Unidades propulsoras híbrido elétricas são uma alternativa em potencial para a redução do consumo de combustível e emissões de poluentes, quando empregadas em veículos de transporte público. A configuração híbrido elétrica de interesse é a série, na qual as fontes de potência, para o motor elétrico de tração, são compostas por um banco de baterias e uma unidade formada pela junção entre um motor à combustão interna e um gerador. Na presente Dissertação foi realizada a modelagem de um veículo elétrico híbrido série na qual diferentes estratégias de gerenciamento de potência foram investigadas. Dentre as estratégias de interesse, duas são fundamentadas em regras e a terceira em sistemas fuzzy. Resultados obtidos comprovaram que a fundamentada em sistemas fuzzy possibilita maior economia de combustível, permitindo que o motor à combustão interna forneça menos potência, face o emprego das baseadas em regras. Dessa forma, a utilização de sistemas fuzzy no gerenciamento de potência do veículo, permite o emprego de um motor à combustão menos potente, de menor custo, sem o comprometimento do desempenho do veículo. As simulações do presente modelo de veículo híbrido foram realizadas no ambiente Matlab/Simulink® 7.3.0. / Hybrid electric propulsion units are a potential alternative to the reduction of fuel consumption and pollutant emissions, when used in public transport vehicles. The electric hybrid configuration of interest is the series, in which the energy supplies to the traction electric motor are composed of batteries and a unit represented by the connection of an internal combustion engine and a generator. This Dissertation presents the modeling of a series hybrid electric vehicle in which different energy management strategies were investigated. Among the strategies of interest, two are based on rules and one on fuzzy systems. The obtained results proved that the strategy based on fuzzy systems improved the fuel economy, allowing the internal combustion engine to supply less power than the use of the strategies based on rules. Therefore, the use of fuzzy systems in the energy management of the vehicle allows for the adoption of a less potent and cheaper internal combustion engine, without compromising the vehicles performance. The simulations of the present model of the hybrid electric vehicle were performed in the Matlab/Simulink® 7.3.0 environment.

Unidades propulsoras híbrido elétricas são uma alternativa em potencial para a redução do consumo de combustível e emissões de poluentes, quando empregadas em veículos de transporte público. A configuração híbrido elétrica de interesse é a série, na qual as fontes de potência, para o motor elétrico de tração, são compostas por um banco de baterias e uma unidade formada pela junção entre um motor à combustão interna e um gerador. Na presente Dissertação foi realizada a modelagem de um veículo elétrico híbrido série na qual diferentes estratégias de gerenciamento de potência foram investigadas. Dentre as estratégias de interesse, duas são fundamentadas em regras e a terceira em sistemas fuzzy. Resultados obtidos comprovaram que a fundamentada em sistemas fuzzy possibilita maior economia de combustível, permitindo que o motor à combustão interna forneça menos potência, face o emprego das baseadas em regras. Dessa forma, a utilização de sistemas fuzzy no gerenciamento de potência do veículo, permite o emprego de um motor à combustão menos potente, de menor custo, sem o comprometimento do desempenho do veículo. As simulações do presente modelo de veículo híbrido foram realizadas no ambiente Matlab/Simulink® 7.3.0. / Hybrid electric propulsion units are a potential alternative to the reduction of fuel consumption and pollutant emissions, when used in public transport vehicles. The electric hybrid configuration of interest is the series, in which the energy supplies to the traction electric motor are composed of batteries and a unit represented by the connection of an internal combustion engine and a generator. This Dissertation presents the modeling of a series hybrid electric vehicle in which different energy management strategies were investigated. Among the strategies of interest, two are based on rules and one on fuzzy systems. The obtained results proved that the strategy based on fuzzy systems improved the fuel economy, allowing the internal combustion engine to supply less power than the use of the strategies based on rules. Therefore, the use of fuzzy systems in the energy management of the vehicle allows for the adoption of a less potent and cheaper internal combustion engine, without compromising the vehicles performance. The simulations of the present model of the hybrid electric vehicle were performed in the Matlab/Simulink® 7.3.0 environment.

O principal objetivo dos veículos híbridos é diminuir o consumo de combustível em relação a veículos convencionais. Para isso, existe a necessidade de realizar a integração dos diferentes sistemas do trem-de-força e coordenar o seu funcionamento através de estratégias de controle. Tais estratégias são desenvolvidas e simuladas em conjunto com um modelo computacional da planta do veículo antes de serem aplicadas em uma unidade de controle eletrônica. O presente estudo tem como objetivo analisar o gerenciamento de energia em um veículo híbrido elétrico não-plugin do tipo série-paralelo visando à diminuição de consumo de combustível. O método de otimização global é utilizado para encontrar as variáveis de controle que resultam no mínimo consumo de combustível em um determinado ciclo de condução. Na primeira etapa, um modelo computacional da planta do veículo e da estratégia de controle não-ótima são criados. Os resultados obtidos da simulação são então comparados com dados experimentais do veículo operando em dinamômetro de chassis. A seguir, o método de otimização global é aplicado ao modelo computacional utilizando programação dinâmica e tendo como objetivo a minimização do consumo de combustível total ao final do ciclo. Os resultados mostram considerável redução do consumo de combustível utilizando otimização global e tendo como variável de controle não só a razão de distribuição de torque mas também os pontos de operação do motor de combustão. Os modelos computacionais criados nesse trabalho são disponibilizados e podem ser usados para o estudo de diferentes estratégias de controle para veículos híbridos. / The main goal of hybrid electric vehicles is to decrease engine emission and fuel consumption levels. In order to realize this, one must perform the powertrain system integration and coordinate its operation through supervisory control strategies. These control strategies are developed in a simulation environment containing the plant model of the powertrain before they can be implemented in a real-time control unit. The goal of this work is to analyze the energy management strategy which minimizes the fuel consumption in a series-parallel non-plugin hybrid electric vehicle. Global optimization is used for finding the control variables that result in the minimum fuel consumption for a specific driving cycle. In a first stage, a computational model of vehicle plant and non-optimal control strategy are created. The results from the simulation are compared against experimental data from chassis dynamometer tests. Next, a global optimization strategy is applied using dynamic programming in order to minimize total fuel consumption at the end of the driving cycle. The results from the optimization show a considerable fuel consumption reduction having as control variables not only the torque-split strategy but also the engine operating points. As contribution from this work, the computational models are made available and can be used for analyzing different control strategies for hybrid vehicles.

O principal objetivo dos veículos híbridos é diminuir o consumo de combustível em relação a veículos convencionais. Para isso, existe a necessidade de realizar a integração dos diferentes sistemas do trem-de-força e coordenar o seu funcionamento através de estratégias de controle. Tais estratégias são desenvolvidas e simuladas em conjunto com um modelo computacional da planta do veículo antes de serem aplicadas em uma unidade de controle eletrônica. O presente estudo tem como objetivo analisar o gerenciamento de energia em um veículo híbrido elétrico não-plugin do tipo série-paralelo visando à diminuição de consumo de combustível. O método de otimização global é utilizado para encontrar as variáveis de controle que resultam no mínimo consumo de combustível em um determinado ciclo de condução. Na primeira etapa, um modelo computacional da planta do veículo e da estratégia de controle não-ótima são criados. Os resultados obtidos da simulação são então comparados com dados experimentais do veículo operando em dinamômetro de chassis. A seguir, o método de otimização global é aplicado ao modelo computacional utilizando programação dinâmica e tendo como objetivo a minimização do consumo de combustível total ao final do ciclo. Os resultados mostram considerável redução do consumo de combustível utilizando otimização global e tendo como variável de controle não só a razão de distribuição de torque mas também os pontos de operação do motor de combustão. Os modelos computacionais criados nesse trabalho são disponibilizados e podem ser usados para o estudo de diferentes estratégias de controle para veículos híbridos. / The main goal of hybrid electric vehicles is to decrease engine emission and fuel consumption levels. In order to realize this, one must perform the powertrain system integration and coordinate its operation through supervisory control strategies. These control strategies are developed in a simulation environment containing the plant model of the powertrain before they can be implemented in a real-time control unit. The goal of this work is to analyze the energy management strategy which minimizes the fuel consumption in a series-parallel non-plugin hybrid electric vehicle. Global optimization is used for finding the control variables that result in the minimum fuel consumption for a specific driving cycle. In a first stage, a computational model of vehicle plant and non-optimal control strategy are created. The results from the simulation are compared against experimental data from chassis dynamometer tests. Next, a global optimization strategy is applied using dynamic programming in order to minimize total fuel consumption at the end of the driving cycle. The results from the optimization show a considerable fuel consumption reduction having as control variables not only the torque-split strategy but also the engine operating points. As contribution from this work, the computational models are made available and can be used for analyzing different control strategies for hybrid vehicles.