230A.

60
Dacă sunt conectați în serie vor forma un pachet care va furniza o tensiune de 300 de volți și va avea o
capacitate de 26,78 F. Pentru simulare s -a luat în considerare și faptul că acest pachet va însemna o
încărcătură de 50 Kg în plus față de greutatea normală. Testele au arătat că la finalul ciclului de drum
urban s -a obținut un consum de numai 3.9l/100Km și un SOC final de 58%.
Ca de fiecare dată modelul propus în ADVISOR, utilizând strategia de control load leveling a
fost testat și pe un ciclu de drum de tip urban (Wvuinter). Rezultatele la finalul acestui test au fost după
cum urmează: consum combustibil 5,2l/100Km, SOC final 60%. În ceea ce privește modelul având
pachetul de supercapacitoare și strategia bazată pe programare dinamică implementată, diferențele au
fost surprinzătoare: consum combustibil 3.2l/100Km și un SOC final de 50%. Cel puțin teoretic,
simulările arată că investiția ar merita făcută pentru un autovehicul hibrid de tip paralel.
6 CONC LUZII
In urma a cestui proiect, am reusit sa aratam evolutia si complexitatea masinilor inca de la
inceput pana in pre zent, atat pentru masinile conventionale cu propulsie prin ardere cat si pentru
masinile electrice sau hibrid.
Am inceput prin a prezenta protocoalele de comunicatie folosite in industria automobilelor,
apoi am trecut print -un mic istoric al evolutiei acestora, apoi am prezentat modelele matematice folosite,
metodele de testare a automobilelor cu ajutorul simulatoarelor software, iar la final am prezentata cateva
teste realizate cu ajutorul acestora.
S-a putut observa din teste, că autovehiculul de tip convențional are performanțe dinamice bune,
în cazul în care este ales la început, un propulsor de putere mai mare.
În ceea ce privește modelele alese pentru arhitectura electrică, s -a putut constata, că utilizând
bateriile pe baza de plumb, autovehiculul a avut o rază de acțiune mai mare, dar nu suficientă din păcate.
Nu a putut termina testul ECE_EUDC.
Autovehiculul electric cu baterii pe bază de litiu, a o bținut performanțe dinamice mai bune
decât cel cu baterii pe bază de plumb, datorită densității mari de energie, dar raza de acțiune a fost cu
mult micșorată. Nu a putut termina nici măcar testul de autostradă. Starea de încărcare a bateriilor a
scăzut sub nivelul de minim înainte de terminarea testelor EUDC și ECE -EUDC.
Trecând apoi la modelele de tip hibrid, au fost testate arhitecturile de tip serie și paralel,
modificând apoi și tipul de strategie de control. S -a putut observa că arhitectura de tip seri e oferă
avantaje în privința consumului, și performanțe dinamice acceptabile.
Cel mai avantajos model este cel de tip hibrid paralel, unde s -au înregistrat rezultate bune pentru
consumul de combustibil și pentru performanțele dinamice.
Prin folosirea bater iilor și a sursei auxiliare de energie, se obțin rezultate foarte bune în materie
de consum de combustibil și de energie.

61
7 BIBLIOGRAFIE
[1] Horga, V, Note de curs Vehicule electrice hibride.
[2] Livinț, G.Vehiclue electrice hibride, Casa de Editura Venus 2006.
[3] Chan, C. C, The State of the Art of Electric and hybrid Vehicles, Proceedings of the IEEE
vol.90, No.2, February 2002.
[4] Gao Y., Ehsany M.; Hybrid electric Vehicle: Overview and State of the Art IEEE ISIE
2005, June 2005, Dubrovnik Croati a.
[5] Dăscălescu D., Dinamica autovehiculelor rutiere, Editura Politehnium Iasi,2006.
[6] Ghiulai C., Vasiliu Gh., Dinamica autovehiculelor, Editura Didactică și Pedagogică,
București 1975.
[7] Gillespie Th., Fundamentals of Vehicle Dinamics. S.A.E. Incorporation, Wa rrendale, 1992.
[8] Husain I., Islam M., Design Modeling and Simulation of an Electric Vehicle Sistem, S.A.E.
Incorporation, 1999 -01-1149.
[9] Husain I., Electric and Hybrid Vehicles. Design Fundamentals, CRC Press, Boca Raton,
Florida, 2003.
[10] Macarie T;, Automobil e. Dinamică, Universitatea din Pitești, 2003.
[11] Tabacu S., Tabacu I., Macarie T., Neagu E., Dinamică Autovehiculelor. Îndrumar de
Proiectare, Editura Univesitatii din Pitești, 2004.
[12] Untar M., Stoicescu A., Potincu Gh., Peres Gh., Tabacu I., Dinamica autovehi culelor pe
roți,. Editura Științifică și Pedagogica, București, 1981.
[13] Urdareanu T., Vasiliu C., Gorianu M., Canta T., Propulsia și circulatia autovehiculelor
cu roti,. Editura Stiintifica și Enciclopedica, București, 1987.
[14] California Energy Commission. Ana lysis and Forecast of the Performance and Cost of
Convențional and Electric -Hybrid Vehicles, Consultant Report, March2002.
[15] Serrao L., A Comparative Analysis of Energy Management Strategies For Hybrid
Electric Vehicles, Disertation, Ohio University 2009.
[16] Rahman Z., Butler K.L., Ehsani M., A Study of Design Issues on Electrically Peaking
Hybrid Electric Vehicle for Diverse Urban Driving Patterns, S.A.E. Incorporation, 1999 -1-
1151.
[17] Dumitru A., Stefan I., Comanda numerică a acționarilor electrice de tip sensorl ess, Editura
ICPE, București, 2000.
[18] Dordea T., Mașini electrice, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1977.
[19] Fransua Al., Măgureanu R., Mașini și acționari electrice, Editura Tehnică, București, 1986.
[20] Kelemen A., Imecs M, Sisteme de reglare cu orient are după câmp ale mașinilor de curent
alternativ, Editura Academiei Romane, București, 1989.
[21] Leonhard W., Control of Electrical Drives, Editura Springer Verlag, Berlin, 1985;
[22] Livinț Gh., Teoria sistemelor automate, Editura Gama, Iași, 1996.
[23] Livinț Gh., Mod elarea și identificarea sistemelor, Editura Gh. Asachi, Iasi, 2002.
[24] Naunin D., Modern Drive System for Electric Vehicles, Journal of Electrical Engineering,
vol 2/2002.
[25] Alasdair, C., Blaxill, H.,Lean Boost and External Exaust Gas Recilculation for High Loa d
Controlled Auto -Ignition, SAE International, 2005.
[26] Chin Y.K., Coats F.E., Engine Dynamics :Time Based Versus Crank -Angle Based, SAE
paper No. 860412, 1986.
[27] Oprean I., Automobilul modern, Editura Academiei Romane, București, 2003.
[28] Sorenson S.C., Hendricks E., Mean Value Modeling of Spark Ignition Engines, SAE
Techincal paper 900616, 1990.
[29] Gaiginschi R., Rakosi E., The Mixture Stratification Procedure by the Division of Direct

62
Injection, Proc. Of the 3 -rd International Colloquium FUELS, Germany, 2001.
[30] Jhons on, V, et al Development and Validation of a Temperature -Dependent
Resistance/Capacitance Battery Model for Advisor, Electric Vehicles Symposium 18, 2001,
Germany.
[31] Corrigan, D., Menjak, I., Dhar S,. Nickel -Metal Hybride Batteries for ZEV -Range Hybrid
Elect ric Vehicles, Univerity of California, PNGV Future Truck Technical report, June 2000.
[32] Lipman, T.E., The Cost of Manufacturing Electric Vehicle Batteries, Report CARB,
Institute of Transportation Studies, Davis, 1999.
[33] Stempel R., Ovshinsky, S.R., Gifford P. , Annual Battery Conference on Applications
and Advances, IEEE Spectrum, 35, No 11, 29, 1998.
[34] Panasonic, Lithium – Ion Batteries, Technical Handbook, 2000, International English.
[35] Panasonic, Nickel Cadmium Batteries, Technical Handbook, 2000, International
English.
[36] Panasonic, Ni -MH Batteries, Technical Handbook, 2000, International English.
[37] SAE Special Publication, Strategies în Electric and Hybrid Vehicle Design, No. SP 1156,
1996.
[38] Clondescu Gh., Tomuta O.D., Acumulatoare electrice, întretinere și reparare, Editura
Tehnică București, 1977.
[39] Bojoi R., Direct Flux Vector Control of Axial Flux IPM Motors for in -Wheel Traction
Solutions, IECON 2010, pp 4 -6.
[40] Dag Noreus, Substitution of Rechargeable NiCd Batteries, a Background Document to
Evaluate the Possibles of Finding Alternatives to NiCd Batteries, Arrhenius Laboratory,
Stockholm University 2008.
[41] Ehsani M., Electrical System Architectures For Military Vehicles, Overwiew of Vehicle
Group Projects, Texas A&M Univesity, Advanced Vehicle System Research Program,
Departament of Electrical Engineering Texas A&M Univerity.
[42] Juichi Arai, Dr. Eng., Yasushi Muranaka, Dr. Eng.,Mitsuru Koseki, High -Power and High
Energy Lithium Secondary Batteries for Electric Vehicles, Hitachi Review Vol.53, 2004.
[43] Kopera John, Inside the Ni ckel Metal Hybride Battery, Cobasys, iunie, 2004.
[44] Rahman Z., Butler K.L., Ehsani M., Designing Parallel Hybrid Electric Vehicles Using
V-ELPH 2.01, Proceedings of the American Control Conference, San Siego, California, June
1999, pp. 2693 -2697.
[45] Hellman, K. , Peraltă, M., Pietrowski, G., Evaluation of a Toyota Prius Hybrid System
(THS) EPA Tehnical Report, 1998.
[46] Hrovat, D., Tobler, W.E., Bond Graph Modeling and Computer Simulation of
Automotive Torque Converters, Journal of Franklin Institute, Volume 319 Issu e 1-2, 1985.
[47] Jung, K., Lee, H., Kim, T., et. al. Dinamic Characteristics of CVT Electro Hydraulic
Control Valves Including Shift Dynamics, FISITA World Automotive Congress, June 12 -15,
Seoul, Korea.
[48] Kotwiski, A.J., Dynamic Models for Torque Converter Equip ped Vehicles, SAE Papers,
Paper No 820393, 1982.
[49] Yang, W., et al., An Optimization Technique for the Design of a Continously Variable
Transmission Control System for Automobiles, Int. Journal of Vehicles Design, Vol.6, No.1,
Jan 1985.
[51] Yang, W., et al., On the Use of Engine Modulation for Deceleration Control of
Continously Variable Transmission Vehicles, SAE Technical Paper, Paper No.850490, 1985.
[52] Toyota Motor Corporation Communications Dept, Toyota Electric and Hybrid Vehicles,
December 1997, Tokyo, Japan.
[53] Denis Dorffel, Peace -of-Mind, Seires Hybrid Electric Vehicle Drivetrain, Teza de
Doctorat 2003.

63
[54] Zeraoulia M. Benbouzid M.E.H., Dialo, D. Electric Motor Drive Selection Issues for HEV
Propulsion Systems: a Comparațive Study”, IEEE 2005
[55] Ayalew B., Streit D. A., Tracțion Modelling Modification în ADVISOR, Heavy Vehicle
System, Int. J. of Vehicle Design, Vol.10, 2003.
[56] Marino R, Tomei P, Induction Motor Control Design, Editura Springer, Springer
Verlang London, 2010
[57] Elmqvist H., Mattson S.E., Otter M., Modelica – A Language for Physical System
Modeling, Visualization and Interacțion, The 1999 IEEE Sympos. On Computer Aided
Control System Design, Hawaii, aug.22 -27, 1997.
[58] Gheorghiu V., Schmitz H., Krohm H., Real -Time Models for Hardware -in-the-Loop
System, ASIM Symp osium Simulations Technik, 1993, Berlin, Germany.
[59] Grega W., Harware -in-the-loop Simulation and its Aplication în Control Education, 29th
ASEE/IEEE Frontiers în Education Conference, November 10 -13, 1999, San Juan, Puerto
Rico.
[60] Boldea I., Atanasiu G., Anali za unitara a masinilor electrice, Editura Academiei,
București, 1983.
[61] Bose B., Modern Power Electronics and AC Drives Pretince Hall PTR, 2002.
[62] Caron J., Hautier J.P., Modelisation et commande de la machine asynchrone, Editions
Techniq, Paris, 1995.
[63] Tod R., Disturbance Torque and Motion State Estimation With Low -Resolution Position
Interfaces Using Heterodyning Observers, IEEE Transaction on Industry Applications, Vol
44, No. 1, January/February 2008
[64] Chiasson J., Tolbert L., A Librari of Simulink Blocks for Real-Time Control of HEV
Tracțion Drives, SAE Inc., 02FCC -30, 2002.
[65] Husain I., Electric and Hybrid Vehicles, Design Fundamentals, CRC Press, Boca Raton,
Florida, 2003.
[66] Gao Y., Ehsani M., Hybrid Electric Vehicle: Overview and State of the Art, IEEE, 0 7803
8738 -4/2005.
[67] Carlos A. Hernandez -Aramburo, Tim C.: Fuel Consumption Minimization of a
Microgrid, Disturbance Torque and Motion State Estimation With Low -Resolution Position
Interfaces Using Heterodyning Observers, IEEE Transaction on Industry Applications, Vol.
41, No. 3, May/June 2005.
[68] ADVISOR
[69] Babici, C., Onea, A., Fuel Economy and Emissions in Hybrid Electric Vehicles,
Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Tomul LVI(LX), Fasc. 2, pp. 75 -91, 2010, ISSN 1220 –
2169 [70] Babici C., Onea A.:“Hybrid Electr ic Vehicles Control Strategies -A Comparațive
Study”, Proc. of 14th International Conference on System Theory and Control. 2010.
[70] Lianghong W. Multiobjective Optimization of HEV Fuel Economy and Emissions Using
the Self -Adaptive Differential Evolution Algori thm, IEEE Transactions on Vehicular
Technology, Vol. 60, No 6, July 2011.
[71] Babici C., Onea A:“A Brief Study of Reducing Fuel Consumption in Hybrid Electric
Vehicles” The Annals of the Univeristy of Craiova, Series Automation, Computers, Electronics
and Mech atronics, Vol. 7 (34), No. 1, 2010.
[72] Serao L.: A Comparative Analysis of Energy management Strategies for Hybrid Electric
Vehicles.
[73] Smith K., Corregedor A.: Design and implementation of an Autonomous Hybrid Vehicle
[74] Pisu P., Rizzoni G.: A Comparative Study O f Supervisory Control Strategies for Hybrid
Electric Vehicles.
[75] Banvait H., Anwar S.: A Rule -Based Energy Management Strategy for Plugin Hybrid
Electric Vehicle (PHEV), 2009 American Control Conference Hyatt Regency Riverfront, St.

64
Louis, MO, USA.
[76] Crolla D, Ren Q., ElDemerdash S.: Controller design for hybrid vehicles – state of the
art review. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), September 3 -5, 2008,
Harbin, China.
[77] Huang K, Jiang D.: Design of Testbed System for Parallel HEV Powertrain
[78] A. Ha lvai, H. Moghbelli: Design Methodology of Drive Train for a Series Parallel Hybrid
Electric Vehicle (SP -HEV) and its Power Flow Control Strategy.
[79] Rezaei A, Salmasi F: State of Charge Estimation for Batteries in HEV Using Locally
LinearModel Tree (LOLIMOT), Proceeding of International Conference on Electrical
Machines and Systems 2007, Oct. 8~11, Seoul, Korea.
[80] Babici C., Onea A : “ Fuel Economy and Emissions in Hybrid Electric Vehicles“, Proc of
15th International Conference on System Theory, Control, and Co mputing
(ICSTCC) (2011).
[81] Babici C. Onea Al. A Control Strategy for Reducing Fuel Consumption in a Hybrid
Electric Vehicle, lucrare publicată în volulumul conferinței int. ICINCO 2012
[82] Babici C. Al.Onea: A Distributed Control Strategy for a Hybrid Electric V ehicle, lucrare
acceptată spre publicare 16th International Conference on System Theory, Control, and
Computing (ICSTCC), 2012.
[83] Babici C. Al.Onea A Dynamic Programming Control Strategy for HEV, lucrare
acceptată spre publicare The 2012 International Confer ence on Information Technology and
Management Innovation (ICITMI 2012).

8 REFERINȚE WEB

65
A. ANEXA

B. CD / DVD
Autorul atașează în această anexă obligatorie, versiunea electronică a aplicației, a acestei
lucrări, precum și prezentarea finală a tezei.

66
INDEX
A
Anexa ……………………………………………………………………. 51
B
Bibliografie ……………………………………………………………. 49
C
CUPRINSUL ……………………………………………………………. viii
Concluzii ………………………………………………………………… 48
R
Referințe web ……………………………………………………… ..50