Optimization of Hybrid Power Trains by Mechanistic System Simulations Optimisation de groupes motopropulseurs électriques hybrides par simulation du système mécanique

Abstract

The paper presents a mechanistic system level simulation model for mode/big hybrid and conventional vehicle topologies. The paper addresses the Dynamic interaction between different domains: internal combustion engine. exhaust after treatment devices, electric components. mechanical drive train. cooling circuit system and corresponding control units. To achieve a good ratio between accuracy. predictability and computational speed of the model an innovative time domain decoupling is presented, which is based on applying domain specific integration steps to ditferent domains and subsequent consistent cross-domain coupling ol’thefluxes. In addition, a computationally efficient frunieveork for transporting active and passive gaseous species is introduced to combine computational efficiency with the need for modeling pollutant transport in the gas path. The applicability and versatility of the mechanistic system level simulations model is presented through analyses of transient phenomena caused by the high interdependency of the sub-systems, i.e. domains. Results of a hyt’hrid vehicle are compared to results of a conventional vehicle to highlight differences in operating regimes of partiular components that are inherent to particular poster train topology. L’article présente un modèle de simulation au niveau mécanique destiné à la modélisation de topologies de véhicules hydrides et conventionnels. L’article décrit l’interaction dynamique entre différents domaines : moteur à combustion interne, dispositifs de post-traitement d’échappement, composants électriques, chaîne cinématique mécanique, circuit de refroidissement et les unités de contrôle correspondantes. Afin d’obtenir un rapport correct entre précision, prévisibilité et vitesse de calculs du modèle, un découplage innovant du domaine temporel est présenté, lequel est basé sur l’application à différents domaines, d’étapes d’intégration spécifiques au domaine et sur un couplage inter-domaines cohérent ultérieur des flux. En outre, une structure de calculs efficace permettant la simulation du transport d’espèces gazeuses actives et passives est introduite de manière à combiner l’efficacité des calculs à la nécessité d’une modélisation du transport des polluants clans le circuit des gaz. L’applicabilité et la versatilité du modèle de simulation au niveau mécanique sont présentées au moyen d’analyses des phénomènes transitoires provoqués par l’interdépendance élevée des sous-systèmes, c’est-à-dire les domaines. Les résultats obtenus pour les véhicules hybrides sont comparés â ceux obtenus pour les véhicules conventionnels afin de mettre l’accent sur les différences des régimes opératoires de composants particuliers inhérents à une topologie particulière du groupe motopropulseur.