Laddhybriders kostnadseffektivitet kan beräknas mer än tusen gånger snabbare

Laddhybridbilar har låg bränsleförbrukning men fler och dyrare delar än bilar med enbart förbränningsmotor. Inför tillverkningen måste den optimala kompromissen mellan kostnaderna räknas fram, något som hittills varit extremt tidskrävande. Nu har forskare vid Chalmers utvecklat en ny beräkningsmetod som minskar tidsåtgången dramatiskt.

Laddhybridbilar har lägre bränsleförbrukning tack vare kombinationen av elmotor och batteri. Istället ökar tillverkningskostnaden på grund av det större antalet komponenter.

Hur mycket bränsle som sparas måste beräknas från mycket långa körcykler, eftersom variationer i hur bilen körs och laddas olika dagar spelar stor roll för bränslebesparingen. Att analysera olika laddhybridbilars bränsleeffektivitet vid långa körcykler är extremt tidskrävande. En månads körning analyseras sekund för sekund och miljontals variabler beräknas.

Nu har en forskargrupp på Chalmers utvecklat en metod som gör det lätt och snabbt för ingenjörer att beräkna lägsta kostnad med hänsyn till både tillverkning och drift. Forskaren Mitra Pourabdollah redogör för metoden i sin doktorsavhandling.

– Driftskostnaden för en laddhybridbil beror av många olika saker, till exempel hur man kör, hur man laddar batteriet och hur långt man kör mellan varje laddning, berättar hon. Dessutom påverkar körvanorna hur stort batteri man behöver. Komponentpriser, olika batterityper och olika körvanor ger sammantaget en väldig mängd parametrar som har inverkan på den totala kostnaden.

Den nya lösning som Mitra Pourabdollah presenterar innebär att man använder sig av en så kallad konvex optimeringsalgoritm. Algoritmen fungerar som ett verktyg där man för in olika parametrar som kan påverka kostnaden för en laddhybridbil, och sedan snart ser effekten. Metoden innebär att denna del av konstruktionsprocessen nu kan gå tjugo gånger fortare. I extremfall kan beräkningar som skulle ta tusen timmar att genomföra klaras av på en halvtimma – närmare 2000 gånger snabbare än tidigare.

– När man sparar så mycket tid i detta led hinner man istället titta på andra aspekter på designen av drivlinan och få ett bredare perspektiv, tror Mitra Pourabdollah.

– Snabb återkoppling är avgörande för kreativt arbete, tillägger Anders Grauers, en av handledarna i projektet. Även om man bortser från extremfallen så innebär den nya metoden att man nu kan få svar på sina beräkningar inom samma arbetsdag. Det är en mycket stor vinst för den kreativa processen.

Mitra Pourabdollahs forskarkollegor Nikolce Murgovski och Lars Johannesson Mårdh kom först på idén att tillämpa konvex optimering på en komplex fordonsmodell. Man började med att utveckla en metod för laddhybridbussar. Därefter har Mitra Pourabdollah studerat hur metoden kan tillämpas på personbilar. Den grundläggande algoritmen är mycket flexibel – och rolig att arbeta med.

– Att hitta ett sätt att beskriva olika komponenter som passar för konvex optimering är precis som ett spel, berättar Mitra Pourabdollah. Metoden går att tillämpa inom många andra områden, till exempel inom aktiv säkerhet.

Bildtext: Den nya metoden kan användas för att beräkna kostnadseffektiviteten hos laddhybridbilar som exempelvis Volvo XC60 Plug-in Hybrid Concept. Bild: Volvo Car Group

Fakta om forskningen
Projektet ”Optimal design and operation of hybrid electric vehicles” har utförts på institutionen för Signaler och system, Chalmers Tekniska Högskola.

Mitra Pourabdollah försvarade nyligen sin avhandling ”Optimization of Plug-in Hybrid Electric Vehicles”. Hennes arbete finansierades av Energimyndigheten och Svenskt hybridfordonscentrum (SHC).

För mer information kontakta:
Mitra Pourabdollah, Chalmers, 0704-04 12 33, mitrapo@gmail.com