This paper proposes a novel compound-type hybrid energy storage system (HESS) that inherits the unique advantages of both battery/supercapacitor (SC) and the SC/battery HESSs for electric vehicles (EVs). Eight operation modes are designed to match this system. A mode control strategy is developed for this HESS on the basis of these modes, and five classes of operation modes are established to simplify this strategy. The mode control strategy focuses on high operating efficiency and high power output. Furthermore, the compound-type HESS is designed such that the SC is the main priority in braking energy absorption. Thus, this HESS can operate efficiently and extend battery life. Simulation results also show that the compound-type HESS can not only supply adequate power to the motor inverter but can also determine suitable operation modes in corresponding conditions. Experimental results demonstrate that this HESS can extend battery life as well. The overall efficiency of the compound-type HESS is higher than those of the battery/SC and the SC/battery HESSs.
This paper presents a new type of fuzzy logic-based power control strategy for fuel cell hybrid electric vehicles designed to improve their fuel economy while maintaining the battery's state of charge. Since fuel cell systems have inherent limitations, such as a slow response time and low fuel efficiency, especially in the low power region, a battery system is typically used to assist them. To maximize the advantages of this hybrid type of configuration, a power distribution control strategy is required for the two power sources: the fuel cell system and the battery system. The required fuel cell power is procured using fuzzy rules based on the vehicle driving status and the battery status. In order to show the validity and effectiveness of the proposed power control strategy, simulations are performed using a mid-size vehicle for three types of standard drive cycle. First, the fuzzy logic-based power control strategy is shown to improves the fuel economy compared with the static power control strategy. Second, the robustness of the proposed power control strategy is verified against several variations in system parameters.
In this paper, we first implement the simulation environment to investigate the efficient control method of a Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) system with battery. The subsystems of a FCEV including the fuel cell system, the electric motor (including the power electronics) and the tansmission (reduction gear), and the auxiliary power source (battery) are mathematically fomulated and coded using the Matlab/Simulink software. Some examples are given to show the capabilities of the modeled system and d a basic control strategy is examined for the economic energy distribution between the fuel cell and the auxiliary power source. It is illustrated by simulations that the actual vehicle velocity follows the given desired velocity pattern while both SOC control and power distribution control are being performed.
This paper presents a novel design of a fuzzy control strategy (FCS) based on torque distribution for parallel hybrid electric vehicles (HEVs). An empirical load-regulating vehicle operation strategy is developed on the basis of analysis of the components efficiency map data and the overall energy conversion efficiency. The aim of the strategy is to optimize the fuel economy and balance the battery state-of-charge (SOC), while satisfying the vehicle performance and drivability requirements. In order to accomplish this strategy, a fuzzy inference engine with a rule-base extracted from the empirical strategy is designed, which works as the kernel of a fuzzy torque distribution controller to determine the optimal distribution of the driver torque request between the engine and the motor. Simulation results reveal that compared with the conventional strategy which uses precise threshold parameters the proposed FCS improves fuel economy as well as maintains better battery SOC within its operation range.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.5B
no.4
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pp.399-404
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2005
In this paper, a hybrid photovoltaic fuel-cell generation system employing an electrolyzer for hydrogen generation and battery for storage purpose is designed and simulated. The system is applicable for remote areas or isolated DC loads. Control strategy has been considered to achieve permanent power supply to the load via the photovoltaic/battery or the fuel cell based on the power available from the sun. MATLAB and SIMULINK have been used for the simulation work. A sensitivity analysis is conducted for various load level based on availability of solar radiation.
This paper proposed an optimal operation strategy for a hybrid energy storage system (HESS) with a lithium-ion battery and lead-acid battery for mild hybrid electric vehicles (mild HEVs). The proposed mild HEV system is targeted to mount the electric motor and the battery to a conventional internal combustion engine vehicle. Because the proposed mild HEV includes the motor and energy storage device of small capacity, the system focuses on low system cost and small size. To overcome these limitations, it is necessary to use a lead acid battery which is used for a vehicle. Thus, it is possible to use more energy using HESS with a lithium battery and a lead storage battery. The HESS, which combines the lithium-ion battery and the secondary battery in parallel, can achieve better performance by using the two types of energy storage systems with different characteristics. However, the system requires an operation strategy because accurate and selective control of the batteries for each situation is necessary. In this paper, an optimal operation strategy is proposed considering characteristics of each energy storage system, state-of-charge (SOC), bidirectional converters, the desired output power, and driving conditions in the mild HEV system. The performance of the proposed system is evaluated through several case studies with respect to energy capacity, SOC, battery characteristic, and system efficiency.
This paper proposes a special power circuit topology and its corresponding control strategy for an energy recovery power accumulator battery pack testing system (PABPTS), which is particularly used in electric vehicles. Firstly, operation principle and related parameter design for the system are illustrated. Secondly, control strategy of the composite power converter for PABPTS is analyzed in detail. The improved scheme includes a high accuracy charge and discharge current closed loop. active power reference for the grid-side inverter is provided by the result of multiplication between battery pack terminal voltage and test current. Simulation and experimental results demonstrate that the proposed scheme could not only satisfy the requirements for PABPTS with wide-range current test, but also could recover the discharging energy to the power grid with high efficiency.
El-naggar, Mohammed Fathy;Elgammal, Adel Abdelaziz Abdelghany
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.2
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pp.742-751
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2018
Electric vehicles (EV) are emerging as the future transportation vehicle reflecting their potential safe environmental advantages. Vehicle to Grid (V2G) system describes the hybrid system in which the EV can communicate with the utility grid and the energy flows with insignificant effect between the utility grid and the EV. The paper presents an optimal power control and energy management strategy for Plug-In Electric Vehicle (PEV) charging stations using Wind-PV-FC-Battery renewable energy sources. The energy management optimization is structured and solved using Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) to determine and distribute at each time step the charging power among all accessible vehicles. The Model-Based Predictive (MPC) control strategy is used to plan PEV charging energy to increase the utilization of the wind, the FC and solar energy, decrease power taken from the power grid, and fulfil the charging power requirement of all vehicles. Desired features for EV battery chargers such as the near unity power factor with negligible harmonics for the ac source, well-regulated charging current for the battery, maximum output power, high efficiency, and high reliability are fully confirmed by the proposed solution.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.7
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pp.1169-1175
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2016
As an Increased penetration level of renewable resources has caused concerns about primary frequency response, an increase in BESS(Battery Energy Storage System) capacity has been expected because of its fast response to the disturbances in the power system. This paper proposes the Integrated Control Strategy of multiple BESS for effectively providing the primary frequency control in the bulk power systems by coordinating the response, SOC and its recovery of BESS. The proposed strategy prevents multiple BESS from providing exceeding response and keeps the balance between SOC of multiple BESS. In addition, It would recover the SOC of BESS efficiently. The effectiveness of the proposed strategy is verified through various case studies employing Korean power system.
Sun, Yuwei;Liu, Jiaomin;Li, Yonggang;Fu, Chao;Wang, Yi
Journal of Power Electronics
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v.17
no.6
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pp.1625-1636
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2017
A power electronic transformer (PET) based on the cascaded H-bridge (CHB) and the isolated bidirectional DC/DC converter (IBDC) is capable of accommodating a large scale battery energy storage system (BESS) in the medium-voltage grid, and is referred to as a power electronic transformer based battery energy storage system (PET-BESS). This paper investigates the PET-BESS and proposes a coordinative control strategy for it. In the proposed method, the CHB controls the power flow and the battery state-of-charge (SOC) balancing, while the IBDC maintains the dc-link voltages with feedforward implementation of the power reference and the switch status of the CHB. State-feedback and linear quadratic Riccati (LQR) methods have been adopted in the CHB to control the grid current, active power and reactive power. A hybrid PWM modulating method is utilized to achieve SOC balancing, where battery SOC sorting is involved. The feedforward path of the power reference and the CHB switch status substantially reduces the dc-link voltage fluctuations under dynamic power variations. The effectiveness of the proposed control has been verified both by simulation and experimental results. The performance of the PET-BESS under bidirectional power flow has been improved, and the battery SOC values have been adjusted to converge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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