Estudi energètic d'un cotxe híbrid elèctric

Ti ulació:
ENGINYERIA INDUSTRIAL
……………………………………………………………………………………….
Alumne:
GERARD CEDÓ OLIVÉ
………………………………………………………………………………………
Tí ol PFC:
ESTUDI ENERGÈTIC D’UN COTXE HÍBRID ELÈCTRIC
……………………………………………………………………………………….
Di ec o del PFC:
JOSEBA QUEVEDO CASIN
……………………………………….………………….……………………….….
Con oca ò ia de lliu amen del PFC:
ABRIL 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Índex
1. In oducció .................................................................................................... 1
1.1 Objec e de l’es udi ................................................................................. 1
1.2 An eceden s de l’es udi .......................................................................... 1
1.3 Jus i icació de l’es udi ............................................................................ 2
1.4 Abas de l’es udi .................................................................................... 3
2 Anàlisi de l’en o n del co xe híb id elèc ic .................................................... 4
2.1 Relació en e el consum d’ene gia i la c eació de iquesa ..................... 4
2.2 La con aminació p o ocada pel anspo .............................................. 7
2.3 Fon s d’ene gia del ehicle híb id elèc ic ............................................ 13
3 Tipus de ehicles híb ids elèc ics .............................................................. 19
3.1 Vehicle híb id elèc ic amb con igu ació del en de po ència en sè ie . 22
3.2 Vehicle híb id elèc ic amb con igu ació del en de po ència en pa al·lel
25
3.3 Vehicle híb id elèc ic amb con igu ació del en de po ència en sè ie-
pa al·lel .......................................................................................................... 29
3.4 Concep e d’hib idació i ehicle amb hib idació pa cial ......................... 29
3.5 Vehicle híb id elèc ic endollable ......................................................... 30
4 Simulado del ehicle híb id elèc ic ............................................................ 33
4.1 Bloc conduc o (D i e block) ............................................................... 35
4.2 Con e ido senyal – o ça (Signal- o ce con e e ) ............................. 37
4.3 Dis ibució de o ça (Dis ibu ion o o ce) ............................................ 40
4.4 Pa ell del mo o de combus ió (Engine o que) .................................... 43
4.5 Sis ema mo o de combus ió (Engine) ................................................. 45
4.6 Sis ema pa ell elèc ic (Elec ic o que) ................................................ 49
4.7 Sis ema mo o elèc ic (Elec ic mo o ) ................................................ 50
4.8 Sis ema dinàmica del ehicle (Vehicle Dynamics) ............................... 53
4.9 Sis ema mode d’ope ació (Ope a ion mode) ........................................ 58
4.10 Sis ema de ansmissió (T ansmission) ............................................... 65
4.11 Bloc senso de eloci a (Senso block) ............................................... 67
4.12 Sis ema de enada egene a i a (B akes Sys em) .............................. 67
4.13 Sis ema ba e ia (Elec ic Sys em) ........................................................ 70
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
5 Resul a s de les simulacions ....................................................................... 74
5.1 Pa àme es d’en ada comuns ............................................................. 75
5.2 Anàlisi del uncionamen del simulado ................................................ 79
5.3 Anàlisi de l’es a ègia ene gè ica del ehicle ........................................ 83
5.4 Anàlisi dels di e en s ipus de ehicles ................................................. 88
5.5 Anàlisi de la ideli a del model c ea .................................................... 90
6 Conclusions ................................................................................................ 93
7 Recomanacions pe a eballs u u s ........................................................... 95
8 Valo ació econòmica de l’es udi .................................................................. 96
9 Bibliog a ia consul ada ................................................................................ 97
ANNEXES ....................................................................................................... 100
ANNEX I: Reco egu del ehicle .............................................................. 101
ANNEX II: Con olado PID ....................................................................... 102
ANNEX III: Dinàmica del ehicle ............................................................... 105
Ge a d Cedó Oli é [ 1 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
1. In oducció
1.1 Objec e de l’es udi
L’objec iu del p esen es udi és anali za i comp end e el compo amen ene gè ic
d’un ehicle híb id elèc ic, mi jançan la c eació i la simulació d’un model dinàmic
u ili zan l’en o n de p og amació isual SIMULINK®, del p og ama in o mà ic
MATLAB®.
1.2 An eceden s de l’es udi
El co xe híb id elèc ic é una lla ga his ò ia. Ja en el any 1901 la ma ca Lohne -
Po sche desen olupa el p ime co xe híb id elèc ic de la his ò ia.
En un con ex de p eus ele a s dels combus ibles i un augmen conside a de la
sensibili zació de la socie a pels p oblemes mediambien als del plane a, Toyo a
llança al me ca l’any 1997 el model P ius i Honda el Insigh poc desp és,
gene an un o impac e en el me ca de l’au omòbil, ma can l’inici d’un nou
segmen en el me ca de l’au omòbil i suposan l’inici del desen olupamen dels
co xes híb ids elèc ics mode ns ac uals.
Des de lla o s s’han enu en o el món al ol an de 10 milions de VHEs, xi a
aconseguida en el mes de Juliol de 2015.
Els a an a ges d’aques s ehicles espec e als con encionals en e e ència a
l’es al i en el consum de combus ible són cla s, sob e o pel que a als cicles de
conducció u bans.
La p ime a gene ació del model P ius aconseguia un consum es ima de
combus ible de 4,5 l / 100 km en cicle u bà i de 5,2 l / 100 km en cicle ex a u bà.
Els alo s pel que a al model Insigh es si ua en als 3,9 l / 100 km en el cicle
u bà i 3,5 l / 100 km pe conducció ex a u bana.
To i aques es xi es, la quo a de me ca dels VHEs es à lluny de les xi es de
endes dels ehicles con encional. El ànquing pe països es lide a pel Japó, on
la quo a de me ca se si ua al ol an del 30% de o es les endes de nous
u ismes. Pel que a a Eu opa, Holanda lide a el ànquing amb una quo a de

Ge a d Cedó Oli é [ 2 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
me ca al ol an del 4,5% de o es les endes, degu p incipalmen als incen ius
iscals i a les polí iques mediambien als del país.
Pel que a a Espanya, du an l’any 2012, les endes de ehicles híb ids elèc ics
an ep esen a an sols el 1,44% del o al de les endes de u ismes nous. [1]
1.3 Jus i icació de l’es udi
L’ús de l’ene gia d’una mane a més sos enible és un ac o clau pe soluciona
els p oblemes mediambien als del p esen i del u u del plane a.
La ecnologia inco po ada en els ehicles híb ids elèc ics pe me un ús més
acional i sos enible de l’ene gia, mi jançan l’op imi zació en la combinació de les
di e en s on s d’ene gia que inco po a el ehicle.
Els p og ames de simulació són necessa is en el momen de dissenya aques s
ehicles amb l’objec iu de con igu a el co xe de al mane a que pugui
p opo ciona la màxima e iciència al lla g de qualse ol escena i de conducció
p e is pel ehicle.
En el con ex ac ual de can i climà ic, de g an dependència al pe oli, d’augmen
cons an dels p eus dels combus ibles de i a s del pe oli, de polí iques de
p essions iscals pe con amina i de les enca a limi acions de les ba e ies
elèc iques, la millo a en l’e iciència ene gè ica dels ehicles aga a cada cop més
impo ància i el co xe híb id elèc ic juga un pape clau en l’e iciència ene gè ica
del anspo .
Es p e eu que pe a l’any 2020, les endes globals de co xes híb ids elèc ics i
endollables a ibin als 6,6 milions d’uni a s anuals, suposan el 7% del me ca
dels ehicles lleuge s. [2]
L’inc emen de la demanda en el me ca dels ehicles híb ids elèc ics, compo a
un es o ç d’ap enen a ge i d’especiali zació pe pa dels enginye s en aques
camp d’es udi.
Més enllà de la millo a en l’e iciència ene gè ica dels di e en s componen s que
o men pa d’un ehicle, la in e acció en e aques s componen s i la e iciència
del sis ema sence és un ac o clau pel que a als co xes híb ids elèc ics.
Ge a d Cedó Oli é [ 3 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
En end e el lux de po ència que es ansme d’un componen a un al e, millo a
l’habili a de desen olupa ehicles híb ids elèc ics més e icien s.
D’al a banda, les eines de simulació in e ac i a pe me en la comp ensió de
p oblemes ècnics complexos.
Així doncs, basa en aques a idea, neix la necessi a de desen olupa una eina
in e ac i a pe a inali a s educa i es, en l’en o n MATLAB/SIMULINK®, que
pe me i la con igu ació d’un model especí ic d’VHE i el seu anàlisi d’e iciència pe
a un cicle de conducció de e mina i acili i d’aques a mane a la comp ensió de
les ècniques de ges ió ene gè ica u ili zades ens els co xes híb ids elèc ics.
1.4 Abas de l’es udi
En la p ime a pa d’aques es udi s’anali za à la si uació ene gè ica ac ual del
anspo i especialmen del anspo pe ca e e a. També les on s d’ene gia
que s’u ili zen i les epe cussions mediambien als i econòmiques que el anspo
é en l’ac uali a .
Seguidamen es e isa à la li e a u a exis en pel que a al ehicle híb id elèc ic
ac ual, les con igu acions més u ili zades, els seus componen s p incipals i com
aques s es elacionen i es ges ionen pe al d’aconsegui millo es en l’e iciència
ene gè ica dels ehicles.
To segui , es ia à una con igu ació híb ida i es desen olupa à un model
dinàmic d’un ehicle híb id elèc ic en l’en o n de p og amació isual
MATLAB/SIMULINK®.
Un cop ob ingu el model, es eali za an un segui de simulacions pe comp o a
el seu uncionamen , així com pe anali za els pa àme es que a ec en més en la
ges ió ene gè ica del VHE a l’ho a d’aconsegui millo es en l’e iciència ene gè ica
global del ehicle.
Finalmen s’ob ind an una sè ie de conclusions de l’es udi eali za .
Ge a d Cedó Oli é [ 4 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
2 Anàlisi de l’en o n del co xe híb id elèc ic
Els dos p incipals p oblemes que a ec en ac ualmen al anspo de pe sones i
me cade ies són el g an consum d’ene gia eque i i la con aminació ambien al
associada a aques anspo .
Són els dos ep es p incipals que a ui en dia s’en on a el anspo en gene al i
els co xes en pa icula i l’ús dels co xes híb ids elèc ics pe al anspo de
pe sones enlloc dels con encionals és un bon mi jà pe al de edui l’impac e del
anspo en l’en o n.
2.1 Relació en e el consum d’ene gia i la c eació de
iquesa
El consum d’ene gia pe pa d’un de e mina col·lec iu d’indi idus es à o amen
lliga al ni ell d’ac i i a econòmica de la zona d’in luència d’aques col·lec iu, ja
sigui un país o egió.
Si ens ixem en el consum d’ene gia elèc ica du an la ni en el plane a Te a, en
la Ima ge 2.1 següen , es po eu e cla amen aques a elació, on els països més
desen olupa s consumeixen la majo pa de l’ene gia que es consumeix.
Ima ge 2.1 Consum d’ene gia elèc ica en la Te a du an la ni [3]
El concep e d’in ensi a d’ene gia, elaciona el consum d’ene gia amb la iquesa
gene ada en una zona o un país i en els països indus iali za s és un bon
indicado de l’e iciència ene gè ica de la zona.
En la Ima ge 2.2 següen , es po obse a aques a in ensi a ene gè ica en unció
dels di e en s p oduc es in e io s b u s dels països eu opeus.
Ge a d Cedó Oli é [ 5 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Conside an aques ac o , Espanya es oba en e els 10 països més e icien s
ene gè icamen d’Eu opa i pe so a la mi jana eu opea. Cal di pe ò, que la
es uc u a econòmica del país juga un pape clau en el alo d’aques a in ensi a ,
on les economies basades en els se eis mos a an alo s més baixos
d’in ensi a que al es on el sec o indus ial és més impo an .
Ima ge 2.2 In ensi a de l’ene gia en l’economia, (kg de pe oli equi alen pe 1000 EUR del
PIB) [4]
El consum d’ene gia de la Unió Eu opea EU-28 du an el 2013 a se de 1.666
milions de ones de pe oli equi alen (TOE). To i que en els úl ims anys hi ha
hagu un descens de l’ene gia consumida a Eu opa, com es el cas de l’any 2009
amb una baixada del 5,7%, el ce és que es a ibuï a la c isi econòmica i
inance a dels úl ims anys i no a una millo a en l’e iciència en el consum
d’ene gia o a un can i del model p oduc iu. [4]
Du an l’any 2012, els ni ells de consum es si ua en simila s als de l’any 1990 i
el 2006 es a p odui el pic màxim, amb un consum ene gè ic de 1.832 milions
de ones.
Com es po eu e en la següen Ima ge 2.3, la p incipal on d’ene gia de la Unió
Eu opea p o é del pe oli, ep esen an ac ualmen al ol an del 33% del o al de
l’ene gia consumida.
Ge a d Cedó Oli é [ 12 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 2.2 Inc emen de empe a u a mi jana del plane a espec e l’e a p eindus ial [12]
Pe aconsegui aques a i a és necessa i no supe a el que s’anomena el
p essupos de ca boni. El p essupos de ca boni és la quan i a de ca boni màxim
que po eme e el plane a pe al d’e i a els impac es més g eus del can i
climà ic i aques alo és de 1 ilió de ones de ca boni (1000 PgC).
L’any 2011 ja s’ha ia consumi el 52% d’aques p essupos , amb una acumulació
de 515 PgC des de la e olució indus ial i si es segueix el i me ac ual
d’emissions es p e eu que pe l’any 2045 es supe i.
El G up In e go e namen al d'Expe s sob e el Can i Climà ic (IPCC) és
l’o ganisme in e nacional de les Nacions Unides enca ega de l’es udi del can i
climà ic i plan eja di e en s escena is pels p ope s anys en unció dels ni ells de
ca boni emesos.
A con inuació, es po eu e una aula esum d’aques s escena is p e is os, els
inc emen s de empe a u a p e is os en cada cas i l’any p e is en que el
p essupos de ca boni es a à o gas a .
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1880
1885
1890
1895
1900
1905
1910
1915
1920
1925
1930
1935
1940
1945
1950
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Tempe a u a mi jana (ºC) Tempe a u a mi jana (5 anys) (ºC)

Ge a d Cedó Oli é [ 13 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Escena i
Condicionan s
Inc emen
empe a u a
Any de la i
del
p essupos
de ca boni
Camí amb
emissions baixes
Pic d’emissions de diòxid de
ca boni el 2020 i una educció
del 66% espec e el alo del
2010 pe l’any 2050
Fins 2ºC
No supe a
Camí amb
emissions mi janes
Pic d’emissions de diòxid de
ca boni el 2040 i un augmen
del 19% espec e el alo del
2010 pe l’any 2050
Fins 2,9ºC
2056
Camí amb
emissions al es
Pic d’emissions de diòxid de
ca boni el 2080 i un augmen
del 34% espec e el alo del
2010 pe l’any 2050
Fins 3,7ºC
2057
Taula 2.1 Escena is de can i climà ic p e is os pe l’IPCC pels p ope s anys [13]
2.3 Fon s d’ene gia del ehicle híb id elèc ic
Al lla g de la his ò ia s’han u ili za di e en s ipus de on s d’ene gia pe al que
els ehicles poguessin desen olupa el seu eball co ec amen en unció de la
ecnologia disponible en cada momen . Des dels combus ibles òssils, com la
us a o el ca bó, al gas na u al, als de i a s del pe oli, l’ene gia humana o
animal, l’ene gia elèc ica, l’hid ogen i les piles de combus ible, l’ene gia sola ,
l’ene gia eòlica o la acumulació d’ene gia hid àulica, en e d’al es.
Podem di idi les on s d’ene gia pe a l’ús en el anspo en es ca ego ies:
l’ene gia eno able, l’ene gia no eno able basada en combus ibles òssils i
l’ene gia nuclea . L’ene gia eno able inclou l’ene gia hid àulica, la sola , la
eòlica, la oceànica, la geo è mica i la biomassa. L’ene gia no eno able d’o igen
òssil inclou el ca bó, el pe oli i el gas na u al. L’ene gia nuclea , o i se
abundan , no es conside a eno able i degu als eque imen s de segu e a i a la
di icul a pe ac a els esidus ob ingu s en el p océs, no s’u ili za en ehicles de
anspo come cials.
El model de anspo de pe sones i de me cade ies que exis eix ac ualmen no
es po conside a sos enible, ja que el 97 % de l’ene gia o al eque ida pe cob i
les necessi a s mundials de anspo s’ob é de combus ibles òssils, els quals
són ecu sos na u als no eno ables. [14]
Ge a d Cedó Oli é [ 14 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Ac ualmen i pels p ope s anys, les on s d’ene gia p edominan s pe als co xes
con inua an sen els models adicionals, u ili zan ja sigui dièsel o gasolina, pe ò
amb una ce a disminució. El gas na u al comp a à amb un ce augmen , els
elèc ics pu s, ambé comp a an amb un ce augmen i els di e en s models
híb ids que exis eixen ac ualmen , ind an un augmen conside able, des dels
models híb ids adicionals de combus ible líquid més ba e ia elèc ica als models
plug-in o als de cèl·lula de combus ible. [15]
Seguidamen es mos a una ima ge on es po eu e la p e isió de endes de
ehicles en unció de la on d’ene gia u ili zada.
Ima ge 2.10 E olució dels ipus de ehicles en unció de la on d’ene gia u ili zada [15]
En e e ència als ehicles híb ids elèc ics ac uals, les on s d’ene gia u ili zades
són els de i a s del pe oli pe al model ull hyb id i l’ene gia elèc ica de la xa xa
elèc ica més els de i a s del pe oli pe al model plug-in.
En la igu a següen , es mos a un esum del model ene gè ic ac ual u ili za en el
anspo de pe sones i me cade ies i es des aca el sis ema u ili za en el model
híb id elèc ic.
Ge a d Cedó Oli é [ 15 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 2.3 Model ene gè ic u ili za en el anspo
Pel que a als de i a s del pe oli com a on d’ene gia cal esmen a la
impo ància del concep e de pic pe olie . El pic pe olie , és un esde enimen
basa en la eo ia de Hubbe i és el pun en el emps on la màxima ex acció de
pe oli és eali zada, desp és del qual la p oducció inicia un dec eixemen
e minal.
Aques a si uació p onos ica un impac e econòmic nega iu globalmen , degu a la
dependència econòmica ac ual al pe oli com a on d’ene gia en els sis emes de
anspo , ag ícoles i indus ials i un inc emen del p eu del pe oli.
Les p e isions més op imis es es imen que el dec eixemen de la p oducció
comença à desp és de l’any 2020, assumin o es in e sions en on s
al e na i es a anç, pe al man eni l’es il de ida dels països amb al s ni ells de
consum de pe oli. En can i, les p e isions més nega i es assegu en que el pic
ja s’hau ia p oduï du an l’any 2008 amb una quan i a de p oducció si uada al
ol an dels 85 milions de ba ils pe dia. [16]
Recen men , s’ha is una educció global en el p eu del pe oli. No obs an , les
causes p incipals d’aques a educció han sigu p incipalmen la educció de
l’economia globalmen i l’augmen de la p oducció de pe oli pe pa de les
p incipals emp eses p oduc o es, pe al de p o oca un excés en l’o e a i
aconsegui d’aques a mane a e in iable la u ili zació de no es ècniques en
l’ex acció de pe oli com el c acking.
Pe oli
Gas na u al
Ca bó
Nuclea
Reno able
Combus ible
líquid:
Gasolina,
Gasoil, Gas
de sín esi
Ele
c ici a
Hid ogen
Con encional
Híb id
Plug
-
in
Elèc ic
Cèl·lula
de
combus ible
Fon d’ene gia
Ene gia anspo ada
Tipus de ehícle
Ge a d Cedó Oli é [ 16 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
La eali a pe ò és que el pe oli és un combus ible no eno able i com a al, si bé
la disponibili a de les ese es es po alla ga mol en el emps, a la lla ga, se à
més cos os ex eu e’l i com a conseqüència el p eu del pe oli endi à a puja en
els p ope s anys, com es po obse a en la següen ima ge.
Ima ge 2.11 P e isió del p eu del ba il de pe oli [17]
Si ens cen em a a en l’ene gia elèc ica dels co xes híb ids elèc ics endollables
p o inen de la xa xa elèc ica pública, un ac o impo an a eni en comp e és la
mane a com aques a ene gia és aconseguida, ja sigui en e e ència a l’e iciència
del sis ema de p oducció i dis ibució com a la on p imà ia u ili zada.
Com es po eu e en la Figu a 2.4 següen , les on s d’ene gia més u ili zades a
Eu opa EU-28 pe p odui ene gia elèc ica con inuen sen l’ene gia nuclea i els
combus ibles òssils, amb una es abili zació en la se a p oducció i pe an , es
consumeix p àc icamen la ma eixa quan i a d’ene gia que als anys no an a
p o inen d’aques es on s d’ene gia no eno ables.
Pe an , o i que els HEVs són més e icien s i consumeixen menys combus ible
que els ehicles con encionals, ac ualmen an si es basen en la ecnologia
plug-in com no, l’ene gia p imà ia u ili zada con inua sen majo i à iamen
d’o igen no eno able.
No obs an aques a dada, es eu ambé un augmen conside able de la
u ili zació d’ene gies eno ables en la p oducció d’ene gia elèc ica en els úl ims
anys.
Ge a d Cedó Oli é [ 17 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 2.4 E olució de les on s d'ene gia u ili zades pe a la p oducció d'ene gia elèc ica a
EU-28 [18]
Pe an , la con igu ació de les on s d’ene gia p imà ies u ili zades en la
p oducció d’ene gia elèc ica és de e minan a l’ho a de conside a als ehicles
elèc ics i als ehicles híb ids elèc ics endollables, ehicles e i ablemen
espec uosos amb el medi ambien , ja que en unció del sis ema u ili za pe
ob eni aques a ene gia es pod an conside a sos enibles o no.
Els incen ius iscals i les polí iques mediambien als dels p òxims anys en la Unió
Eu opea juga an un pape clau en la ans o mació de la xa xa elèc ica eu opea
i en la se a e iciència i sos enibili a mediambien al.
En el any 2012, les pè dues ene gè iques de dis ibució en la xa xa elèc ica
eu opea e en de 274,06 bilions de KW/h. [19]
Un al e pun impo an espec e a l’ene gia elèc ica de la xa xa pública és que
l’o e a i la demanda d’ene gia no semp e coincideixen, ja que la p oducció
depèn en mol s casos de la me eo ologia, pel que a a les ene gies eno ables i
de la di icul a de egulació de l’ene gia nuclea .
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
1.000,0
1.200,0
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
Combus ibles ossils
Pe oli i de i a s
Gas
Nuclea
Reno ables
Hid àulica
Eòlica
Biomassa i esisdus
eno ables
Sola
Geo è mica
Oceànica
Residus no eno ables
Al es

Ge a d Cedó Oli é [ 18 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Aques desequilib i en e l’o e a i la demana e idencia un dels g ans p oblemes
ecnològics ac uals de l’ene gia elèc ica, que és la di icul a del seu
emmaga zema ge.
Els ehicles elèc ics i híb ids endollables poden ajuda a equilib a aques a
balança, con e in -se en un g an ese o i d’ene gia elèc ica emmaga zemada i
adap an les se es ecà egues en els momen s de màxima o e a d’elec ici a ,
pe al d’ap o i a al màxim les condicions a mos è iques del momen amb la
p oducció de la màxima ene gia eno able possible.
Cald à es o ços impo an s en coo dinació, en p e isions me eo ològiques i de
demanda d’ene gia elèc ica mi jançan eines in o mà iques, en xa xes
elèc iques in el·ligen s i en no es libe ali zacions del me ca elèc ic pe al de
millo a la sos enibili a i l’e iciència de la xa xa elèc ica eu opea.
Ge a d Cedó Oli é [ 19 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
3 Tipus de ehicles híb ids elèc ics
Els ehicles híb ids elèc ics HEVs són co xes que combinen sis emes de acció
elèc ica amb mo o s de combus ió in e na ICE. Es an cons i uï s pe dos o més
sis emes d’emmaga zema ge d’ene gia, on s’acumula en ells ene gia elèc ica o
combus ible líquid. A a és del sis ema de con ol del ehicle es go e nen els
di e en s elemen s que o men pa del sis ema ene gè ic del ehicle, in en an
es abli la millo combinació d’aques s elemen s pe al d’aconsegui una acció
el més e icien possible en o momen , en unció de les condicions en que es
oba el ehicle en cada ins an .
En la igu a següen es po eu e esquemà icamen les di e ències en e els
ehicles elèc ics EVs, els híb ids elèc ics HEVs i els con encionals CVs.
Figu a 3.1 Di e ències en la con igu ació dels componen s en e el EV, HEV i CV
A con inuació es mos en els a an a ges p incipals dels ehicles híb ids elèc ics
en on dels ehicles con encionals.
Ge a d Cedó Oli é [ 20 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
 Inco po en ecnologia pe millo a l’e iciència ene gè ica del ehicle, com
el sis ema de enada egene a i a, el qual no es à disponible en els
co xes con encionals.
 U ili zen el mo o de combus ió d’una mane a més e icien i edueixen l’ús
del alen í esul an en un impo an es al i de combus ible.
 P opo cionen una millo conducció degu a les ca ac e ís iques p òpies
del mo o elèc ic, el qual s’adap a millo a les o ces de esis ència de la
ca e e a.
 P opo ciona una educció de les emissions de gasos d’e ec e hi e nacle.
 Redueix el consum de combus ible d’o igen òssil.
 Inco po en mo o s de combus ió de mida més pe i a, els quals són més
e icien s gene almen que els mo o s de majo mida.
Pel que a als ehicles elèc ics EVs si els compa em amb els ehicles
con encionals de gasolina o els dièsel, enen els a an a ges de no eme e
emissions con aminan s, una al a e iciència ene gè ica i la capaci a d’ob eni la
se a ene gia de múl iples on s d’ene gia eno able.
No obs an això, amb la ecnologia ac ual enen alguns desa an a ges, els quals
es p esen en a con inuació.
 Rang limi a de conducció degu a la baixa capaci a d’emmaga zema ge
d’ene gia que disposen les ba e ies elèc iques ac ualmen .
 Una cà ega ú il i una capaci a de olum pe als ocupan s i el seu
equipa ge limi a s, degu a unes ba e ies pesades y oluminoses.
 Un emps lla g de ecà ega de les ba e ies elèc iques.
 Pocs pun s de ecà ega en la ia pública, compa a amb els que hi ha
pels ehicles con encionals.
Pe al a banda, en els úl ims anys el mo o d’hid ogen s’ha con e i en una de
les al e na i es més p ome edo es pe als nous ehicles no con aminan s.
Ge a d Cedó Oli é [ 21 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Una pila o cèl·lula de combus ible és un gene ado que es basa en p ocessos
químics pe a p odui ene gia elèc ica al combina hid ogen i oxigen. Alguns dels
a an a ges p incipals d’aques a ecnologia són els següen s; [20]
 L’hid ogen posseeix més po ència en elació ene gia / pes que qualse ol
al e combus ible.
 A di e ència del mo o con encional, la pila de combus ible és silenciosa i
e icien .
 A di e ència de la ba e ia elèc ica, la pila de combus ible mai es
desca ega si es disposa de combus ible al dipòsi d’hid ogen.
 P odueix poca o cap con aminació, ja que an sols allibe a apo d’aigua
en la se a combus ió.
 L’hid ogen és un ecu s na u al mol abundan en el plane a.
To i això, aques a ecnologia p esen a uns ce s desa an a ges espec e els
co xes híb ids elèc ics.
 L’hid ogen és mol in lamable al se allibe a , suposan un isc ele a en
cas d’acciden de ànsi .
 Els sis emes d’emmaga zema ge ac uals es an poc desen olupa s i són
ca s.
 Ac ualmen , el 96 % de l’hid ogen s’ob é dels combus ibles òssils.
 El p océs d’ob enció de l’hid ogen és complex i ine icien i la
in aes uc u a necessà ia és ca a.
A con inuació es mos a una classi icació dels HEVs en unció de la
con igu ació que inco po en en el seu en de acció. Aques es
con igu acions poden se en sè ie, pa al·lel, sè ie-pa al·lel, hib idació pa cial
o suau i plug-in.
Ge a d Cedó Oli é [ 28 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
L’incon enien d’aques sis ema és que es p odueix una ansmissió d’ene gia
eqüen en e el mo o de gasolina i la ba e ia causan pè dues pe con e sió.
Pe an és con enien oba l’equilib i òp im en e l’es a ègia de con ol pe
e mòs a i l’es a ègia de man enimen de SOC màxim.
A con inuació es po obse a esquemà icamen l’es a ègia u ili zada amb la
con igu ació en pa al·lel pe al co xe híb id elèc ic.
Figu a 3.5 Es a ègia de con ol u ili zada pe la con igu ació en pa al·lel
T acció
?
V < Vo
?
I Pd >
Po
I P >
P Max.
I SOC <
SOC
Max.

Ge a d Cedó Oli é [ 29 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
3.3 Vehicle híb id elèc ic amb con igu ació del en de
po ència en sè ie-pa al·lel
Conegu s ambé amb el nom de híb ids de po ència di idida, són una
combinació de les con igu acions an e io s, sè ie i pa al·lel i aga en les millo s
ca ac e ís iques de les dos, aconseguin d’aques a mane a una majo e iciència
gene al. No obs an això, el cos del ehicle és supe io a les al es
con igu acions degu a la se a complexi a de con ol i al e de que inco po en
més componen s en el sis ema de acció.
El mo o de gasolina és allibe a de la eloci a / pa ell de les odes, pe an ,
igual que en els ehicles en sè ie, el mo o po unciona semp e en la se a egió
més òp ima.
A més a més, una pa de l’ene gia del mo o de gasolina es ansme
di ec amen a les odes sense necessi a de con e sió ene gè ica, al com solen
e en g an mesu a els ehicles amb con igu ació en pa al·lel.
Pe aconsegui aques a con igu ació s’u ili zen eng ana ges plane a is que
pe me en un acoblamen pe eloci a dels dos mo o s o equips d’eng ana ges,
co e ges o cadenes que acoblen els dos mo o s pe pa ell mecànic.
3.4 Concep e d’hib idació i ehicle amb hib idació pa cial
Aques a con igu ació es basa amb un ipus de ehicle amb con igu ació en
pa al·lel, no obs an , aques ehicle no es capaç de unciona u ili zan únicamen
el mo o elèc ic degu al les baixes po ències que po p opo ciona aques mo o .
Essencialmen és un ehicle con encional al qual s’ha inco po a un pe i mo o
elèc ic al da e a del mo o de gasolina. D’aques a mane a po unciona com a
mo o d’a encada del mo o de gasolina, ambé com a gene ado , eca egan la
ba e ia o po p opo ciona una pa de la po ència di ec amen a les odes quan
un pic de demanda es p odueix en el cicle de conducció.
Se’ls coneix amb el nom d’hib idació pa cial o lleuge a pe di e encials dels
co xes híb ids d’hib idació o al. El g au d’hib idació d’un ehicle
H
es calcula de
la següen mane a; [22]
Ge a d Cedó Oli é [ 30 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
𝐻 = ∑𝑃𝑚𝑒𝑖
𝑛
𝑖=1
∑𝑃𝑚𝑒𝑖
𝑛
𝑖=1 +𝑃𝑚𝑔 ∙100 Eq. 3.1
on
Pme
és la po ència del mo o elèc ic i
Pmg
la po ència del mo o de gasolina.
Cal no a que poden ha e més d’un mo o elèc ic / gene ado en el sis ema.
Quan el alo de
H
és 0% es ac a d’un co xe de gasolina con encional, quan
el alo és del 100%, és un co xe elèc ic pu . Els co xes híb ids en con igu ació
en sè ie se si uen al ol an del 50%, els plug-in o endollables al ol an del 75% i
els d’hib idació pa cial al ol an del 25%. Els de con igu ació en pa al·lel enen
hib idació mix a i poden p end e di e en s alo s en e el 25% i el 75%. [22]
El híb ids o als són més e icien s que els pa cials, no obs an , suposen una o a
in e sió econòmica en el sis ema de acció del ehicle. A més a més, els híb ids
pa cials an se i mo o s elèc ics i ba e ies de mides més eduïdes, eduin així
el pes o al del ehicle i pe me en una majo capaci a de olum i de cà ega ú il.
És una solució in e mèdia en e e iciència i cos , que busca acili a les
con e sions dels ehicles con encionals i més con aminan s en ehicles híb ids
més sos enibles.
3.5 Vehicle híb id elèc ic endollable
En els ehicles comen a s an e io men el consum d’ene gia de la on d’ene gia
de pic o ba e ia es po conside a ze o, ja que l’ene gia en l’inici d’un cicle de
conducció és p àc icamen la ma eixa que l’acumulada al inal del cicle.
To a l’ene gia necessà ia pe mou e el ehicle es p opo cionada pel mo o de
gasolina, el mo o dièsel o la cèl·lula de combus ible i es ex e a del anc de
combus ible on s’emmaga zema en o ma líquida. Aques anc de combus ible es
eca ega de nou quan es à bui , sen el pun d’en ada d’ene gia p oceden de
l’ex e io del sis ema ehicle.
La on d’ene gia secunda ia o de pic ac ua com un esso , on la se a ene gia
a luc uan en e un ce ang p ees able en el disseny del ehicle.
Amb la millo a de la ecnologia u ili zada en les ba e ies en els úl ims anys, s’ha
millo a la capaci a d’emmaga zema ge de les ba e ies i s’ha eduï el p eu de
ab icació. Com a esul a han apa egu en el me ca els ehicles endollables o
Ge a d Cedó Oli é [ 31 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
plug-in, si uan -se en e els híb ids elèc ics con encionals i els ehicles elèc ics
pu s.
L’objec iu dels plug-in o endollables és desplaça el mo o de combus ió com a
on d’ene gia p imà ia a on d’ene gia secunda ia, mi jançan un ús majo del
mo o elèc ic.
Pe aconsegui uns majo s angs de conducció u ili zan an sols el sis ema
elèc ic, és necessa i una apo ació d’ene gia elèc ica addicional de l’ex e io ,
mi jançan l’en ada d’ene gia al co xe a a és d’un endoll que es connec a a la
xa xa elèc ica.
Els di e en s modes de uncionamen i una sè ie de e minologia especí ica
espec e aques a ipologia de ehicles és de inida a con inuació;
1. Mode d’empob imen CD. El SOC de la ba e ia po luc ua pe ò el alo mig
dec eix men e el ehicle es mou.
2. Mode de sos enimen CS. El SOC de la ba e ia po luc ua pe ò el seu alo
mig es man é cons an a un ce ni ell.
3. Rang o elèc ic AER. Si la ba e ia es à plena el ehicle unciona an sols
mi jançan el mo o elèc ic ins que el mo o de gasolina s’engega pe p ime
cop.
4. Quilome es amb ehicle elèc ic EVKM. Són els quilome es eali za s amb el
mode AER.
5. Rang de cà ega d’empob imen . Són els quilome es eco egu s ins que es
posa en mode CS. Po inco po a p opulsió p opo cionada pel mo o de
combus ió pe ò el SOC de la ba e ia dec eix.
6. PHExx. Es l’ene gia acumulada equi alen que po se usada en un ce cicle
de conducció. Pe exemple, PHEV30 po desplaça l’ene gia equi alen de pe oli
30 milles en se i l’ene gia ob inguda de la xa xa elèc ica.
L’es a ègia d’aques ehicle es basa en la u ili zació del mode AER el màxim
possible, a di e ència dels híb ids elèc ics d’hib idació meno on el mo o elèc ic
an sols és u ili za pun ualmen . Alguns ehicles inco po en el can i manual pe
pa del conduc o del mode CS al mode EV, ehicle elèc ic.
Ge a d Cedó Oli é [ 32 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Una al a es a ègia u ili zada és la coneguda com l’es a ègia de con ol
ba ejada, que a se i a la egada an el mo o elèc ic com el de combus ible.
Funciona en mode CD ins que a iba a un ce lími in e io , desp és del qual
ope a à en mode CS. Es a ègia simila a la u ili zada en els híb ids elèc ics
con encionals.
Un aspec e impo an a eni en comp e pe aques s ehicles és que no obs an
són més e icien s que els comen a s an e io men , degu a un ús més in ensiu
del mo o elèc ic, que siguin més espec uosos amb el medi ambien i que
eme in menys emissions con amina s globalmen que els an e io s, depend à en
g an mesu a de la mane a com s’ha ob ingu l’ene gia elèc ica de la xa xa, ja
que si s’ha ob ingu en se i ecu sos no eno ables el impac e ambien al se à
simila .
Ge a d Cedó Oli é [ 33 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
4 Simulado del ehicle híb id elèc ic
El simulado del ehicle híb id elèc ic s’ha eali za mi jançan el p og ama
in o mà ic Simulink®, mòdul in eg a a MATLAB®.
Simulink® és un en o n de p og amació isual, pe a modela , simulació i anàlisi
de sis emes dinàmics mul i domini. La se a in e ície g à ica es basa en una eina
que pe me la ep esen ació de diag ames de blocs jun amen amb una
biblio eca de blocs pe sonali za s, sol e s pe modela i simula els sis emes
dinàmics i gene ació de llengua ge C au omà ic pe implemen acions en emps
eal. [23]
És una eina amb un al g au d’abs acció de enòmens ísics i mol usada en
con ol au omà ic i p ocessamen de senyals digi als. També degu a la se a
e iciència, lexibili a i capaci a d’i e ació àpida s’u ili za en eines de disseny.
El simulado eali za es basa en un ehicle elèc ic híb id amb con igu ació en
pa al·lel i s’ha busca en o momen la se a simpli icació i lexibili a pe al de
pode eali za simulacions de ehicles híb ids elèc ics amb di e en s
ca ac e ís iques i componen s.
Pe aques a e sió del simulado no s’han ingu en comp e o ces de egamen
in e n, així com inè cies i al es pè dues pa asi à ies p o ocades pe componen s
auxilia s del ehicle. El càlcul de les o ces de egamen in e n són complexes
d’ob eni i en la majo ia dels casos s’u ili zen mè odes expe imen als amb
ehicles eals. A més a més poden a ia mol d’un ehicle a un al e. [24]
El simulado cons a d’una sè ie de blocs que ep esen en el sis ema ehicle.
Cada bloc ep esen a un subsis ema en conc e o componen del ehicle, amb
una sè ie de senyals d’en ada i de so ida que pe me en la in e acció amb la
es a de blocs, simulan així el compo amen del ehicle.
En la igu a de con inuació es po obse a o el model de sis ema ehicle amb
els di e en s subsis emes que en o men pa .

Figu a 4.1 Simulado del ehicle híb id elèc ic
[ 34 ]
Engine o ce
Ge a d Cedó Oli é [ 35 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Com es po eu e en la igu a an e io , el simulado es à o ma pels subsis emes
bloc conduc o , el con e ido de senyal dels pedals a o ça eque ida, el bloc
mode d’ope ació, el bloc de dis ibució de o ça, el bloc de càlcul del pa ell del
mo o de combus ió, el bloc del senso de eloci a , el bloc del mo o de
combus ió, la ba e ia del ehicle, la ansmissió del ehicle, el sis ema de enada
egene a i a, el bloc de dinàmica del ehicle, el càlcul del pa ell del mo o
elèc ic, el mo o elèc ic i el bloc de e a d.
El sis ema unciona en llaç anca . A pa i de la senyal d’en ada al sis ema o
consigna, on s’indica la eloci a eque ida pel conduc o en unció del emps, els
blocs an in e ac uan i simulan el compo amen del ehicle híb id elèc ic ins
que el sis ema e o na la eloci a eal del ehicle, la qual és compa ada amb la
desi jada.
Pel que a al bloc de e a d, la se a unció és e a dà la senyal del llaç anca pe
al que en el momen de e la simulació el p og ama in o mà ic no es col·lapsi.
A con inuació es de alla la unció de cada subsis ema, les se es ca ac e ís iques
més impo an s així com les equacions u ili zades pe la c eació del model.
4.1 Bloc conduc o (D i e block)
La unció d’aques sis ema és simula el compo amen del conduc o del ehicle.
En aques bloc l’usua i del simulado hau à d’in odui en o ma de i xe .ma i
mi jançan el wo kspace de MATLAB®, la eloci a que desi gi que ingui el
ehicle en unció del emps pe cada simulació.
Pe al a banda, aques a eloci a és compa ada amb la eloci a eal del ehicle
en o momen , ob inguda a pa i del senso de eloci a del co xe.
Un cop compa ades les dos eloci a s, un con olado PI ajus a à l’e o del
sis ema p opo cionan una senyal de espos a pe aconsegui iguala les dos
eloci a s. En unció de si aques a espos a és posi i a o nega i a, la senyal
so i à del bloc a a és del h o le, simulan l’acció del conduc o epi jan el
pedal de l’accele ado o a a és del b ake, simulan l’acció del conduc o
epi jan el pedal del e.
A con inuació es p esen en les equacions u ili zades en el subsis ema;
Ge a d Cedó Oli é [ 36 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
𝑢(𝑠)𝑃𝐼𝐷 =(𝐷𝑟𝑖𝑣𝑖𝑛𝑔 𝑐𝑦𝑐𝑙𝑒(𝑠)· 𝑘− 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑙𝑒 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑠))·𝐶𝐼(𝑠)− 𝐴𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑙𝑒 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑠)·𝐶𝑃(𝑠) Eq. 4.1
𝑖𝑓 0 < 𝑢(𝑠)𝑃𝐼𝐷 <100; 𝑇ℎ𝑟𝑜𝑡𝑡𝑙𝑒 = 𝑢(𝑠)𝑃𝐼𝐷 ·𝐻(𝑠) Eq. 4.2
𝑖𝑓 − 100 < 𝑢(𝑠)𝑃𝐼𝐷 < 0; 𝐵𝑟𝑎𝑘𝑒𝑠 = 𝑢(𝑠)𝑃𝐼𝐷 ·𝐻(𝑆)·(−1) Eq. 4.3
on 𝑢(𝑠)𝑃𝐼𝐷 és la senyal de so ida del con olado , 𝐶𝐼(𝑠) és l’acció in eg al del
con olado , 𝐶𝑃(𝑠) és l’acció p opo cional del con olado i 𝐻(𝑠) la unció de
ans e ència, que en el nos e cas ac ua à com a il e de so oll.
En la igu a següen es po eu e l’esquema del sis ema esmen a amb o s els
blocs que el o men.
Figu a 4.2 Sis ema bloc conduc o
La unció del bloc uni s con e e és con e i les uni a s de km/h a m/s
mi jançan la cons an 𝑘 = 3600 1000
⁄.
En e e ència al bloc d i ing cycle, es po ob eni més in o mació sob e els cicles
de conducció en l’Annex I del p esen es udi.
Pe a més in o mació sob e la sin onia dels pa àme es del con olado u ili za
en el bloc pe a la educció de l’e o de eloci a del sis ema en llaç anca , es
po eu e l’Annex II del p esen es udi.
Ge a d Cedó Oli é [ 37 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
La unció dels blocs de sa u ació és il a la senyal en unció de si aques a és
posi i a o nega i a. El bloc sa u a ion pe me senyals que agin de 0 a 100.
Respec e al bloc in e io sa u a ion1, pe me el aspàs de senyals que es obin
en e 0 i -100.
El bloc de guany amb alo -1 ans o ma la senyal nega i a de la enada pe al
de pode eballa pos e io men amb alo s posi ius en els següen s blocs del
sis ema.
Respec e a les uncions de ans e ència amb exp essió 1
2𝑠+1 , co esponen al
il a de les dues so ides del con olado PID i la se a unció és a enua el so oll
del senso de eloci a del ehicle pe al de que l’acció de con ol sigui suau i no
s’ampli iqui aques so oll. Es il a el senyal de al mane a que el so oll p o inen
del senso del ehicle no es ansme als blocs pos e io s del sis ema.
Els di e en s iso s que apa eixen en el sis ema pe me en que l’usua i conegui
en o momen el compo amen de les di e en s senyals del sis ema, a a és de
la g à ica que mos a cada iso . Po eu e in o mació sob e l’acció del pedal de
l’accele ado Th o le1, l’acció del pedal de e B akes1, la eloci a d’en ada al
sis ema D i ing cycle, la eloci a eal del ehicle Ac ual ehicle speed i la
compa ació en e les dos eloci a s Speed compa ison.
4.2 Con e ido senyal – o ça (Signal- o ce con e e )
La unció d’aques bloc és con e i les senyals p o inen s del bloc conduc o en
senyals ísiques de o ça. Pe aconsegui aques a con e sió el sis ema u ili za
dos cons an s, una pe ob eni la o ça eque ida pe accele a el ehicle
demanded o ce, en cas que el conduc o ulgui accele a i l’al a pe ob eni la
o ça de enada b ake o ce, en cas que el conduc o desi gi ena .
Les equacions u ili zades en el subsis ema són les següen s;
𝐴𝑐𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝑀𝑠·𝑘 𝐴𝑡
⁄ Eq. 4.4
𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑎𝑐𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒 = 𝑀 · 𝐴𝑐𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 Eq. 4.5
on Maximum accele a ion o ce és la o ça màxima que po p opo ciona el
ehicle suposan una accele ació Accele a ion p o inen del pedal de
Ge a d Cedó Oli é [ 44 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Les equacions u ili zades en aques bloc són les següen s;
𝑉𝑒ℎ𝑖𝑐𝑙𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)=𝑊𝑟 ·𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒(𝑡) Eq. 4.16
𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)=𝑉𝑒ℎ𝑖𝑐𝑙𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)· 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑔𝑒𝑎𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜(𝑡) Eq. 4.17
En la igu a següen es po obse a els blocs que el o men, jun amen amb les
senyals d’en ada i de so ida.
Figu a 4.7 Sis ema pa ell del mo o de combus ió
A pa i de la senyal d’en ada mode, que indica al sis ema en quin mode de
uncionamen es oba el ehicle, el bloc mul ipo swi ch can ia au omà icamen
d’en ada pe al de p opo ciona la so ida co esponen .
Quan el ehicle es oba en el mode 1, uncionamen elèc ic pu , el mo o de
combus ió es desacobla de les odes del ehicle i pe an , el pa ell ansmès al
mo o de combus ió es po conside a de alo 0.
Si en can i el mode de uncionamen és el 2, mode híb id, l’in e up o au omà ic
deixa à passa la senyal d’en ada hyb id mode engine, amb la co esponen
o ça associada a ella.
Vehicle
o que
2
Engine o ce
1
Engine o que
W
Wheel adius
Rs
Recha ge mode
P oduc 2
1
2
3
*, 4
Mul ipo
Swi ch
Engine
o que1
0
Elec ic mode
engine o ce Di ide
4
Con en ional
mode engine
o ce
3
Hyb id mode
engine o ce
2
Mode
1
Final gea a io
Engine o ce

Ge a d Cedó Oli é [ 45 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Igualmen , si el mode de uncionamen és el 3, mode de combus ió pu a,
l’in e up o es si ua à en el núme o 3 del bloc, deixan passa o a la o ça
eque ida pel conduc o .
Finalmen , si el mode és el 4, el ehicle es a à uncionan amb una eloci a 0
m/s i la unció del mo o de gasolina se à eca ega les ba e ies amb una o ça
d’en ada Rs p opo cionada pe l’usua i del simulado , a pa i del wo kspace del
p og ama.
Un cop ob inguda la o ça eque ida pel mo o de combus ió, aques a o ça es
mul iplica pel adi de les odes del ehicle W , a iable in oduïda pe l’usua i a
a és del wo kspace i que depend à de les ca ac e ís iques del ehicle es udia .
El pa ell del ehicle ob ingu es di ideix pe la elació de ansmissió inal del
ehicle, calculada en un al e bloc del sis ema ehicle, pe aconsegui inalmen
el pa ell en l’eix del mo o de gasolina.
4.5 Sis ema mo o de combus ió (Engine)
La unció d’aques sis ema és modeli za el compo amen del mo o de
combus ió d’un co xe híb id elèc ic, pe al d’ob eni els consums de combus ible
del mo o en unció de la po ència que p opo ciona al ehicle.
Pe aconsegui aques s consums s’u ili za un mapa de consum ins an ani, que
l’usua i hau à d’in odui a a és d’aques bloc en el model c ea amb Simulink®.
Aques s mapes p opo cionen el consum ins an ani en g/s en unció de la
eloci a angula i el pa ell en l’eix del mo o .
A con inuació es mos a un exemple d’aques s mapes de consum, en una g à ica
en 3D eali zada amb el ma eix p og ama MATLAB®, amb dades ob ingudes del
p og ama Ad iso ®. [25]
Ge a d Cedó Oli é [ 46 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 4.8 Exemple de mapa de consum ins an ani
En el sis ema l’usua i pod à obse a el consum especí ic a a és del iso
speci ic uel consump ion en g/KW·h.
El consum especí ic indica l’e iciència que é un mo o a l’ho a de ans o ma
l’ene gia del combus ible en ene gia mecànica i s’exp essa com la quan i a de
combus ible que é que consumi (en g ams), pe ob eni una de e minada
po ència (en KW), du an una ho a.
A con inuació podem eu e un exemple d’un mapa de consum especí ic en 3D
eali za amb el ma eix p og ama MATLAB®.
020 40 60 80 100 120
100
150
200
250
300
350
400
450
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Pa ell mo o (N·m)
Veloci a angula ( ad/s)
Consum de combus ible (g/s)
0.5
1
1.5
2
2.5
Ge a d Cedó Oli é [ 47 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 4.9 Exemple de mapa de consum especí ic [25]
Si s’obse a la igu a supe io , es po eu e com el consum especí ic a
augmen an a mesu a que la eloci a angula és més baixa, es a di , el mo o de
combus ió p esen a majo s endimen s pe a ègims de eloci a al s.
Pel que a al pa ell mecànic, el mo o consumeix menys quan aques és baix i la
eloci a al a i a mesu a que augmen a la eloci a s’ob é millo s endimen s pe a
pa ells in e medis.
El endimen màxim d’un mo o de combus ió es si ua an sols en un pun de
uncionamen , el qual es coneix com pol econòmic. Pe an l’es a ègia a segui
és in en a que el mo o de combus ió uncioni semp e al ol an d’aques pun .
Més enda an , en l’apa a , 4.11. Mode d’ope ació, hi ha més in o mació sob e la
es a ègia u ili zada en els ehicles híb ids elèc ics pe aconsegui que uncionin
amb la majo e iciència possible.
Les equacions u ili zades en el sis ema són les següen s;
𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡𝑒𝑑 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑔)(𝑠)= 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑎𝑛𝑒𝑜𝑢𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑠)·1𝑠
⁄ Eq. 4.18
𝐴𝑐𝑢𝑚𝑢𝑙𝑎𝑡𝑒𝑑 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑙)(𝑠)= 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑎𝑛𝑒𝑜𝑢𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑠)·1𝑠
⁄·𝑘 Eq. 4.19
150 200 250 300 350 400 20 40 60 80 100
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Pa ell (N·m)
Veloci a angula ( ad/s)
Consum especí ic (g/Kwh)
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Ge a d Cedó Oli é [ 48 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
En la igu a següen es poden eu e els blocs i senyals que o men el sis ema
mo o de combus ió, eali za mi jançan el p og ama SIMULINK®.
Figu a 4.10 Sis ema mo o de combus ió
A pa i de les senyals d’en ada, pa ell i eloci a del mo o , s’ob é el consum
ins an ani mi jançan el bloc 2D Lookup able, on l’usua i hau à d’in odui el
mapa de consum ins an ani comen a an e io men i que depend à de les
ca ac e ís iques p òpies del mo o es udia .
Mi jançan el iso Ins an aneous consump ion, l’usua i pod à obse a el consum
de combus ible del ehicle en unció del emps, a mesu a que el ehicle eco e
el cicle de conducció in oduï en el simulado .
Si aques consum es in eg a al lla g del emps s’ob é el consum acumula en
g ams i l’usua i el pod à obse a mi jançan el iso acumula ed uel
consump ion (g).
També hi ha la possibili a de eu e aques consum acumula en li es, a a és
del iso acumula ed uel consump ion (l). Pe ob eni aques alo s’u ili za el
con e ido d’uni a s g/l con e e , on l’usua i ha d’in odui la densi a del
combus ible d a a és del wo kspace del p og ama.
Seguidamen es mos a el con ingu del bloc uni s con e e , que pe me ob eni
el consum especí ic de combus ible al lla g del emps i on l’usua i pod à
Ge a d Cedó Oli é [ 49 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
isuali za -lo a a és del iso speci ic uel consump ion g/KW·h L’equació
u ili zada en aques bloc és la següen ;
𝑆𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐 𝑓𝑢𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡)=𝐼𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑎𝑛𝑒𝑜𝑢𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑝𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑡)
𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑡)·𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)·3600·1·103 Eq. 4.20
Figu a 4.11 Bloc uni s con e e
En el bloc an e io , el consum ins an ani es di idi pe la po ència ins an ània
subminis ada pel mo o de combus ió i ob inguda amb la mul iplicació del pa ell
𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡) pe la eloci a angula del mo o 𝐸𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑡).
Aques alo es mul iplica pe la cons an de alo 3600e3 pe ob eni el consum
especí ic en les uni a s adien s de g/KW·h.
4.6 Sis ema pa ell elèc ic (Elec ic o que)
La unció d’aques bloc es calcula el pa ell elèc ic en l’eix del mo o elèc ic, en
unció de la o ça elèc ica eque ida pel conduc o del ehicle, ja sigui pe
accele a el co xe com pe a ena -lo, a a és de la enada egene a i a.
Les equacions u ili zades en el subsis ema són les següen s;
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒(𝑡)= 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒(𝑡)· 𝐵𝑟𝑎𝑘𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒(𝑡) Eq. 4.21
𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)=𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒(𝑡)·𝑊𝑟
𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑔𝑒𝑎𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜(𝑡) Eq. 4.22
En la igu a següen es mos a el bloc en qües ió, amb o s el blocs i senyals que
o men el subsis ema.
1
Speci ic uel
consump ion
3600e3
cons an
P oduc 2 Di ide
3
Engine speed
2
Ins an aneous consump ion
1
Engine o que

Ge a d Cedó Oli é [ 50 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 4.12 Sis ema pa ell elèc ic
Les senyals d’en ada d’aques subsis ema són la o ça elèc ica p o inen del
bloc 4.3. Dis ibució de o ça i la o ça elèc ica p o inen del bloc 4.11. Sis ema
de enada egene a i a, en unció de si la o ça és de signe posi iu, pe al
d’accele a el ehicle o si el signe és nega iu, pe al de ena -lo.
Aques a o ça es mul iplicada pel adi de la oda wheel adius i di idida pe la
elació de ansmissió inal pe al d’aconsegui el pa ell elèc ic en l’eix del mo o
elèc ic.
Mi jançan el iso Elec ic o que 1 l’usua i po eu e el pa ell que es ansme a
l’eix del mo o elèc ic, an si el pa ell és posi iu com nega iu. Si el pa ell es
nega iu signi ica que el conduc o desi ja en aquell ins an ena el ehicle, a
a és de la enada egene a i a.
4.7 Sis ema mo o elèc ic (Elec ic mo o )
L’objec iu d’aques bloc és simula el compo amen d’un mo o elèc ic d’un
co xe híb id elèc ic.
Les equacions u ili zades en aques subsis ema són les següen s;
𝑖𝑓 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 < 0 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟(𝑡)= 𝐺𝑒𝑎𝑟𝑏𝑜𝑥 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑡)· 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)·𝜂(𝑡)
Eq. 4.23
1
Elec ic o que
W
Wheel adius
P oduc 2
Elec ic
o que1
Di ide
3
B ake o ce
2
Elec ic o ce
1
Final gea a io
To al elec ic o ce
Ge a d Cedó Oli é [ 51 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
𝑖𝑓 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 > 0 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟(𝑡)=𝐺𝑒𝑎𝑟𝑏𝑜𝑥 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑡)·𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)
𝜂(𝑡) Eq. 4.24
on
η( )
és el endimen del mo o elèc ic i es calcula a a és de la aula 2-D
Lookup able.
Pe al a banda enim;
𝑖𝑓 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 > 0 𝑆𝑢𝑝𝑝𝑙𝑖𝑒𝑑 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦(𝑠)= 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟(𝑠)·1
𝑠 Eq. 4.25
𝑖𝑓 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 < 0 𝑅𝑒𝑐𝑜𝑣𝑒𝑟𝑒𝑑 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑦(𝑠)= 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐 𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟(𝑠)·1
𝑠 Eq. 4.26
A con inuació es mos a el sis ema eali za amb el p og ama SIMULINK® amb
o s els blocs i senyals que el o men.
Figu a 4.13 Sis ema mo o elèc ic
En unció de la eloci a angula i el pa ell en l’eix del mo o elèc ic es calcula el
endimen del mo o , mi jançan el bloc 2-D Lookup Table.
2
Mo o speed
1
Elec ic powe
Supplied powe
Supplied ene gy
Sa u a ion4
Sa u a ion3
Sa u a ion2
Sa u a ion1
Reco e ed powe
Reco e ed ene gy
P oduc 3
P oduc 2
Pe o mance
1
s
In eg a o 1
1
s
In eg a o
Elec ic powe 2
Elec ic powe 1
Di ide
Add
2-D T(u)
u1
u2
2-D Lookup
Table
2
Elec ic o que
1
Gea box speed
Demanded elec ic powe
Ge a d Cedó Oli é [ 52 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
L’usua i po eu e el endimen del mo o elèc ic a a és del iso pe o mance,
amb una g à ica endimen - emps. Les dades del endimen del mo o enen
que se in oduïdes pe l’usua i en el simulado mi jançan el bloc comen a .
A con inuació, en la igu a següen es mos a un exemple en 3D del endimen
d’un mo o elèc ic en unció de la se a eloci a angula i el seu pa ell.
Figu a 4.14 Exemple de endimen d'un mo o elèc ic [25]
En la ima ge an e io es po eu e com el endimen és p àc icamen cons an pel
que a a la eloci a angula del seu eix, excep e pe eloci a s baixes, p òximes
a 50 ad/s.
Pel que a al pa ell, el seu endimen màxim es si ua al ol an dels 50 / -50 N·m i
a disminuin a mesu a que el alo del pa ell augmen a.
Cal des aca que el endimen d’un mo o elèc ic és o ça supe io al endimen
d’un mo o de combus ió, si uan -se el p ime al ol an del 85% i el segon al
ol an del 40%. [26]
Aques a ca ac e ís ica p òpia dels mo o s elèc ics de p opo ciona igualmen
bons endimen s pe pa ells baixos, es é en comp e a l’ho a de dissenya
l’es a ègia ene gè ica del co xe híb id elèc ic, al com es pod à eu e més
enda an en el bloc mode d’ope ació.
-400 -300 -200 -100 0100 200 300 400
0
100
200
300
400
500
600
700
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Pa ell (N·m)
Veloci a angula ( ad/s)
Rendimen
0.55
0.6
0.65
0.7
0.75
0.8
0.85
0.9
Ge a d Cedó Oli é [ 53 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
En la Figu a 4.13, es poden eu e els blocs sa u a ion1 i sa u a ion2. La se a
unció és sepa a la po ència d’en ada en unció de si aques a és nega i a o
posi i a.
Un cop ob ingu el endimen del mo o elèc ic, aques es mul iplica pe la
po ència elèc ica d’en ada, si aques a és nega i a, pe al d’aconsegui la
po ència eal que s’en ia à a la ba e ia en el cas que el ehicle ap o i i l’ene gia
de enada a a és del sis ema de enada egene a i a. Hi hau à una pa
d’aques a ene gia d’en ada que no es pod à ap o i a , ans o man -se en calo ,
pe an la po ència d’en ada en aques cas se à més g an que la de so ida.
Si en can i la po ència és posi i a, aques a es di idida pel endimen pe al
d’aconsegui l’ene gia que consumeix la ba e ia. En aques cas l’ene gia
d’en ada se à més pe i a que la de so ida i la ba e ia hau à de subminis a
l’ene gia necessà ia.
A a és del iso Elec ic powe 1, l’usua i po eu e la po ència de so ida i a
a és del iso Elec ic powe 2 la d’en ada.
Un cop més, es di ideix aques a po ència de so ida en unció de si és posi i a o
nega i a mi jançan els blocs sa u a ion4 i sa u a ion3.
Si la po ència és posi i a, l’usua i po eu e la po ència subminis ada pe la
ba e ia mi jançan el iso supplied powe . Si en can i la po ència és nega i a,
aques a es eu a a és del iso eco e ed powe i és la po ència ecupe ada
pel e egene a iu.
Aques es dos senyals són in eg ades pe al d’aconsegui l’ene gia elèc ica
p opo cionada al mo o elèc ic i l’ene gia ecupe ada pel ehicle en la enada
egene a i a. Mi jançan els iso s Supplied ene gy i Reco e ed ene gy l’usua i
po eu e aques a in o mació.
4.8 Sis ema dinàmica del ehicle (Vehicle Dynamics)
La unció d’aques bloc és simula el compo amen del ehicle des de el pun de
is a dinàmic, pe al d’aconsegui la po ència ú il del ehicle en unció de la
po ència p opo cionada pels mo o s i les pè dues degudes a les o ces de
esis ència que s’oposen al mo imen del ehicle pe la ca e e a.
Ge a d Cedó Oli é [ 60 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Tenin en comp e aques a ca ac e ís ica p òpia del mo o s elèc ics, hem
d’in en a que aques uncioni semp e quan enim eloci a s de uncionamen del
ehicle baixes, ja que el pa ell que es necessi a à en aques es condicions se à
al , com pe exemple en cicles d’a encada i a u ada eqüen s, com els que
enen lloc en els cicles u bans.
Pe an , si la eloci a del ehicle és baixa, pe so a d’un ce alo i el ni ell de la
ba e ia és su icien men al , pe sob e d’un ce alo , s’ac i a à el mode de
uncionamen 1 i el ehicle unciona à an sols u ili zan el mo o elèc ic.
Si es mi a a a la Figu a 4.9, es po eu e com el consum especí ic d’un mo o de
combus ió és baix quan la se a eloci a és ela i amen al a i és al en eloci a s
baixes o mol al es.
Tenin en conside ació aques a ca ac e ís ica dels mo o s de combus ió, a pa i
d’una ce a eloci a del ehicle es pod à posa en uncionamen el mo o de
combus ió, ja que pod à o e i uns bons endimen s i el consum de combus ible
se à baix.
Pe an , a pa i d’una ce a eloci a de uncionamen s’ac i a à el mode de
uncionamen 2, el mode híb id. En aques mode, si la demanda de po ència és
al a, unciona an els dos mo o s del ehicle, an el mo o elèc ic com el de
combus ió. Si en can i, la po ència eque ida és in e io a la po ència òp ima que
po p opo ciona el mo o de combus ió, una pa d’aques a po ència de
combus ió es ans o ma à en ene gia elèc ica a a és del mo o elèc ic
uncionan com a gene ado .
En aques mode, el mo o de combus ió unciona à p opo cionan en o momen
el pa ell òp im, dins d’un ce ang de eloci a s i la es a de po ència eque ida
se à subminis ada pel mo o elèc ic en cas que sigui necessa i.
Si el ni ell de la ba e ia SOC baixa pe so a d’un ce alo , s’ac i a à el mode de
uncionamen 3, on el mo o de combus ió és l’únic mo o que unciona en aques
mode.
Es en aques mode de uncionamen on el mo o elèc ic unciona com a
gene ado en o momen , eca egan la ba e ia de nou en cas que l’ene gia
cinè ica del ehicle sigui supe io a la eque ida pel conduc o .
Si inalmen el ehicle es à uncionan amb una eloci a igual a ze o, s’ac i a à
el mode de uncionamen 4, on la ba e ia es eca egada ap o i an els momen s

Ge a d Cedó Oli é [ 61 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
on el conduc o é l’obligació d’a u a -se, com pe exemple en un pas de
ianan s.
Mi jançan el bloc elec ic s a e, es a una p ime a sepa ació de modes de
uncionamen en unció de la eloci a del ehicle i del SOC de la ba e ia.
A con inuació es po eu e el codi u ili za en aques bloc.
4.20 Codi del bloc elec ic s a e
Si la eloci a del ehicle és més g an que ze o i el SOC de la ba e ia és supe io
a un ce alo en % de e mina pe l’usua i en el bloc de con ol i que en aques
exemple és 80 %, la so ida del bloc se à 0.
Segons l’es a ègia de con ol de Màxim SOC, comen ada en l’apa a an e io
sob e els ipus de ehicles híb ids elèc ics, és ecomanable que aques alo
sigui al , pe al de que el mo o elèc ic pugui p opo ciona ene gia de supo en
els momen s on es p esen in pics de demanda.
Si en can i la eloci a és 0 m/s i el SOC és in e io o igual a 100 % la so ida del
bloc se à 2.
Finalmen si les condicions an e io s no es compleixen la so ida del bloc se à 1.
El alo mínim del SOC depend à de les ca ac e ís iques p òpies del ehicle
híb id elèc ic i del seu g au d’hib idació. És a di , com més g an sigui el mo o
elèc ic i la se a ba e ia associada, més baix pod à se el alo mínim del SOC i
el mo o elèc ic unciona à més emps en cada cicle de conducció.
L’usua i hau à d’in odui aques alo en unció de les ca ac e ís iques del
ehicle a a és del codi del bloc comen a .
unc ion y = cn(u,x)
%#codegen
i (x>0) && (u>80)
y=0;
elsei (x==0)&& (u<=100)
y=2;
else
y=1;
end
Ge a d Cedó Oli é [ 62 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
El bloc Vehicle powe demand s’u ili za pe compa a la po ència mecànica que
subminis en els mo o s de acció del ehicle espec e a un ce alo de
po ència que l’usua i hau à d’in odui al sis ema mi jançan la a iable RPM1 en
el wo kspace.
A con inuació es mos a el codi u ili za en aques bloc.
Figu a 4.21 Codi del bloc ehicle powe demand
Si la po ència del ehicle és supe io a un ce alo p opo ciona pe l’usua i la
so ida se à 1, si en can i és in e io o igual la so ida se à 0.
Aques a cons an de e e ència RPM1 depend à de les ca ac e ís iques del
mo o de combus ió i del g au d’hib idació del ehicle i es basa en l’es a ègia de
con ol pe Te mòs a comen ada en l’an e io apa a .
El p incipi bàsic es que la on p imà ia d’ene gia
FP
uncioni al seu pun òp im i
que la on secundà ia
FS
ac uï com un equali zado , com;
𝑃𝐹𝑆 = 𝑃𝐷−𝑃𝐹𝑃𝑜𝑝𝑡 Eq. 4.32
on 𝑃𝐹𝑆 és la po ència p opo cionada pe la on secundà ia, 𝑃𝐷 és la po ència de
demanda i 𝑃𝐹𝑃𝑜𝑝𝑡 és el pun de po ència més e icien de la on p imà ia del
ehicle. [28]
Pe de e mina aques pun s’ha d’es udia en cada cas en unció del mapa
d’e iciència del mo o de combus ió.
Si s’obse a l’exemple següen del mapa d’e iciència d’un mo o de combus ió,
enim que el seu pun òp im es oba si ua al 75% de la se a po ència nominal i
que a pa i del 25 % ja p esen a consums de combus ible accep ables.
unc ion y = cn(u,x)
%#codegen
i u>x
y=1;
else
y=0;
end
Ge a d Cedó Oli é [ 63 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Ima ge 4.2 Exemple de mapa d’e iciència d’un mo o de combus ió [27]
A pa i d’una ce a po ència de demanda RPM1 ja es pod à engega el mo o de
combus ió amb endimen s accep ables i a més a més s’aconsegueix que en
conducció u bana, on els cicles d’accele ació i enada són eqüen s, la
demanda de pa ell és al a i la de eloci a és baixa, el ehicle uncioni en mode
d’ope ació 1, on an sols el mo o elèc ic p opo ciona la po ència eque ida.
En el bloc Mode o ope a ion, s’aconsegueixen inalmen els di e en s modes
d’ope ació en que unciona à el ehicle al lla g del seu cicle de conducció. La
so ida d’aques bloc se à el mode i aques po aga a alo s de 1,2,3 o 4. A
con inuació es mos a el codi u ili za pe aques bloc del sis ema.
Ge a d Cedó Oli é [ 64 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 4.22 Codi del bloc mode o ope a ion
En el sis ema mode d’ope ació s’han a egi dos iso s pe al de que l’usua i
pugui eu e la po ència que subminis a el ehicle i els can is en el mode de
uncionamen du an el cicle de conducció. Aques a in o mació es isuali za a
a és dels iso s Vehicle powe 1 i Ope a ion mode.
A més a més, s’han a egi dos in e up o s manuals amb els noms de EHV /
CONVENTIONAL CAR pe una banda i ELECTRIC CAR / EHV pe l’al a. Fixan
aques s in e up o s a la posició co ec a, l’usua i pod à can ia d’un ipus de
ehicle a un al e i d’aques a mane a compa a els esul a s en e un ipus de
ehicle i un al e amb les ma eixes ca ac e ís iques ècniques pel que a als seus
mo o s.
S’ha de eni en comp e que aques s can is en e ehicles són ap oximacions i
que no es enen en conside ació alguns can is ècnics que es p odui ien en una
compa ació eal, com són el can i de la massa del ehicle, la ansmissió i al es
componen s que o men pa del ehicle.
unc ion y = cn(u,x)
%#codegen
i (u==0) && (x==0)
y=1;
elsei (u==0) && (x==1)
y=2;
elsei (u==2)
y=4;
else
y=3;
end
Ge a d Cedó Oli é [ 65 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
4.10 Sis ema de ansmissió (T ansmission)
L’objec iu d’aques bloc és simula el compo amen d’una caixa de can is d’un
co xe. La caixa de can is in lueix d’una o ma impo an en el compo amen
ene gè ic d’un ehicle degu a les limi acions del mo o de combus ió, ja que
aques necessi a un ègim de gi su icien pe p opo ciona un pa ell su icien pe
accele a el ehicle.
El mo o elèc ic ajuda a soluciona en g an pa aques es mancances de pa ell
mecànic degu a les se es ca ac e ís iques. To i així, els ehicles híb ids
elèc ics més a ança s inco po en ansmissions au omà iques basades en
eng ana ges plane a is pe al de millo a el endimen del ehicle i la
ansmissió.
A més a més, cal des aca que el conduc o del ehicle juga una pape clau en l’
e iciència global del ehicle i el seu es il de conducció i la u ili zació de la ma xa
més adequada en cada momen és i al pe aconsegui bones elacions de
consums, al igual que el e i a les accele acions i les enades b usques.
Pe eali za el simulado s’ha modeli za un can i de eloci a s manual de 5
ma xes, pe al d’aconsegui la elació de ansmissió inal i la eloci a de l’eix
del mo o en unció de la eloci a del ehicle.
Les equacions u ili zades en el subsis ema són les següen s;
𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑔𝑒𝑎𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜(𝑡)=𝐺𝑟𝑖(𝑡)·𝐺𝑟𝑑 Eq. 4.33
𝐺𝑒𝑎𝑟𝑏𝑜𝑥 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑡)= 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑔𝑒𝑎𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜(𝑡)·𝑣𝑒ℎ𝑖𝑐𝑙𝑒 𝑠𝑝𝑒𝑒𝑑(𝑡)/𝑊𝑟 Eq. 4.34
on 𝐺𝑟𝑖 és la elació de ansmissió de la ma xa 𝑖 que el conduc o a in oduin al
lla g del eco egu a a és del can i de ma xes en unció de les ca ac e ís iques
del cicle de conducció i 𝐺𝑟𝑑 la elació de ansmissió del di e encial.
A con inuació es poden obse a els bloc i les senyals u ili zades pe modeli za
el sis ema de ansmissió del ehicle.

Ge a d Cedó Oli é [ 66 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 4.23 Sis ema de ansmissió
L’usua i hau à d’in odui a a és del i xe ime-gea .ma la ma xa del can i en
unció del emps (1,2,3,4 o 5).
També hau à d’in odui a a és del wo kspace les elacions de ansmissió de
cada eloci a . G 1 pe la p ime a eloci a , G 2 pe la segona, G 3 pe la e ce a,
G 4 pe la qua a i G 5 pe la cinquena.
A pa i de la ma xa en que l’usua i desi gi que uncioni el co xe, el bloc Mul ipo
Swi ch p opo ciona à la elació de ansmissió pe inen . Ha sigu necessa i
in odui en el po 0 la cons an 1 pe al que la elació de ansmissió del can i
de eloci a s no sigui mai ze o i el simulado uncioni co ec amen .
Aques a elació de ansmissió es mul iplicada pe la elació de ansmissió del
di e encial G d, la qual l’usua i ambé hau à d’en a al sis ema.
En aques pun ob enim la elació de ansmissió inal Final gea a io i l’usua i
pod à de e mina el seu alo a a és del iso Final gea a io 1. Aques a senyal
es en iada als blocs pe inen s com a a iable d’en ada pe la se a u ili zació
pos e io .
Si aques a elació de ansmissió la mul ipliquem pe la eloci a del ehicle
Vehicle speed i el esul a el di idim pel adi de la oda Wheel adius ob enim la
eloci a en l’eix mo o Gea box speed. Pe a eu e el alo d’aques a eloci a ,
l’usua i po e se i el iso co esponen Gea box speed 1.
2
Gea box speed
1
Final gea a io
1
G 5
G 4
G 3
G 2
G 1
W
Wheel adius
P oduc 2
1
2
3
4
5
*, 0
Mul ipo
Swi ch
Gea box speed1
G d
Gea a io
o di e en ial
ime-gea .ma
Gea p o ile
Final gea a io1
Di ide
1
Vehicle speed
Ge a d Cedó Oli é [ 67 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
4.11 Bloc senso de eloci a (Senso block)
La unció d’aques subsis ema és simula el compo amen d’un senso de
eloci a eal. S’ha c egu pe inen inco po a aques bloc pe al que in odueixi
un ce so oll en la senyal cap ada pel senso de eloci a , al com es p odui ia en
un senso de eloci a eal. Seguidamen es mos a l’in e io d’aques bloc.
Figu a 4.24 Bloc senso de eloci a
Pe simula aques so oll s’u ili za el bloc Uni o m Random Numbe , inco po a en
la llib e ia de SIMULINK®.
A pa i de la senyal d’en ada Vehicle speed, que és la eloci a en que unciona
el co xe, se li suma una pe i a senyal alea ò ia on la se a magni ud a ia en e -
0.01 a 0.01 m/s que ap oximadamen és el 0,3‰ del alo màxim de la eloci a
pe al de jus i ica el so oll eal dels senso s de eloci a .
Aques so oll a ia en unció de les ca ac e ís iques i la quali a del senso
u ili za pe a mesu a la eloci a del ehicle.
Aques a senyal dis o sionada es en iada al bloc del conduc o pe què sigui
compa ada amb la eloci a desi jada.
4.12 Sis ema de enada egene a i a (B akes Sys em)
El sis ema de enada egene a i a és p opi dels ehicles elèc ics i híb ids i la
se a unció és ecupe a l’ene gia sob an quan es edueix la eloci a del
ehicle, ans o man pa de la se a ene gia cinè ica en ene gia elèc ica.
Aques a ene gia es emmaga zemada a la ba e ia del ehicle i po se ap o i ada
més enda an quan el ehicle eque eixi el uncionamen del mo o elèc ic.
1
Ac ual ehicle speed
Uni o m Random
Numbe
1
Vehicle speed
Ge a d Cedó Oli é [ 68 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
To i aques a an a ge, el ena adicional basa en la icció i on o a l’ene gia
es pe d en o ma de calo , es con inua usan en els ehicles híb ids elèc ics. El
mo iu és que el ena egene a iu no és capaç d’abso bi semp e o a l’ene gia
de enada, ja sigui pe què la ba e ia es à plena o pe la p òpia capaci a
d’abso ció del sis ema, p o ocan que s’ac i i el e eos à ic pe al d’abso bi
l’excés d’ene gia, quan pe exemple el conduc o ha de eali za una enada
d’eme gència.
El e egene a iu és e ec iu a eloci a s baixes on el ehicle no acumula mol a
ene gia cinè ica o quan les desaccele acions són suaus.
En el simulado , el sis ema de enada egene a i a ecupe a o a l’ene gia
sob an p o inen de la senyal de enada del bloc conduc o , semp e i quan, el
mo o elèc ic uncionan com a gene ado ingui la su icien capaci a pe
abso bi -la.
L’equació u ili zada en el sis ema es la següen ;
𝑊ℎ𝑒𝑒𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑐𝑒(𝑡)=𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑔𝑒𝑎𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜(𝑡)·𝑀𝑎𝑥.𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒(𝑡)
𝑊𝑟 Eq. 4.35
on 𝑀𝑎𝑥.𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 és el pa ell màxim de enada que po p opo ciona el mo o
elèc ic uncionan com a gene ado .
Seguidamen es mos a el subsis ema eali za amb el p og ama pe modeli za
aques e egene a iu i les senyals i blocs que en o men pa .
Figu a 4.25 Sis ema de enada egene a i a
1
B akes o ce
W
Wheel adius
P oduc 2
u
xy
cn
Mo o b ake capaci y
Di ide
0
Con en ional b ake1
Con en ional b ake
B ake o ce
1-D T(u)
1-D Lookup
Table
3
B akes
2
Final gea a io
1
Elec ic mo o speed Max. o que Wheel o que
Wheel o ce
Ge a d Cedó Oli é [ 69 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
En aques bloc la eloci a del mo o elèc ic Elec ic mo o speed s’en ia al bloc
1-D Lookup Table pe al d’aconsegui el pa ell màxim de enada que po
p opo ciona el mo o elèc ic uncionan com a gene ado .
L’usua i del simulado hau à d’in odui a a és d’aques bloc la in o mació del
pa ell màxim Max. To que, en unció de la eloci a en l’eix mo o .
A con inuació es mos a una co ba ípica eali zada amb MATLAB®, de pa ell
mecànic en unció de la eloci a angula pe a un mo o elèc ic.
Figu a 4.26 Pa ell d'un mo o elèc ic en unció de la eloci a angula
Si ens ixem en la igu a an e io i com s’ha comen a an e io men a l’ho a
d’explica l’es a ègia ene gè ica pe als ehicles híb ids elèc ics, el pa ell
mecànic p opo ciona pe un mo o elèc ic és g an a eloci a s baixes i a
disminuin exponencialmen a pa i d’una ce a eloci a a mesu a que la se a
eloci a angula augmen a.
Aques pa ell màxim es mul iplica pe la elació de ansmissió inal Final gea
a io i pos e io men di idi pel adi de la oda Wheel adius pe al d’aconsegui
la o ça de enada en la oda del ehicle.
Aques a in o mació es compa ada amb la o ça de enada B ake o ce en el bloc
Mo o b ake capaci y. En la igu a següen es mos a el codi u ili za en aques
bloc.
0100 200 300 400 500 600 700
0
50
100
150
200
250
300
350
1
Pa ell (N·m)
Veloci a angula ( ad/s)
Ge a d Cedó Oli é [ 76 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
G 5
Relació de ansmissió
eloci a 5
0,406
G d
Relació de ansmissió
di e encial
3,4
Cap
Capaci a de la ba e ia
6120000 W·s
SOCi
SOC inicial
100 %
B
Vol a ge de la ba e ia
288 V
Ri
Resis ència in e na de la
ba e ia
0,597 Ω
Taula 5.1 Va iables comunes u ili zades en les simulacions
Pel que a al pa ell òp im del mo o de combus ió, els ec o s u ili za s en el bloc
1-D Lookup Table dins el subsis ema de dis ibució de o ça són els següen s:
Pa ell òp im = [42.44 34.04 25.49 34.04 25.49 42.44 34.04 42.44 16.95 34.04
34.04 34.04] N·m;
Veloci a angula = [104.7 130.9 157.1 183 209 236 262 288 314 340 367 419]
ad/s.
Pel que a al i xe ime-elecloss.ma , que a e e ència a les pè dues p o ocades
pel sis ema elèc ic del co xe, s’han conside a cons an s al lla g del cicle de
conducció i els alo s són els següen s:
Pè dues elèc iques = [500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500]
W;
Temps = [0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1180] s.
Conside an que les p o es s’han eali za amb el cicle es ànda d de conducció
NEDC i que aques no é en comp e els possibles desni ells de la ca e e a, el
alo del penden de la ca e e a al lla g de o el cicle de conducció se à 0 %.
Aques a in o mació es oba en el i xe ime-slope.ma i el seu con ingu és el
següen :
Penden = [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0] %;
Temps = [0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1180] s.

Ge a d Cedó Oli é [ 77 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
En e e ència a les ma xes u ili zades en la caixa de can is del sis ema de
ansmissió del ehicle, aques es enen de e minades pel cicle de conducció
es ànda d NEDC. [33]
Aques a in o mació es oba en el i xe ime-gea .ma i el seu con ingu és el
següen :
Nº de ma xa = [ 0 0 1 1 1 0 0 1 1 2 2 2 0 0 1 1 2 2 3 3 3 3 3 2 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1
2 2 2 0 0 1 1 2 2 3 3 3 3 3 2 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 2 2 2 0 0 1 1 2 2 3 3 3 3 3 2 0 0 0
1 1 1 0 0 1 1 2 2 2 0 0 1 1 2 2 3 3 3 3 3 2 0 0 0 1 1 2 2 3 3 4 5 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5
0 0];
Temps = [0 11 15 23 25 28 49 54 56 61 85 93 96 117 122 124 133 135 143 155
163 176 178 185 188 195 206 210 218 220 223 244 249 251 256 280 288 291
312 317 319 328 330 338 350 358 371 373 380 383 390 401 405 413 415 418
439 444 446 451 475 483 486 507 512 514 523 525 533 545 553 566 568 575
578 585 596 600 608 610 613 634 639 641 646 670 678 681 702 707 709 718
720 728 740 748 761 763 770 773 780 800 805 807 816 818 826 828 841 891
899 968 981 1031 1066 1096 1116 1126 1142 1150 1160 1180] s.
Pel que a al pa ell màxim que po p opo ciona el mo o elèc ic, les dades
in oduïdes en el bloc 1-D Lookup Table del bloc enada egene a i a són les
següen s:
Pa ell màxim elèc ic = [305 305 305 305 305 244 203.3 174.3 152.5 135.6 122
110.9 101.7 93.8 87.1 81.3 76.3 71.8 67.8 47.7] N·m;
Veloci a angula = [0.00 24.61 49.22 73.83 98.44 123.05 147.65 172.26 196.87
221.48 246.09 270.70 295.31 319.92 344.53 369.14 393.75 418.36 442.96
628.32] ad/s.
A con inuació es p esen en els consums ins an anis del mo o de combus ió
in oduï s en el bloc 2-D Lookup Table del bloc del mo o de combus ió.
Pa ell mecànic = [0 8.5 17 25.5 34 42.4 51 59.5 67.9 76.5 85 93.4 102] N·m;
Veloci a angula = [0 104.7 130.9 157.1 183.3 209.4 235.6 261.8 288 314.2
340.3 366.5 418.9] ad/s;
Ge a d Cedó Oli é [ 78 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Consum ins an ani = [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0; 0 0.1513 0.1834 0.2145 0.2451
0.2759 0.3076 0.3407 0.3773 0.4200 0.4701 0.5290 0.6789; 0 0.1984 0.2423
0.2851 0.3274 0.3700 0.4135 0.4584 0.5068 0.5612 0.6231 0.6938 0.8672; 0
0.2455 0.3011 0.3557 0.4098 0.4642 0.5194 0.5761 0.6362 0.7024 0.7761
0.8585 1.0555; 0 0.2925 0.3599 0.4263 0.4922 0.5583 0.6253 0.6937 0.7657
0.8436 0.9290 1.0233 1.2438; 0 0.3396 0.4188 0.4969 0.5746 0.6525 0.7312
0.8114 0.8951 0.9849 1.0820 1.1880 1.4321; 0 0.3867 0.4776 0.5675 0.6570
0.7466 0.8371 0.9291 1.0246 1.1261 1.2350 1.3528 1.6204; 0 0.4338 0.5365
0.6381 0.7393 0.8408 0.9430 1.0468 1.1540 1.2673 1.3880 1.5175 1.8087; 0
0.4808 0.5953 0.7087 0.8217 0.9349 1.0490 1.1645 1.2835 1.4085 1.5410
1.6823 1.9970; 0 0.5279 0.6541 0.7793 0.9041 1.0291 1.1549 1.2822 1.4129
1.5497 1.6940 1.8470 2.1852; 0 0.5279 0.6689 0.8146 0.9659 1.1232 1.2608
1.3998 1.5424 1.6910 1.8470 2.0118 2.3735; 0 0.5279 0.6689 0.8146 0.9659
1.1232 1.2873 1.4587 1.6395 1.8322 1.9999 2.1766 2.5618; 0 0.5279 0.6689
0.8146 0.9659 1.1232 1.2873 1.4587 1.6395 1.8322 2.0382 2.2589 2.7501] g/s.
Pel que a al endimen del mo o elèc ic, dades u ili zades en el bloc 2-D
Lookup Table del sis ema mo o elèc ic, la in o mació in oduïda és la següen :
Pa ell elèc ic = [-305 -275 -245 -215 -185 -155 -125 -95 -65 -35 -5 0 5 35 65 95
125 155 185 215 245 275 305] N·m;
Veloci a angula = [0 52.4 104.7 157.1 209.4 261.8 314.2 366.5 418.9 471.2
628.3] ad/s;
Rendimen = [0.8598 0.5320 0.6840 0.6840 0.6840 0.6840 0.6840 0.6840 0.6840
0.6840 0.6840; 0.8598 0.5605 0.7030 0.7030 0.7030 0.7030 0.7030 0.7030
0.7030 0.7030 0.7030; 0.8598 0.5890 0.7220 0.7220 0.7220 0.7220 0.7220
0.7220 0.7220 0.7220 0.7220; 0.8598 0.6175 0.7410 0.7410 0.7410 0.7410
0.7410 0.7410 0.7410 0.7410 0.7410; 0.8598 0.6460 0.7695 0.8170 0.8170
0.8170 0.8170 0.8170 0.8170 0.8170 0.8170; 0.8598 0.6840 0.7885 0.8360
0.8360 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360; 0.8598 0.7220 0.8170
0.8550 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740;0.8598 0.7600
0.8455 0.8740 0.8835 0.8930 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025; 0.8598
0.8075 0.8645 0.8835 0.9025 0.9025 0.9120 0.9120 0.9025 0.9025
0.9025;0.8598 0.8550 0.8930 0.8930 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025
0.9025 0.9025; 0.8598 0.8265 0.8075 0.7885 0.7790 0.7695 0.7695 0.7600
0.7600 0.7505 0.7505; 0.8598 0.8598 0.8598 0.8598 0.8598 0.8598 0.8598
0.8598 0.8598 0.8598 0.8598; 0.8598 0.8265 0.8075 0.7885 0.7790 0.7695
0.7695 0.7600 0.7600 0.7505 0.7505; 0.8598 0.8550 0.8930 0.8930 0.9025
0.9025 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025; 0.8598 0.8075 0.8645 0.8835
Ge a d Cedó Oli é [ 79 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
0.9025 0.9025 0.9120 0.9120 0.9025 0.9025 0.9025; 0.8598 0.7600 0.8455
0.8740 0.8835 0.8930 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025 0.9025; 0.8598 0.7220
0.8170 0.8550 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740 0.8740; 0.8598
0.6840 0.7885 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360 0.8360;
0.8598 0.6460 0.7695 0.8170 0.8170 0.8170 0.8170 0.8170 0.8170 0.8170
0.8170; 0.8598 0.6175 0.7410 0.7410 0.7410 0.7410 0.7410 0.7410 0.7410
0.7410 0.7410; 0.8598 0.5890 0.7220 0.7220 0.7220 0.7220 0.7220 0.7220
0.7220 0.7220 0.7220; 0.8598 0.5605 0.7030 0.7030 0.7030 0.7030 0.7030
0.7030 0.7030 0.7030 0.7030; 0.8598 0.5320 0.6840 0.6840 0.6840 0.6840
0.6840 0.6840 0.6840 0.6840 0.6840].
5.2 Anàlisi del uncionamen del simulado
L’objec iu d’aques subapa a és comp o a el co ec e uncionamen del
simulado , així com mos a la in o mació que p opo ciona a a és dels seus
iso s i des aca els aspec es més impo an s d’aques a in o mació.
Pe aques apa a s’ha eali za una sola simulació amb els pa àme es de alla s
an e io men espec e a les ca ac e ís iques del ehicle i el seu en o n d’ús.
Pel que a al SOC mínim, pa àme e que s’in odueix al p og ama a a és del
bloc mode d’ope ació i que a e e ència a l’es a de cà ega mínima de la ba e ia
pe unciona amb mode híb id o elèc ic, s’ha u ili za un alo cons an del 80 %.
Respec e a la Po ència mínima d’engegada del mo o de combus ió RPM1, dada
ambé in oduïda a a és del ma eix bloc i que a e e ència al pun de can i de
uncionamen d’elèc ic pu a híb id, es p en un alo cons an de 10.750 W, el
que ep esen a un 25% de la po ència màxima del mo o de combus ió de 43
KW.
En la igu a següen , es mos a la compa ació de la eloci a eque ida pel
conduc o espec e a la eloci a eal que p opo ciona el co xe, in o mació ex e a
del iso Speed compa ison del bloc conduc o .
Ge a d Cedó Oli é [ 80 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 5.1 Veloci a eal del ehicle espec e la eque ida pel conduc o
En la igu a an e io es po eu e com la eloci a del ehicle en e mell, in en a
segui la eloci a d’en ada eque ida pel conduc o en blau i que ep esen a el
cicle de conducció es ànda d NEDC.
Conside an que el sis ema no és lineal, p incipalmen degu als can is de mode
de uncionamen , el e o és pe i , an sols hi ha un pe i e a d en la senyal
p o oca pel bloc delay, el qual ga an eix l’es abili a de la simulació. Tenin en
comp e l’objec iu d’aques es udi ene gè ic es conside a que l’e o p opo ciona
pel con olado és accep able.
Seguidamen es ep esen a g à icamen els modes d’ope ació que u ili za el
ehicle híb id elèc ic al lla g del cicle de conducció, in o mació ex e a del iso
Ope a ion mode del sis ema mode d’ope ació.
Figu a 5.2 Mode d'ope ació del ehicle
Ge a d Cedó Oli é [ 81 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
En la igu a an e io es po eu e com els modes de uncionamen an can ian
al lla g del cicle de conducció en unció dels pa àme es es able s en l’es a ègia
de con ol del ehicle, si ua s en el bloc mode d’ope ació.
En la p ime a pa del cicle, co esponen al cicle de conducció u bà, el mode de
uncionamen es a al e nan en e el mode 1, mo o elèc ic pu i el mode 4, on
es eali za una ecà ega de la ba e ia quan el ehicle es a a u a en un semà o
o s op.
En aques cas el mode d’ope ació híb id 2, només en a en uncionamen en
ce s ams del cicle u bà, quan la po ència eque ida pel conduc o és ele ada.
En el cicle de conducció ex a u bà, en el am inal del cicle, es po eu e que
bàsicamen unciona en mode d’ope ació 3, mo o con encional pu . La causa
d’això és que la po ència eque ida en aques am és g an i no hi ha su icien
ni ell de ba e ia SOC pe pode -se ac i a el mode híb id.
Seguidamen es mos a in o mació sob e el consum de combus ible acumula del
ehicle híb id elèc ic al lla g del cicle de conducció. Aques a in o mació ha sigu
ob inguda a a és del iso Acumula ed uel consump ion, del bloc del mo o de
combus ió.
Figu a 5.3 Consum de combus ible del ehicle (l)
En la igu a es mos a com el consum és p àc icamen ze o en el p ime am del
cicle de conducció, co esponen al cicle de conducció u bà, ja que en aques
am an sols s’ac i a el mo o de combus ió en momen s pun uals i en mode
híb id.
Quan s’inicia el cicle de conducció ex a u bà, el consum de combus ible
comença a augmen a conside ablemen a causa de l’ús p àc icamen exclusiu
del mo o de combus ió.

Ge a d Cedó Oli é [ 82 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Seguidamen es compa en les o ces de esis ència dinàmiques que s’oposen al
mo imen del ehicle i que són degudes p incipalmen a ac o s ex e ns del
ehicle, com a a les ca ac e ís iques p òpies de la ca e e a pe on aques
ci cula. La in o mació següen s’ha ex e del iso Resis ance compa ison, iso
si ua en el bloc dinàmica del ehicle.
Figu a 5.4 Compa ació de les o ces de esis ència dinàmiques
Si s’obse a la igu a an e io , si ens ixem p ime en la esis ència deguda al
penden de la ca e e a, ep esen ada amb el colo e mell, com que pe aques a
simulació no hem conside a el penden de la ca e e a ja que no es é en
comp e en el cicle de conducció es ànda d, el alo semp e és ze o.
Si compa em la o ça de esis ència al odamen , ep esen ada amb el colo blau
i la o ça de esis ència ae odinàmica, en e d, es po eu e com la esis ència al
odamen és o ça supe io a l’ae odinàmica i que aques a es man é
p àc icamen cons an al lla g del cicle de conducció.
Pel que a a la esis ència ae odinàmica, podem obse a com aques a és mol
dependen de la eloci a del ehicle i que de e segueix p àc icamen la ma eixa
dis ibució que la eloci a del cicle de conducció. Al eni la eloci a ele ada al
quad a en la se a equació, en el am inal, en el cicle de conducció ex a u bà
on la eloci a és ele ada aques a esis ència supe a a la de odamen .
A con inuació es mos a el ni ell de cà ega de la ba e ia SOC al lla g del cicle de
conducció, in o mació ob inguda amb el iso SOC1 si ua en el sis ema ba e ia
del simulado .
Ge a d Cedó Oli é [ 83 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 5.5 SOC de la ba e ia
En la igu a an e io es eu com a pa i del SOC inicial de la ba e ia de alo 100
%, la ba e ia es a desca egan a poc a poc ins a iba al ol an del 80 %, on el
ni ell s’es abili za i en el am inal la ba e ia es eca ega de nou.
El descens inicial es deu a l’ús in ensiu del mo o elèc ic en el am de conducció
u bà. Aques descens cons an es p odueix ins al SOC mínim, alo in oduï
com a a iable d’en ada en l’es a ègia ene gè ica del ehicle.
A pa i d’aquí el mo o elèc ic deixa de unciona i s’ac i a el mo o de
combus ible, es abili zan el ni ell de la ba e ia i inclús eca egan -la en el am
inal, on hi ha una o a educció de eloci a i pe an es posa en uncionamen
el e egene a iu del ehicle.
Amb aques a ima ge es po comp o a com el con olado del ehicle, modeli za
amb el sis ema mode d’ope ació, eali za la se a eina co ec amen , buscan la
e iciència global del cicle de conducció.
5.3 Anàlisi de l’es a ègia ene gè ica del ehicle
A con inuació es mos en els esul a s d’una sè ie de simulacions eali zades
amb el simulado eali za amb el p og ama SIMULINK® pe aques es udi.
L’objec iu d’aques es simulacions és de e mina com in lueixen els pa àme es
de con ol de l’es a ègia ene gè ica del ehicle, si ua s en el sis ema mode
d’ope ació, a l’ e iciència global d’aques .
Ge a d Cedó Oli é [ 84 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Pe eali za aques anàlisi de sensibili a , en p ime lloc es ixa la a iable RPM1,
que a e e ència a la po ència mínima d’engegada el mo o de combus ió i es a
a ian el alo de la a iable SOC mínim, que a e e ència al ni ell mínim de la
ba e ia on el mo o elèc ic deixa de unciona .
En la segona pa de l’anàlisi, es ixa el SOC mínim de la ba e ia i es a a ian la
po ència mínima d’engegada del mo o de combus ió.
Aques s pa àme es de con ol es poden can ia mi jançan el bloc de mode
d’ope ació, si ua en el simulado .
A con inuació en la aula següen , es mos en els esul a s de la p ime a pa de
l’anàlisi ixan la a iable RPM1 al ma eix alo u ili za pe la simulació an e io
10.750 W, que ep esen a el 25% de la po ència nominal del mo o de
combus ió.
RPM1 (W)
SOC mínim
(%)
SOC inal (%)
E o SOC
Consum de
combus ible
(l)
10.750
90
91,67
1,67
0,39
10.750
80
81,66
1,66
0,31
10.750
70
71,70
1,70
0,23
10.750
60
62,24
2,24
0,17
10.750
50
52,78
2,78
0,12
10.750
40
43,10
3,10
0,10
10.750
30
37,08
7,08
0,08
10.750
20
37,08
7,08
0,08
10.750
10
37,08
7,08
0,08
Taula 5.2 Compa ació alo s SOC mínim
Com es po eu e en la aula supe io , al disminui el alo del SOC mínim,
disminueix ambé el consum de combus ible del mo o de combus ió. No obs an ,
aques a disminució no és lineal sinó exponencial, com es po ap ecia en la
igu a següen .
Ge a d Cedó Oli é [ 85 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Figu a 5.6 Consum de combus ible em unció del SOC mínim
Com es po eu e en la igu a an e io , el consum de combus ible s’es abili za a
pa i de alo s de SOC mínim in e io s al 30 %. Això es deu a l’a an a ge de no
calgué ac i a el mo o de combus ió en mode con encional pe a SOC mínims
baixos i a la g an di e ència de consums en e el mode de mo o de combus ió
pu i el mode híb id.
No obs an aques es dades, s’ha de eni en comp e que deixan la ba e ia a
ni ells de SOC baixos p o oca ia l’ús in ensiu del mo o de combus ió en mode
pu en el següen cicle de conducció, amb les conseqüències d’un augmen
impo an del consum de combus ible degu a la u ili zació del mode
con encional en el cicle u bà.
Pe comp o a aques pun s’ha eali za una simulació pa in d’un es a de
cà ega de la ba e ia del 37,08 %, és a di , ixan la a iable SOCi a l’úl im alo
del SOC ob ingu en el cicle de conducció an e io i u ili zan un SOC mínim de
con ol del 30 %.
Com a esul a enim que el consum de combus ible augmen a ins als 0,41 li es,
un alo supe io de consum a o s els ob ingu s en el p ime cicle de conducció
com es po eu e en la igu a an e io .
Pel que a al alo del SOC, com es po obse a en la igu a següen , de
seguida a iba al seu alo lími del 30%, desac i an com a conseqüència d’això
el mo o elèc ic.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
90 80 70 60 50 40 30 20 10
Consum de combus ibe (l)
SOC mínim (%)
Ge a d Cedó Oli é [ 92 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Taula 5.7 E o ela iu de la ideli a del model c ea
Tenin en comp e la poca quan i a d’in o mació de que es disposa del ab ican
del ehicle, pel que a a alguns componen s o es a ègies u ili zades i que
l’objec iu de l’es udi no e a ajus a el simulado a un model de ehicle conc e , es
conside a que aques a e sió del model c ea amb SIMULINK® és una
ap oximació de la eali a accep able, poden ajus a enca a més el model a la
eali a en u u es e sions del model inicial SIMULADOR.
Pe ajus a el simulado a un model de co xe en conc e , se ia necessa i disposa
de o es les ca ac e ís iques ècniques del ehicle i dels seus componen s, així
com dels pa àme es de con ol u ili za s en l’es a ègia ene gè ica del ehicle.
En cas de disposa an sols de les ca ac e ís iques ècniques dels componen s
del ehicle, una opció pe ajus a el simulado se ia la eali zació d’un anàlisi de
sensibili a amb els dos pa àme es de con ol del bloc mode d’ope ació (RPM1 i
SOC mínim).
Es ind à que ana a ian el alo d’aques s dos pa àme es ins aconsegui que
el consum de combus ible del simulado coincideixi amb el consum o icial
ob ingu mi jançan algun es es ànda d.
Consum
o icial
(l/km)
Consum o icial sense pè dues
pe icció o pa àsi es (l/km)
Consum ob ingu amb
el model (l/km)
E o (%)
0,0357
0,0318 – 0,0332
0,028
11,95 – 15,66

Ge a d Cedó Oli é [ 93 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
6 Conclusions
En la p ime a pa del p esen es udi s’ha is la g an dependència que hi ha
en e el anspo i la c eació de iquesa en la socie a ac ual i a la egada la g an
quan i a d’ene gia que consumeix el anspo i l’impac e que é aques consum
en la con aminació del medi ambien i pa icula men en el can i climà ic.
En els p òxims anys la demanda de ehicles al e na ius més e icien s i
sos enibles c eixe à d’una o ma impo an , an pe la p eocupació
mediambien al de la socie a , com pels p eus al s dels combus ibles i de l’ene gia
en gene al.
En e aques s ehicles al e na ius el ehicle híb id elèc ic juga à un pape clau,
sob e o en els p òxims anys de ansició, a l’espe a d’una millo a en la
ecnologia u ili zada en les ba e ies elèc iques.
Com s’ha is , a l’ho a de dissenya aques s ehicles esul a imp escindible la
u ili zació d’eines in o mà iques que pe me in la eali zació de simulacions i
escena is i d’aques a mane a ajus a els pa àme es de con ol del ehicle pe al
de que la combinació en e o s els elemen s esul i en una e iciència òp ima al
lla g de o el cicle de conducció.
Pe al a banda, s’ha de eni en comp e que aques cicle de conducció a ec a
decisi amen a l’e iciència global del eco egu eali za pel ehicle híb id i pe
an , es necessa i que els ab ican s d’au omòbils adap in cada egada més els
ehicles i especi iquin les condicions d’ús p e e en pe al que els usua is
seleccionin el ehicle adequa en unció de les se es necessi a s de anspo , ja
sigui pe a conducció u bana, com ex a u bana, com mix a i al ma eix emps que
les au o i a s compe en s acili in in o mació iable dels consums eals d’aques s i
de com a ec en aques s consums d’ene gia al medi ambien .
Pel que a als pa àme es de con ol, s’ha is la impo ància de man eni el SOC
de la ba e ia a ni ells al s en o momen pels ehicles híb ids elèc ics amb
mo o elèc ic de supo , pe al d’ap o i a aques a ene gia auxilia en els
momen s de pics de po ència màxims, que es quan ealmen es consumeix més
combus ible i d’aques a mane a augmen a l’e iciència del ehicle.
També cal des aca la impo ància d’ac i a el mo o de combus ió a ia pe
aques s ipus de ehicle, ja que degu a la poca capaci a de la ba e ia, si el
co xe unciona mol a es ona amb el mo o elèc ic sol, s’a iba a ia als lími s
Ge a d Cedó Oli é [ 94 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
in e io s del SOC p o ocan l’ac i ació del mo o de combus ió en mode
con encional amb els consums al s associa s a aques mode de uncionamen .
És a di , el ecomanable és que uncionin els dos mo o s a la egada com més
es ona millo , pe al d’aconsegui una òp ima e iciència global pe o el cicle de
conducció.
Finalmen es po conclou e que l’es a ègia ene gè ica idònia depend à de la
con igu ació del ehicle híb id i de les ca ac e ís iques p òpies dels seus
componen s així com del g au d’hib idació d’aques i que aques a es a ègia de
ges ió de l’ene gia, combinan els luxos d’ene gia en e els di e en s componen s
del ehicle d’una o ma òp ima, és mol més impo an pel que a a la e iciència
global del ehicle, que la e iciència indi idual que pugui eni cada componen
pe sepa a .
Ge a d Cedó Oli é [ 95 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
7 Recomanacions pe a eballs u u s
Un cop anali za s els esul a s de les simulacions eali zades amb el model c ea
amb SIMULINK/MATLAB® , es conside a que pe a p òximes e sions del model
se ia adequa inco po a les pè dues ene gè iques degudes a la icció in e na en
el en de acció, així com les pè dues p o ocades pe al es componen s
auxilia s del ehicle, com la bomba d’aigua, en ilado s, e c.
També se ia impo an ajus a els componen s ac uals del model enca a més a la
eali a , ajus an les e iciències, com a a l’e iciència de la ba e ia o l’e iciència del
can i de eloci a s i a més a més aconsegui que les simulacions siguin més
còmodes de eali za , amb la in oducció de les dades al sis ema d’una mane a
més àpida i còmoda.
Igualmen és impo an comp a pe al u u amb més pun s d’in o mació pel que
a als mapes d’e iciència del mo o elèc ic i del mo o de combus ió, ja que com
més in o mació con inguin aques s mapes més s’ajus a à el sis ema a la eali a .
Finalmen se ia in e essan pe a p ope es e sions, inco po a en el model la
possibili a de can ia d’una con igu ació de en de acció a un al a, pe al de
pode eni ep esen a s en el simulado o s els ipus de co xes híb ids elèc ics
exis en s en el me ca ac ual.
Ge a d Cedó Oli é [ 96 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
8 Valo ació econòmica de l’es udi
Aques documen con empla el cos o al de la eali zació de l’es udi Es udi
ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic.
La alo ació econòmica es compon de les següen s pa ides:
- 50 ho es d’es udi p elimina del ehicle híb id elèc ic
- 300 ho es pe a la c eació i desen olupamen del simulado amb el p og ama
Ma lab/Simulink®
- 45 ho es pe a la edacció de l’es udi
- 10 ho es de desplaçamen s a is
Els cos os pe ho a conside a s són els següen s:
- Hono a is enginye indus ial supe io : 40 €/ho a
- Desplaçamen s: 35 €/ho a
La alo ació o al de l’es udi es mos a en la següen aula.
Concep e
Uni a s (h)
P eu uni a i
(€/h)
P eu concep e
(€)
Es udi p elimina del ehicle
híb id elèc ic
50
40,00
2.000,00
C eació i desen olupamen
del simulado amb el
p og ama Ma lab/Simulink
300
40,00
12.000,00
Redacció de l’es udi
45
40,00
1.800,00
Desplaçamen s a is
10
35,00
350,00
TOTAL:
16.150,00
Taula 8.1. Valo ació econòmica de l’es udi
El cos o al del p esen es udi ascendeix a la quan i a de SETZE MIL CENT
CINQUANTA EUROS.
Gines a , 30 de ma ç de 2016
Ge a d Cedó Oli é [ 97 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
9 Bibliog a ia consul ada
[1] h ps://en.wikipedia.o g/wiki/Hyb id_elec ic_ ehicle
[2] h p://clean echnica.com/2013/09/30/elec ic- ehicles-speeding- owa d-
7-global- sales-2020/
[3] h p://ea hobse a o y.nasa.go /Fea u es/Nigh Ligh s/
[4] h p://ec.eu opa.eu/eu os a /s a is icsexplained/index.php/
Consump ion_o _ene gy
[5] h p://eu lex.eu opa.eu/legalcon en /ES/TXT/?u i=celex%3A32007R0715
[6] h p://ec.eu opa.eu/eu os a /s a is icsexplained/index.php/
Ai _pollu ion_s a is ics
[7] h p://www.wo ldome e s.in o/ca s/
[8] h p://www. i a.do .go /b s/si es/ i a.do .go .b s/ iles/publica ions/
na ional_ anspo a ion_s a is ics/h ml/ able_01_23.h ml_m d
[9] h p://ec.eu opa.eu/eu os a /s a is icsexplained/index.php/
G eenhouse_gas_emission_s a is ics
[10] h p:// isual.ly/global-emissions-kyo o
[11] h p://ec.eu opa.eu/eu os a /s a is icsexplained/index.php/
Clima e_change_-_d i ing_ o ces
[12] h p://clima e.nasa.go / i al-signs/global- empe a u e/
[13] h p://www.w i.o g/ipcc-in og aphics
[14] Mi, C., Mas u , A. and Gao, D., “Hyb id Elec ic Vehicles: P inciples and
Applica ions wi h P ac ical Pe spec i es”, John Wiley & Sons, L d, 2011.

Ge a d Cedó Oli é [ 98 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
[15] h p://www.g eenca cong ess.com/2014/12/20141210-ou look.h ml
[16] h p://www.daukpan.o g.uk/peak_oil
[17] h p://knoema.es/yxp pab/c ude-oil-p ice- o ecas -long- e m-2016- o-
2025-da a-and-cha s
[18] h p://ec.eu opa.eu/ene gy/en/s a is ics/coun y
[19] h p://knoema.es/EIAIES2014Aug/in e na ional-ene gy-s a is ics-
eb ua y-2015
[20] h p://www.appice.es/app.php?x=3&x2=4
[21] Meh dad, E., Yimin, G. and Emadi, A., “Mode n Elec ic, Hyb id Elec ic,
and Fuel Cell Vehicles: Fundamen als, Theo y, and Design” Second
Edi ion, Taylo & F ancis G oup, LLC, 2010.
[22] Fuhs, Allen E., “Hyb id ehicles and he u u e o pe sonal
anspo a ion”, Taylo & F ancis G oup, LLC, 2009.
[23] h p://es.ma hwo ks.com/p oduc s/simulink/
[24] h p://pe ne scon ac s.upce.cz/20_2010/No o ny.pd
[25] h ps://sou ce o ge.ne /p ojec s/ad - ehicle-sim/
[26] h ps://en.wikipedia.o g/wiki/In e nal_combus ion_
engine#Measu es_o _engine_pe o mance
[27] h p://www.e d i e.com/p o o ypes/2010/02/22/speci ica ions-and-
baseline-pe o mance/
[28] Shabbi , W. And E angelou, S., “Exclusi e Ope a ion S a egy o he
Supe iso y Con ol o Se ies Hyb id Elec ic Vehicles”, IEEE
TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY, Janua y
2016.
[29] h p://ecomodde .com/wiki/index.php/B ake_Speci ic_Fuel_
Ge a d Cedó Oli é [ 99 ] Ab il 2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Consump ion_(BSFC)_Maps
[30] h ps://en.wikipedia.o g/wiki/Toyo a_P ius_(XW10)
[31] h ps://en.wikipedia.o g/wiki/Toyo a_P ius#ci e_no e-P ius1gen-172
[32] h ps://www. ueleconomy.go / eg/a -he .sh ml
[33] DIRECTIVA 70/220/CEE, de 20 de ma zo de 1970, ela i a a la
ap oximación de les legislaciones de los Es ados miemb os en ma e ia
de medidas que deben adop a se con a la con aminación del ai e
causada po los gases p oceden es de los mo o es de explosión con los
que es àn equipados los ehículos a mo o .
[34] Que edo, J., “Fundamen os del PID”, Re is a Au omá ica e
Ins umen ación, nº 204, pag. 97-101, Juny/Juliol, 1990.
[35] h ps://en.wikipedia.o g/wiki/Simulink
[36] Ch is, M., Mas u , A. and Gao, D., “Hyb id Elec ic Vehicles: P inciples
and Applica ions wi h P ac ical Pe spec i es”, John Wiley & Sons, L d,
2011.
[37] Chan, C.C. "The s a e o he a o elec ic and hyb id ehicles”,
P oceedings o he IEEE, ol.90, no.2, pp.247-275, Feb 2002
[38] h p://www.ie.i c .ac.c /ein e iano/con ol/clase/
Zomo odi_Shah okhi_PID_Tunning_Compa ison.pd
Ge a d Cedó Oli é [ 100 ] Ab il
2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
ANNEXES
Ge a d Cedó Oli é [ 101 ] Ab il
2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
ANNEX I: Reco egu del ehicle
El eco egu que eali za el ehicle i la mane a d’ac ua del conduc o són els
dos elemen s ex e ns que més in lueixen en el compo amen ene gè ic inal de
qualse ol ehicle es udia . Aques s dos ac o s apo a an les a iables ex e nes a
la simulació i pe an ambé es enen en comp e en la simulació del co xe híb id
elèc ic.
Qualse ol ehicle po eali za un núme o in ini de possibles eco egu s i es el
ac o que p opo ciona a la simulació els pa àme es ex e ns del penden del
aça s, la dis ància espec e el pun inicial d i el emps ansco egu des del
pun d’inici .
Les no ma i es eu opees ac uals d’homologacions i equisi s mediambien als
u ili zen di e en s es s es ànda ds pe calcula les emissions con amina s i el
consum de combus ible i s’apliquen a qualse ol ehicle que es ulgui
come ciali za a Eu opa.
Les p obes es ànda d es eali zen a labo a o is homologa s pe a alua
objec i amen l’impac e mediambien al dels ehicles i a Eu opa s’u ili za el cicle
de conducció NEDC, New Eu opean D i ing Cycle.
Aques cicle es ep esen a en unció del emps i de la eloci a del ehicle ,
elacionada amb la dis ància i el emps de eco egu . Igualmen el es inco po a
in o mació sob e la ma xa a posa en unció del emps.
Consis eix en qua e cicles de conducció ECE-15 U ban D i ing Cycle UDC
epe i s i un cicle de conducció ex a-u bà Ex a-U ban D i ing Cycle EUDC. En
la següen igu a es po obse a el cicle o al en qües ió NEDC. [33]
Figu a I.1 Cicle de conducció es ànda d NEDC [33]
0
20
40
60
80
100
120
140
11
49
96
143
188
218
256
318
358
401
439
486
533
578
608
646
708
748
800
841
981
1116
1160
eloci a (km/h)
emps (s)
Ge a d Cedó Oli é [ 108 ] Ab il
2016
Es udi ene gè ic d’un co xe híb id elèc ic
Els al es pa àme es a conside a són la densi a de l’ai e 𝐴𝐷, l’a ea on al del
ehicle 𝐹𝐴 i la eloci a del en 𝑉𝑉 amb signe posi iu quan la di ecció del en és
la ma eixa que la di ecció del ehicle i amb signe nega iu quan la di ecció del
en és con à ia a la del ehicle.
Tenin en comp e o s aques s pa àme es podem obse a la o ça de
esis ència ae odinàmica en la següen equació;
𝐹𝑅𝐴 =1
2𝐴𝐷𝐹𝐴𝐷𝐶(𝑉 −𝑉𝑉)2 Eq. III.6
III.3. Resis ència a la g a e a
Quan el ehicle es mou pe un ce penden
s
, semp e apa eix una componen
ho i zon al del pes degu a la o ça de la g a e a . Aques a componen ac ua à
com a esis ència si el ehicle puja pe la penden i accele a à el ehicle quan
sigui una baixada.
Tenin en conside ació l’angle
α
d’aques penden , la massa del ehicle
M
i la
g a e a
g
, en la següen equació podem eu e la esul an d’aques a o ça.
𝐹𝑅𝐺 =𝑀𝑔sin𝛼 Eq. III.7
Pe al que aques a o ça ens quedi en unció del penden de la ca e e a
s
en
an pe cen % i aplican el eo ema de Pi àgo es com hem e an e io men ,
enim inalmen que; [20]
𝐹𝑅𝑇 =𝑀𝑔 𝑠
√𝑠2+1002 Eq. III.8