Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2024 - zeszyt 4

Pioneering Battery-Supercapacitor Hybrid Energy Management for E-Scooters for Sustainable Urban Transportation

Pionierskie zarządzanie energią hybrydową z wykorzystaniem akumulatora i superkondensatora w hulajnogach elektrycznych na rzecz zrównoważonego transportu miejskiego

10.15199/48.2024.04.21

nr katalogowy: 148121
10.15199/48.2024.04.21

Streszczenie

Many modern electric vehicles use hybrid energy storage systems, which combine multiple energy sources. Because of their rapid charge and discharge cycles, high power densities, longer lifespans than batteries, and resistance to stress, supercapacitors (SCs) are the best option for HESS when combined with batteries. In order to improve the independence of electric vehicles, SCs are used as energy storage devices during sudden power changes and to recover braking energy. In this paper, a speed management strategy is implemented to improve the performance of electric scooters by providing the necessary power from load and power recovery during braking or counter-load. This tactic relies on a so-called ON/OFF control technique to measure the SC and battery's power sharing. To evaluate the effectiveness of the electric scooter's control strategy and the system's energy management under varying loads, a MATLAB/Simulink model has been created. The findings demonstrate that using a super capacitor alleviates the electrical strain placed on the battery

Abstract

Wiele nowoczesnych pojazdów elektrycznych używa hybrydowych systemów magazynowania energii, które łączą wiele źródeł energii. Ze względu na szybkie cykle ładowania i rozładowania, wysoką gęstość mocy, dłuższy okres eksploatacji niż baterie oraz odporność na stres, superkondensatory (SC) są najlepszym rozwiązaniem dla HESS w połączeniu z bateriami. Aby poprawić niezależność pojazdów elektrycznych, SC są używane jako urządzenia magazynujące energię podczas nagłych zmian mocy i do odzyskiwania energii hamowania. W tym dokumencie wdrażana jest strategia zarządzania prędkością w celu poprawy wydajności skuterów elektrycznych poprzez zapewnienie niezbędnej mocy z obciążenia i odzyskiwania mocy podczas hamowania lub przeciążenia. Ta taktyka opiera się na tak zwanej technice kontroli ON/OFF do pomiaru podziału mocy SC i baterii. W celu oceny skuteczności strategii sterowania skuterem elektrycznym i zarządzania energią systemu pod różnymi obciążeniami stworzono model MATLAB/Simulink. Wyniki pokazują, że stosowanie super kondensatora łagodzi obciążenie elektryczne umieszczone na baterii.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] F. Caricchi, L. Del Ferraro, F. Giulii Capponi, O. Honorati, E. Santini “Three-Wheeled Electric Maxi-Scooter for Improved Driving Performances in Large Urban Areas,” IEEE Inter Electric Machines and Drives Conf, 2003.
[2]A .Idris, H. Radjeai “A bidirectional DC-DC converter fed DC motor for electric vehicle application,” IEEE 4th Inter Conf on Electrical Engineering (ICEE),2015. pp. 1–5
[3] M.A. Hannan , F.A. Azidin , A. Mohamed, “Multi-sources model and control algorithm of an energy management system for light electric vehicles,” Energy Conversion and Management vol 62, October 2012, pp 123-130.
[4] H.Chergui ,N. Abdelfatah , K. Kayislib “A Novel Method of Electric Scooter Torque Estimation Using the Space Vector Modulation Control,” Int. Journal of Renewable Energy Development (IJRED) vol. 10, 2021,pp355-364.
[5] Y.Yee-Pien , L.Jieng-Jang , H..Tsung-Hsien, “ An energy management system for a directly-driven electric scooter,”Energy Conversion and Management,Vol 52, n° 1, January 2011, pp 621-629.
[6] D.Vidhya , M .Balaji, “Modelling, design and control of a light electric vehicle with hybrid energy storage system for Indian driving cycle,” Measurement and Control,May2019.
[7] M.A.Hannan,M.M.Hoque,A.Mohamed, “A Review of energy storage systems for electric vehicle applications: Issues and challenges,” Renewable and Sustainable Energy Reviews vol69, March 2017, pp 771-789.
[8] J.M.A Curti ,X.Huang ,R.Minaki ,Y. Horib “A Simplified Power Management Strategy for a Supercapacitor/Battery Hybrid Energy Storage System using the Half-Controlled Converter,” 38th Conf on IEEE Industrial Electronics Society, 2012.
[9] X. Zhang, Z. Lu , C. Tan , Z. Wang, “ Fuzzy Adaptive FilteringBased Energy Management for Hybrid Energy Storage System,” Computer Systems Science & Engineering Tech Science Press ,2021, 36(1), pp117-130.
[10] R. Carter, A. Cruden, and P. 1. Hall "Optimizing for Efficiency or Battery Life in a Battery/Supercapacitor Electric Vehicle," IEEE Transactions On Vehicular Technology, Vol. 61 , pp: 1526 - 1533 May 2012.
[11] A.Castaings , W,Lhomme , R. Trigui , A. Bouscayrol, “ Comparison of energy management strategies of a battery/supercapacitors system for electric vehicle under realtime constraints,” Applied Energy,vol 163, February 2016, pp190-200.
[12] T. Mesbahi, P. Le Moigne, Rizoug, A new energy management strategy of a battery/ supercapacitor hybrid energy storage system for electric vehicular applications,” IEEE Conf Power Electronics Machines and Drives PEMD, 2014
[13] G. Wang, P. Yang, and J. Zhang, “Fuzzy optimal control and simulation of battery-ultracapacitor dual-energy source storage system for pure electric vehicle,” 2010 International Conf on Intelligent Control and Information Processing, pp. 555–560, Aug. 2010.
[14] S.Boumediene; N.Abdelfatah; T. Hamza; C. Hicham , “ Novel energy management policy based on Fuel cell/ battery power sources for scooter electric supply,” 7th Inter Conf on Electrical Energy Systems (ICEES),2021.
[15] S. Njoya Motapon, L.-A. Dessaint, K. Al-Haddad, A comparative study of energy management schemes for a fuelcell hybrid emergency power system of moreelectric aircraft, IEEE Trans.
[16] P. Garcia, J.P. Torreglosa, L.M. Fernndez and F. Jurado, ”Viability study of a FC-battery-SC tramway controlled by equivalent consumption minimization strategy,” Int. J. Hydrogen Energy, vol37, n° 11, June 2012, pp 9368-9382.
[15] S. Njoya Motapon, L.-A. Dessaint, K. Al-Haddad, A comparative study of energy management schemes for a fuelcell hybrid emergency power system of moreelectric aircraft, IEEE Trans. Ind. Ele
[17] P. Garcia, J.P. Torreglosa, L.M. Fernndez and F. Jurado, ”Viability study of a FC-battery-SC tramway controlled by equivalent consumption minimization strategy,” Int. J. Hydrogen Energy, vol 37, no 11, 2012, pp 9368-9382.
[18] L.Shuhui,B,Ke,F,XingangZ,Huiying , ” Energy management and control of electric vehicle charging stations. Electr Power Compon Syst 42(3–4),pp339–347.
[19] O. Tremblay, L-A. Dessaint and A-I. Dekkiche, ” Experimental validation ofa battery dynamic model for EV applications. In: world electric vehicle journal; 2009.
[20] I.Lachhab, L.Krichen,”An improved energy management strategy for FC/UC hybrid electric vehicles propelled by motorwheels,” Int. of Hydrogen Energy vol 39, 1 ,2014, pp 571-581.
[21] L. Zubieta, R. Bonert,“Characterization of double-layer capacitors for power electronics applications,” IEEE Transactions on Industry Applications, 36(1), 199–205, 2000,
[22] N. Devillers, S. Jemei, M.C. Péra, D. Bienaimé, F. Gustin, “Review of characterization methods for supercapacitor modelling,” Journal of Power Sources, 246, 596–608, 2014.
[23} M. Michalczuk, L.M. Grzesiak, B.Ufnalski, “A lithium battery and ultracapacitor hybrid energy source for an urban electric vehicle”, Electrotechnical Review 88 4B, pp58–162 ,2012
[24] C. Hicham, A.Nasri*,Korhan Kayisli, “Speed Control of ThreeWheel Electric Scooter with Fuzzy Logic Control”, intl J of renewable energy researchVol.9, No.3, September, 2019.
[25] S. Tsotoulidis, A. Safacas, &, E. Mitronikas, "Multiresolution PID control of brushless DC motor in fuel cell electric vehicles", IEEE International Conference on Renewable Energy Research and Applications , 2013,pp. 611-616
[26] C. C. Chang, F. L. Wu, W. H. Lai, M. P. Lai, "A costbenefit analysis of the carbon footprint with hydrogen scooters and electric scooters", International Journal of Hydrogen Energy, 41(30), 13299-13307, 2016.
[27] H. Kahveci and I. O. Halil, "An Electronic Differential System Using Fuzzy Logic Speed Controlled In-Wheel Brushless DC Motors," in Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Istanbul,Turkey,2013.
[28] C.Sukcharoen.c ,T.kulworawanichapong. Modeling and Simulation of an Electric Scooter Driven by a Single-Phase Induction Motor. Proceedings of the 7th WSEAS International Conference on Power Systems, Beijing, China, 2007

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-4 , nr katalogowy 148121 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY- e-zeszyt (pdf) 2024-4 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	85.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2024-4

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma