DESAIN KONTROL FUZZY UNTUK DISTRIBUSI TORSI PADA HYBRID ELECTRIC VEHICLE

Nyoman P Paramitha 2211106059

Dr., Ir. Mochammad Rameli Dr. Trihastuti Agustinah ST., MT.

PENDAHULUAN

PERMASALAHAN

DESAIN KONTROLER

HASIL SI

MULASI

KESI

MPULAN

[1]. Van Der Hoven, M., “CO2 Emissions from Fuel Combustion”, IEA, Paris, Ch. 6, 2013. [2]. Birol, F., “World Energy Outlook – 2009”, InternationalEnergy Agency, Paris, Part-D, 2009. [3]. Lord, R., “2013 World Population Datasheet”, Population Reference Bureau, Washington, 2013.

32,81 % OIL DEMAND

4,34 % POPULATION

GROWTH

2007

2025

101,4 JUTA TON CO2

2011

[1]

[2]

[3]

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN

PERMASALAHAN

DESAIN KONTROLER

MESIN

MOTOR LISTRIK

BAHAN BAKAR

BATERAI

DISTRIBUSI TORSI

DESAIN KONTROLER

MESIN

MOTOR LISTRIK

BAHAN BAKAR

BATERAI

DISTRIBUSI TORSI

DESAIN KONTROLER

MESIN

MOTOR LISTRIK

BAHAN BAKAR

BATERAI

DISTRIBUSI TORSI

DESAIN KONTROLER

MESIN

MOTOR LISTRIK

BAHAN BAKAR

BATERAI

DISTRIBUSI TORSI

DESAIN KONTROLER

MESIN

MOTOR LISTRIK

BAHAN BAKAR

BATERAI

DISTRIBUSI TORSI

DESAIN KONTROLER

MESIN

MOTOR LISTRIK

BAHAN BAKAR

BATERAI

DISTRIBUSI TORSI

Regenerative-braking

DESAIN KONTROLER

Keinginan Pengemudi

Dinamika Kendaraan Roda Rangkaian

Penggerak

v 𝜏veh 𝜏wh

Ftrak 𝜔wh 𝜔veh

TORSI KENDARAAN

rugi-rugi daya

DESAIN KONTROLER

DINAMIKA KENDARAAN

𝐹𝑎𝑎𝑎𝑎

𝐹𝑔

𝐹𝑎𝑎

𝐹𝑎𝑎

𝑥, 𝑣, 𝑎

𝐹𝑡𝑎𝑎𝑡

𝑚𝑎𝑒𝑒 × 𝑎 = 𝐹𝑡𝑎𝑎𝑡 − 𝐹𝑎𝑎 − 𝐹𝑎𝑎𝑎𝑎 − 𝐹𝑔

𝐹𝑡𝑎𝑎𝑡 = 𝑚𝑎𝑒𝑒 × 𝑎 + 𝐹𝑎𝑎 + 𝐹𝑎𝑎𝑎𝑎 + 𝐹𝑔

DESAIN KONTROLER

RODA

𝑟

𝐼𝑤𝑤

𝜏𝑤𝑤

𝐹𝑥

𝝉𝒘𝒘 = 𝑭𝒕𝒕𝒕𝒕 × 𝒕 + 𝑰𝒘𝒘 × 𝜶𝒘𝒘

DESAIN KONTROLER

RANGKAIAN PENGGERAK

Gearbox

Propeler Shaft

Torque Coupler

𝜔 𝑇

ICE Motor

Wheel

Final Drive

DIAGRAM BLOK SISTEM

RL VD DT FC ICE

B

EM

W

TC

Road Load Vehicle’s Dynamic Drivetrain

Torque Coupler

Fuzzy Controller Engine

Electric Motor

Battery

Wheel

DESAIN KONTROLER

DIAGRAM BLOK SIMULINK

DESAIN KONTROLER

Midwest Research Institute, National Renewable Energy Laboratory, 1998

PARAMETER KENDARAAN

No Parameter Nilai Satuan

1 Massa 1.350 kg

2 Area Depan 2 m2

3 Koefisien drag 0,335 -

4 Jarak roda 2,6 m

5 Radius roda 0,2820 m

6 Koefisien RR 0,009 -

Saturn SLI,1994, General Motor

DESAIN KONTROLER

KOMPONEN PENGGERAK

No Komponen Spesifikasi

1 Mesin Geo Metro 1.0L 41kW SI Engine

2 Motor Listrik Westinghouse 75kW AC Induction Motor

3 Baterai Hawker Genesis 12V 26Ah Valve Regulated Lead-Acid

4 Transmisi Manual 5-Speed Gear-Box

Midwest Research Institute, National Renewable Energy Laboratory, 1998

DESAIN KONTROLER

STRUKTUR KONTROLER

TORSI OPTIMAL

BATAS FUNGSI

FUZZY KONTROLER

𝜔𝑣

𝑇𝑣 SOC

𝑑 𝑇𝐸

+

−

DESAIN KONTROLER

RANGKAIAN EKIVALEN BATERAI

DESAIN KONTROLER

𝑉𝑎𝑡

+ 𝑉𝑎𝑒𝑒

−

𝑅𝑡𝑤𝑔

𝑅𝑑𝑑𝑒

𝐼𝑡𝑤𝑔

𝐼𝑑𝑑𝑒

DAERAH KERJA BATERAI

DESAIN KONTROLER

Virginia Tech

EFISIENSI MESIN

Optimal Torque

Optimisasi Multi-objektif

𝐽 = 𝑤1𝑓𝐹𝐹(𝜏) + 𝑤2𝑓𝐻𝐹(𝜏) + 𝑤3𝑓𝐹𝐶(𝜏) + 𝑤4𝑓𝑁𝐶𝑥(𝜏)

𝒘 = 𝟎.𝟕 𝟎.𝟎𝟎 𝟎.𝟐 𝟎.𝟎𝟎 DESAIN KONTROLER

HC = hidrokarbon CO = karbon monoksida Nox = nitrogen oksida

FUNGSI KEANGGOTAAN

𝑑 SOC

𝑇𝐸

DESAIN KONTROLER

DESAIN KONTROLER

Kecepatan (rpm)

Tors

i (N

m)

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

𝑇𝑎𝑜𝑡

𝑇𝑚𝑎𝑥

𝜔

BASIS ATURAN

BATERAI = VL

charge

ICE ICE

ICE ICE ICE

DESAIN KONTROLER

TE Topt − Tveh

NB NS Z P PB

SOC

VL VB VB B M M

L

M

H

VH

BASIS ATURAN

DESAIN KONTROLER

Kecepatan (rpm)

Tors

i (N

m)

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

𝑇𝑎𝑜𝑡

𝑇𝑚𝑎𝑥

𝜔

BASIS ATURAN

BATERAI = L

charge

ICE ICE

ICE ICE ICE

DESAIN KONTROLER

TE Topt − Tveh

NB NS Z P PB

SOC

VL VB VB B M M

L VB B M M M

M

H

VH

BASIS ATURAN

DESAIN KONTROLER

Kecepatan (rpm)

Tors

i (N

m)

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

𝑇𝑎𝑜𝑡

𝑇𝑚𝑎𝑥

𝜔

BASIS ATURAN

BATERAI = M

charge

ICE ICE

ICE ICE ICE

EM EM

DESAIN KONTROLER

TE Topt − Tveh

NB NS Z P PB

SOC

VL VB VB B M M

L VB B M M M

M H M M M S

H

VH

BASIS ATURAN

DESAIN KONTROLER

Kecepatan (rpm)

Tors

i (N

m)

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

𝑇𝑎𝑜𝑡

𝑇𝑚𝑎𝑥

𝜔

BASIS ATURAN

BATERAI = H

charge

ICE ICE ICE

EM EM

EM

ICE

DESAIN KONTROLER

TE Topt − Tveh

NB NS Z P PB

SOC

VL VB VB B M M

L VB B M M M

M H M M M S

H M M M S VS

VH

BASIS ATURAN

DESAIN KONTROLER

Kecepatan (rpm)

Tors

i (N

m)

0 1000 2000 3000 4000 5000 60000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

𝑇𝑎𝑜𝑡

𝑇𝑚𝑎𝑥

𝜔

BASIS ATURAN

BATERAI = VH

charge

ICE ICE ICE

EM EM

EM

EM

DESAIN KONTROLER

TE Topt − Tveh

NB NS Z P PB

SOC

VL VB VB B M M

L VB B M M M

M H M M M S

H M M M S VS

VH M M M VS VS

BASIS ATURAN

DRIVE CYCLE

Drive Cycle Kecepatan (mph) Jarak

Tempuh (miles) Rata-rata Maksimum

UDC 11,35 31,07 6,79

NEDC 20,64 74,56 6,79

EUDC 38,80 74,56 4,32

HASIL SI

MULASI

UDC = Urban Drive Cycle NEDC = New European Drive Cycle EUDC = Extra Urban Drive Cycle

STATE OF CHARGE

HASIL SI

MULASI

URBAN DRIVE CYCLE

STATE OF CHARGE

HASIL SI

MULASI

NEW EUROPEAN DRIVE CYCLE

STATE OF CHARGE

HASIL SI

MULASI

EXTRA URBAN DRIVE CYCLE

STATE OF CHARGE

HASIL SI

MULASI

Drive Cycle Kontroler SOC

UDC Parallel-Assist 0,651

Fuzzy 0,653

NEDC Parallel-Assist 0,636

Fuzzy 0,627

EUDC Parallel-Assist 0,662

Fuzzy 0,648

TABEL PERBANDINGAN

HASIL SI

MULASI

Drive Cycle Kontroler Fuel Economy (mpg)

Emisi (gpm)

HC CO NOx

NEDC Parallel-Assist 35,4 1,278 5,660 0,542 Fuzzy 46,6 1,188 6,197 0,697 Perubahan (%) +31,54 −7,04 +9,48 +28,59

UDC Parallel-Assist 39,6 0,553 2,889 0,315 Fuzzy 46,6 0,518 2,904 0,381 Perubahan (%) +17,67 −7,32 +0,51 +20,95

EUDC Parallel-Assist 47,8 0,859 3,706 0,691 Fuzzy 57,4 0,861 3,227 0,655 Perubahan (%) +20,08 +0,23 −12,92 −5,20

TABEL PERBANDINGAN

HASIL SI

MULASI

Drive Cycle Kontroler Fuel Economy (mpg)

Emisi (gpm)

HC CO NOx

NEDC Parallel-Assist 35,4 1,278 5,660 0,542 Fuzzy 46,6 1,188 6,197 0,697 Perubahan (%) +31,54 −7,04 +9,48 +28,59

UDC Parallel-Assist 39,6 0,553 2,889 0,315 Fuzzy 46,6 0,518 2,904 0,381 Perubahan (%) +17,67 −𝟕,32 +0,51 +20,95

EUDC Parallel-Assist 47,8 0,859 3,706 0,691 Fuzzy 57,4 0,861 3,227 0,655 Perubahan (%) +20,08 +0,23 −12,92 −5,20

HASIL SI

MULASI

DAERAH OPERASI MESIN URBAN DRIVE CYCLE

HASIL SI

MULASI

DAERAH OPERASI MESIN NEW EUROPEAN DRIVE CYCLE

HASIL SI

MULASI

DAERAH OPERASI MESIN EXTRA URBAN DRIVE CYCLE

KESI

MPULAN

Kontroler Fuzzy:

Dapat menjaga kapasitas baterai pada daerah efisien.

Mengurangi konsumsi bahan bakar.

Mengurangi emisi HC pada kecepatan rendah.

Mengurangi emisi HC pada kecepatan sedang.

Mengurangi emisi CO & NOx pada kecepatan tinggi.

TERIMA KASIH