Drive Cycle Simulations of Wheeled and Tracked HeavyDuty Electric Vehicle Powertrains

Heavy-duty electric vehicle applications are becoming more popular in transportation, construction,and military applications because of the emission targets of several countries. Therefore, to obtain anefficient and clean heavy-duty electric vehicle, simulation of the powertrain is performed accordingto various vehicle weights and drive types for the determination of vehicle performance. In this study,the drive cycle simulation of a heavy-duty electric vehicle is performed by Matlab/Simulink for bothwheeled and tracked drive alternatives. Battery power requirements and SOC (State of Charge)history are determined according to the drive cycle of HHDDT (Heavy Heavy-Duty Diesel Truck)Transient Mode and Cruise Mode for constant vehicle weight and battery capacity. On the other hand,the climbing potential of vehicles is calculated during the drive cycle. According to the results, therange of wheeled vehicle is found higher than that of the tracked versions, however, the climbingpotential of the tracked vehicle is found more advantageous than that of the wheeled type.

Tekerlekli ve Paletli Elektrikli Ağır Hizmet Aracı Tahrik Sisteminin Sürüş Çevrimi Simülasyonları

Ağır hizmet tipi elektrikli araç uygulamaları, birçok ülkenin emisyon hedefleri nedeniyle ulaşım, inşaat ve askeri uygulamalarda daha popüler hale geliyor. Bu nedenle, verimli ve temiz bir ağır hizmet elektrikli araç elde etmek için, araç performansının belirlenmesi için çeşitli araç ağırlıklarına ve tahrik tiplerine göre güç aktarma bileşenlerinin simülasyonu yapılır. Bu çalışmada, ağır hizmet tipi bir elektrikli aracın sürüş çevrimi simülasyonu, hem tekerlekli hem de paletli tahrik alternatifleri için Matlab/Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Batarya gücü gereksinimleri ve SOC (Şarj Durumu) geçmişi, sabit araç ağırlığı ve batarya kapasitesi için HHDDT (Ağır Ağır Hizmet Dizel Kamyon) Geçici Modu ve Seyir Modunun sürüş döngüsüne göre belirlenir. Öte yandan, sürüş çevrimi sırasında araçların yokuş çıkma kabiliyeti hesaplanır. Sonuçlara göre tekerlekli tipteki aracın menzili paletli tiptekine göre daha yüksek bulunurken, paletli aracın yokuş çıkma kabliyeti tekerlekli tipe göre daha avantajlı bulunmuştur.

___

[1] Khalil, G. 2009. Challenges of hybrid electric vehicles for military applications. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, 7-10 September, Dearborn, MI, USA , 1-3.

[2] Feng, Y., Dong, Z., Yang, J., & Cheng, R. 2016. Performance modeling and cost-benefit analysis of hybrid electric mining trucks. 12th IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA), 29-31 August, Auckland, New Zealand, 1-6.

[3] Verbruggen, F. J., Rangarajan, V., & Hofman, T. 2019. Powertrain design optimization for a battery electric heavy-duty truck. American Control Conference (ACC), 10-12 July, Philadelphia, PA, USA, 1488-1493.

[4] Hohl, G. H. 2007. Military terrain vehicles, Journal of Terramechanics, Volume 44, Issue 1, p. 23-34. DOI: 10.1016/j.jterra.2006.01.003

[5] Kast, J., Vijayagopal, R., Gangloff Jr, J. J., & Marcinkoski, J. 2017. Clean commercial transportation: Medium and heavy duty fuel cell electric trucks, International Journal of Hydrogen Energy, Volume. 42, Issue. 7, p. 4508-4517. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2016.12.129.

[6] Awadallah, M., Tawadros, P., Walker, P., & Zhang, N. 2017. Dynamic modelling and simulation of a manual transmission based mild hybrid vehicle, Mechanism and Machine Theory, Volume. 112, p. 218-239. DOI:10.1016/j.mechmachtheory.2017.02.011

[7] Mashadi, B., and Crolla, D. 2012. 1st edition. Vehicle powertrain systems. Wiley, 115p.

[8] Mężyk, A., Czapla, T., & Klein, W. 2009. Hybrid drive application for high-speed tracked vehicle, Journal of KONES, Volume. 16, p. 341-349.

[9] Mallon, K. R., Assadian, F., & Fu, B. 2017. Analysis of on-board photovoltaics for a battery electric bus and their impact on battery lifespan, Energies, Volume. 10, Issue. 7, p.943. DOI: 10.3390/en10070943

[10] Bekker, M. G. 1956. Theory of Land Locomotion. University of Michigan Press. Ann Arbor, 530p.

[11] Wong, J. Y., & Chiang, C. F. 2001. A general theory for skid steering of tracked vehicles on firm ground. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, Volume. 215, Issue. 3, p.343-355. DOI: 10.1243/0954407011525683

[12] Wong, J. Y. 2008. Theory of ground vehicles. 4th, completely revised and enlarged edition. John Wiley & Sons, 560p.

[13] Kitano, M., and M. Kuma, 1977. An analysis of horizontal plane motion of tracked vehicles. Journal of terramechanics. Volume. 14, Issue. 4, p.211-225. DOI: 10.1016/0022-4898(77)90035-0

[14] Muralidhar, N., Himabindu, M., & Ravikrishna, R. V. 2018. Modeling of a hybrid electric heavy duty vehicle to assess energy recovery using a thermoelectric generator. Energy, 148, 1046-1059. DOI: 10.1016/j.energy.2018.02.023

[15] Kim, D. M., Benoliel, P., Kim, D. K., Lee, T. H., Park, J. W., & Hong, J. P. 2019. Framework development of series hybrid powertrain design for heavy-duty vehicle considering driving conditions. IEEE Transactions on Vehicular Technology, Volume. 68(7), p. 6468-6480. DOI: 10.1109/TVT.2019.2914868

[16] Roth, D., Habermehl, C., Jacobs, G., Neumann, S., Juretzki, B., & Bayer, D. 2021. Optimization-based Component Sizing Method for Electrified HeavyDuty Powertrain Concepts. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume. 1097, No. 1, p. 012002). DOI: 10.1088/1757-899X/1097/1/012002

[17] Karaoğlan, M. U., Kuralay, N. S., & Colpan, C. O. 2019. The effect of gear ratıos on the exhaust emıssıons and fuel consumptıon of a parallel hybrid vehicle powertrain. Journal of Cleaner Production, 210, 1033-1041. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.11.065

[18] Gautam, M., Clark, N., Riddle, W., Nine, R., Wayne, W. S., Maldonado, H., & Carlock, M. 2002. Development and initial use of a heavy-duty diesel truck test schedule for emissions characterization. SAE Transactions, Volume. 111, p. 812-824. DOI: 10.4271/2002-01-1753

[19] Karaoğlan, M. U., & Kuralay, N. S. 2014. PEM YAKIT HÜCRESİ MODELİ. Engineer & the Machinery Magazine, Volume. 55, Issue. 657, p.51-58.
Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-9304
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 1999
  • Yayıncı: Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Pirina’nın Bitümün Fiziksel ve Mikroyapısal Özellikleri Üzerindeki Etkisi

Tacettin GEÇKİL, Ceren Beyza İNCE, Semih İSSİ

Küçük Menderes Nehri Havzasında Alıcı Ortam Bazlı Deşarj Limitlerinin Belirlenebilmesi İçin Nehir Alıcı Ortamında Tespit Edilen Öncelikli Maddeler ve Belirli Kirleticiler Açısından Değerlendirilmesi

Selma AYAZ, Mehmet DİLAVER

Elektrokimyasal Su Dezenfeksiyonunda Elektrot Tipinin Bakteri Arıtımı ile Klor ve Radikal Üretimine Etkisi

Emine Esra GEREK, Ayşe Tansu KOPARAL, Ali Savaş KOPARAL

Ozonlama Proses Şartlarının Elastansız Denim Kumaşların Yumuşaklık ve Mukavemet Özelliklerine Etkisinin İrdelenmesi

Belkıs ZERVENT ÜNAL, Ayşe KÜÇÜK

Raylı Sistem İstasyon Yeri Belirleme Problemi İçin Küme Kapsama ve Alternatif Servis Seviyeli P-Medyan Modelleriyle Çözüm Arayışı: Gebze-Darıca Metro Hattı Uygulaması

Selin SONER KARA, Gökhan YURDAKUL

Compressive Strength Prediction of Ferrochrome Slag Based Geopolymer Concretes Produced Under Different Curing Conditions by Using Prediction Methods

Yaşar KALKAN, Mehmet Burhan KARAKOÇ, Ahmet ÖZCAN

Drive Cycle Simulations of Wheeled and Tracked HeavyDuty Electric Vehicle Powertrains

Eda ALPASLAN, MUSTAFA UMUT KARAOĞLAN, Can ÇOLPAN

Mineralleştirici ilavesinin Vanadyum-zirkon seramik pigment özelliklerine etkisinin incelenmesi

Belgin TANIŞAN

Ulubey (Uşak) Beyaz Mermerlerinin Fiziko-Mekanik, Kimyasal ve Mineralojik-Petrografik Özelliklerinin Araştırılması

Haluk ÇELİK, Ayşe ALPEREN, Metin BAĞCI

Tekerlekli ve Paletli Elektrikli Ağır Hizmet Aracı Tahrik Sisteminin Sürüş Çevrimi Simülasyonları

Mustafa Umut Karaoğlan, Eda Alpaslan, C. Özgür Colpan