Een verbeterde T–S fuzzy-regelaar voor energiemanagement van parallelle hybride voertuigen

Waarom slimmer gemaakte hybrides ertoe doen

Hybride auto’s beloven schoner rijden en lagere brandstofkosten door een verbrandingsmotor te combineren met een elektromotor. Om die belofte echt waar te maken, moet de auto voortdurend beslissen welke energiebron hoeveel werk levert. Dit artikel presenteert een nieuwe manier om die beslissingen in fracties van een seconde te nemen, zodat de motor vaker in zijn “sweet spot” draait, het brandstofverbruik daalt en de accu gezond blijft — allemaal zonder dure boordcomputers of gedetailleerde kennis van de toekomstige rijroute.

Het werk verdelen tussen motor en elektromotor

In een parallelle hybride kunnen zowel de verbrandingsmotor als de elektromotor de wielen aandrijven, afzonderlijk of samen. De kernuitdaging is een energiemanagementsysteem dat, moment na moment, bepaalt hoeveel koppel elk moet leveren. Veel eerdere benaderingen streven naar perfecte efficiëntie met zware optimalisatie- of leeralgoritmen, maar die kunnen traag, duur en moeilijk toepasbaar zijn in dagelijkse auto’s. De auteurs richten zich in plaats daarvan op een eenvoudigere, op regels gebaseerde regeling die online en in realtime kan draaien en toch slimme keuzes maakt over wie het werk doet.

Een regelboek gebaseerd op mensachtige redenering

De nieuwe regelaar is gebouwd op een type fuzzy-logica, een wiskundig raamwerk dat nabootst hoe mensen benaderende regels gebruiken, zoals “als de vraag laag is, geef de voorkeur aan de motor; als de vraag hoog is, roep de verbrandingsmotor op.” In tegenstelling tot eerdere fuzzy-systemen die meerdere ingangen nodig hadden — zoals snelheid, koppel en acculading — gebruikt dit ontwerp het motorvermogen als hoofdinput, met aparte behandeling van de laadstatus van de accu. Door zorgvuldig vier brede “zones” van bedrijfsvermogen te vormen, kan de regelaar afleiden wanneer de motor in zijn meest efficiënte gebied moet draaien en wanneer de elektromotor moet ingrijpen, zonder veel variabelen tegelijk te moeten afhandelen. Deze vermindering van ingangen verkort de benodigde berekeningen en verlaagt de hardware-eisen in de auto.

De motor in zijn sweet spot houden

Om de regelaar te bouwen, brengen de onderzoekers eerst in kaart hoe efficiënt de motor brandstof in beweging omzet bij vele snelheden en koppels. Deze kaart toont kleine eilanden waar de motor bijzonder efficiënt is en grote gebieden waar veel brandstof verloren gaat. De fuzzy-regels worden vervolgens zo afgestemd dat, wanneer mogelijk, het gevraagde wielvermogen wordt geleverd door de motor te laten werken binnen deze efficiënte eilanden. Als de bestuurder minder koppel vraagt dan de voorkeurwaarde van de motor, vormt de regelaar de vraag iets om zodat de motor toch efficiënt blijft draaien, waarbij de elektromotor het verschil oppikt of absorbeert. Wanneer de bestuurder meer koppel vraagt dan het efficiënte gebied kan leveren, staat de regelaar toe dat de motor zijn sweet spot verlaat, maar slechts zoveel als nodig is om het verkeer bij te houden.

De accu in balans houden tijdens realistische ritten

Het team test hun strategie op een gedetailleerd computermodel van een typische middenklasse hybride sedan, inclusief aerodynamische weerstand, rolweerstand, een lithium-ionaccu en een elektromotor die is gedimensioneerd voor dagelijks gebruik in plaats van racen. Ze rijden deze virtuele auto over een lange, aaneengestikte route die Europese, Amerikaanse en Londense stadsrijpatronen combineert, waarbij zowel stop-and-go straten als snellere snelwegen worden vastgelegd. De resultaten tonen aan dat de auto het doel-snelheidsprofiel nauw volgt, terwijl het koppel van motor en elektromotor hun referenties met zeer kleine fouten volgt. Belangrijk is dat het accuniveau aan het einde van de rit dicht bij het beginpeil blijft, wat aantoont dat brandstofbesparing niet wordt bereikt door stiekem de accu leeg te trekken.

Wat dit betekent voor toekomstige auto’s

Uiteindelijk verlaagt de voorgestelde fuzzy-regelaar het brandstofverbruik met ongeveer 3% vergeleken met een eerdere, al geavanceerde strategie, zonder extra rekenbelasting en terwijl de acculading behouden blijft. Omdat hij vertrouwt op eenvoudige regels in plaats van gedetailleerde voorspellingen van toekomstig verkeer, is hij eenvoudiger te implementeren in echte voertuigen met goedkope hardware. Voor bestuurders kan dit soort slim energiedelen betekenen dat hybrides goedkoper te bouwen zijn maar toch efficiënter op de weg, en zo een praktische stap vormen richting schoner vervoer zonder een volledige overstap naar volledig elektrische auto’s te vereisen.

Bronvermelding: Hokmabad, E.S., Rostami, N. & Sharifian, M.B.B. An improved T–S fuzzy controller for energy management of parallel hybrid vehicles. Sci Rep 16, 10428 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41457-8

Trefwoorden: hybride voertuigen, energiebalans, fuzzy-regeling, brandstofefficiëntie, elektrische aandrijflijn