Gestione energetica con fattore moltiplicativo K

Figura 6.11: Interfaccia grafica modello in Matlab - Simulink, rappresentante il controllore modificato col

fattore della FC e del sistema di accumulo, dove viene eseguito il calcolo della corrente di riferimento

Nella figura precedente si può notare come sia rappresentata la funzione K della nuova gestione energetica. In simulink il blocco look up-table, permette di rappresentare una matrice avente come dati in ingresso, i parametri desiderati, sotto forma di due vettori riga e colonna. In questo caso i due vettori sono rappresentati dai parametri del SOC e della IED,

i cui valori, variando in base al profilo di velocità imposto durante le simulazioni, vengono corretti proprio dal valore che si fa corrispondere al coefficiente K all’interno della matrice della look up table. I valori così assegnati al k, moltiplicano istantaneamente la corrente filtrata calcolata dall’altro ramo del modello come indicato in figura, facendo in modo che tale quantità di corrente sia tale da far rimanere il SOC il più a lungo possibile all’interno della fascia 0.3÷0.8 e cercando di evitare le zone estreme. Facendo in questo modo si ha la sicurezza che ci si trovi sempre in condizioni tali da affrontare qualsiasi richiesta di corrente da parte dell’azionamento, mantenendo la possibilità di recupero in frenata.

Irif_in 1 product 3 produc t 2 produc t 1 product filtro 1 tf. s+1 SOC SOC o - u Rate Limiter Prif_o ut f (u) P< Pmax Look up Table (2 -D) Integrato r 1 1/s Integrator 1/s Imax (T) f(u) I <Imax Goto15 SOCnimh Gain5 -K- Gain4 K- Gain1 - K- Funzione K Ia Tfc Icp 4 Itot 3 Inimh 2 Vnimh 1

Calcolo della corrente di riferimento da erog are,in base al

SOC ed alla Ia

Rappresentazione del fattore moltiplicativo K Calcolo valore filtrato della corrente

1) Prova con profilo ECE15-EUDC

Come per la gestione a filtro di potenza, anche per questa nuova gestione si è utilizzato il profilo ECE15EUDC:

Figura 6.12: Profilo di velocità ECE15EUDC

2) Prova con profilo MICROCICLO URBANO

Diversamente invece dalla gestione a filtro di potenza, per quella con il K moltiplicativo, si è utilizzato anche un profilo di velocità che presenta due rampe di accelerazione e decelerazione. Utilizzando questo profilo ed eseguendo una serie di prove, si è potuto confrontare gli andamenti delle grandezze più significative e verificare che le ipotesi fatte ed attese riguardo consumi e prestazioni, sono realistiche.

Questo profilo è stato scelto appositamente per questa gestione, come ulteriore conferma della sua validità e correttezza. A questo riguardo, poteva essere scelto un profilo di altra forma e caratteristica. 0 200 400 600 800 1000 1200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tempo [s] V e lo c it à [ m /s ]

Figura 6.13: Profilo di velocità MICROCICLO URBANO

6.4 Risultati

Dalle simulazioni fatte con i vari profili di velocità, è stato confermato che la nuova gestione delle potenze di stack e batteria è corretta e comporta una migliore distribuzione della potenza, dei consumi ed un migliore sfruttamento della batteria.

I profili utilizzati sono stati scelti l’ECE15EUDC per avere un paragone diretto con la precedente gestione, il profilo chiamato MICROCICLO URBANO per avere una conferma ulteriore di quello che era già stato studiato, e quello a VELOCITA’ COSTANTE per poter calcolare l’autonomia del veicolo.

Per semplicità si riportano alcuni grafici, che fanno capire meglioi risultati ottenuti.

• MICROCICLO URBANO-CONSUMO DI IDROGENO [g]

Per quanto riguarda il consumo di idrogeno si può effettuare un confronto diretto tra le due gestioni. Si può notare che, mentre nella fascia centrale del livello dello stato di carica (0,3÷0,8), gli andamenti sono pressoché coincidenti come ci aspettavamo, dal momento che in tale fascia del SOC, la funzione K è calibrata con un valore pari ad 1: ciò significa che dà in risposta una corrente risultante pari proprio a quello filtrato, uguale nelle due gestioni, invece nelle fasce estreme per SOC alti e bassi, il consumo è diverso, come ci si può aspettare in base alle considerazioni fatte.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tempo [s] V e lo c it à [ m /s ] Microciclo urbano

A bassi SOC, dal momento che la batteria non è in grado di erogare sufficiente energia ed anzi avendo bisogno di essere ricaricata, la propulsione è determinata principalmente dallo stack: è giusto perciò aspettarsi un consumo più elevato di idrogeno rispetto alla gestione precedente, dove non veniva considerata la possibilità di sfruttare solamente lo stack, a questi livelli di SOC, sia per la propulsione che per la ricarica. Analogamente per alti valori di SOC, si ha la situazione inversa: dal momento che la batteria è molto carica, si vuole sfruttarla sia per la propulsione, sia per l’utilizzo in sé della batteria, sia perché così si ha un’alta probabilità che in caso di frenatura, sia pronta per un riaccumulo di energia, essendosi in parte scaricata per la propulsione. I consumi di idrogeno infatti sono così più bassi, dato che lo stack eroga meno corrente, almeno fino a che la batteria o non ritorna nella sua fascia di funzionamento principale o non ci sia bisogno di un aumento repentino della potenza: in questo caso lo stack inizierebbe ad erogare più corrente e potenza.

Figura 6.15 Andamenti massa di idrogeno consumato-MICROCICLO URBANO per SOCo=0.2

Figura 6.17Andamenti massa di idrogeno consumato-MICROCICLO URBANO per SOCo=0.6

Figura 6.19 Andamenti massa di idrogeno consumato-MICROCICLO URBANO per SOCo=0.9

• MICROCICLO URBANO - ANDAMENTO SOC

Come per il consumo della massa di idrogeno, anche per la variazione dell’andamento del SOC di batteria ci aspettiamo un andamento pressoché uguale, tra le due gestioni, nella fascia centrale 0.3÷0.8, come infatti dimostrano i grafici seguenti. Nella fasce estreme invece gli andamenti saranno differenti dato il diverso utilizzo della batteria. Per SOC bassi infatti, si vede che il livello di carica della batteria cresce in accordo del fatto che lo stack, oltre ad erogare corrente per la propulsione del veicolo, sta anche ricaricandola. Al contrario invece per SOC alti, dato che è la batteria che ha il compito di erogare corrente, il SOC diminuirà. Questa condizione chiaramente rimarrà tale fino a quando non ci sarà un eventuale recupero in frenatura o un brusco aumento di corrente, dovuta per esempio, ad un aumento di velocità o di pendenza stradale.

Figura 6.10 Andamenti SOC-MICROCICLO URBANO per SOCo=0.15

Figura 6.22 Andamenti SOC-MICROCICLO URBANO per SOCo=0.3

Figura6.23 Andamenti SOC-MICROCICLO URBANO per SOCo=0.8

Capitolo 7