Optimering av hybriddrift för Aurora

Sammanfattning: Tävlingen Eco Marathon som årligen arrangeras av Shell har som mål att utnyttja studenters innovations- och kreativitet för att ta fram konceptbilar med minsta möjliga bränsleförbrukning. Målet med projektet har varit att ta fram en optimerad hybriddrift för en framtida version av Aurora som tävlar i Urban Concept klassen. Denna ska även innehålla regenerativa bromsar som tar tillvara på rörelseenergin vid inbromsningarna. Först gjordes en litteraturstudie och två koncept togs fram för vidare utvärdering. Dessa har sedan utvärderats med hjälp av programmet Simulink som är en del av MATLAB. Stor vikt har lagts vid konstruktionen av dessa simuleringsmodeller för att få dem korrekta. Målet för optimeringen har varit att få den totala bränsleförbrukningen under en simulerad tävling så låg som möjligt. Rekommendationen för en framtida version av Aurora är att använda sig av det parallellhybridskoncept som beskrivs på sida 16 i denna rapport. En elmotor används för att accelerera och bromsa bilen medan förbränningsmotorn driver bilen vid konstant marschhastighet. Tanken med detta koncept har varit att minimera förlusterna vid omvandling av energi. Vid jämförelsen mellan de båda koncepten upptäcktes att parallellhybriden hade en förbrukning som var 4-5 % lägre än en seriehybrid för alla olika driftsförhållanden. Vid simuleringen har en körstil optimerad för just Eco marathon använts och ingen variation av denna har gjorts. Förluster i växlar och liknande har inte behandlats vid simuleringarna då dessa inte har varit relevanta för jämförelsen. Dessa förluster kan dock enkelt inkluderas i modellerna om så önskas. Den enskilda parameter som påverkade bränsleförbrukningen mest var verkningsgraden hos förbränningsmotorn. Däremot var rullmotståndet för bilen en viktig parameter. Vid en fördubbling av rullmotståndet ökade bränsleförbrukningen med 50 %. Rullmotståndet påverkas både av rullfriktionen och av vikten hos fordonet, det är alltså av yttersta vikt att göra bilen så lätt som möjligt. Den regenerativa bromsningen fungerar genom att motorns styrelektronik tar ut en ström ur motorn och transformerar upp spänningen till den aktuella kondensatorspänningen. Vid bromsning från marschfart återvinns ca 70 % av rörelseenergin, tillräckligt för en halv minuts körning vid marschfart eller acceleration upp till 21 km/h. Den regenerativa bromsningen gav en relativt liten fördel men vinsten ökar ju oftare bilen ska bromsas och accelereras.