Paralel hibrit araçların enerji yönetimi için geliştirilmiş bir T–S bulanık denetleyici

Neden daha akıllı hibritler önemli

Hibrit otomobiller, benzinli bir motoru elektrikli bir motorla birleştirerek daha temiz sürüş ve düşük yakıt giderleri vaat eder. Ancak bu vaadi gerçekten yerine getirebilmesi için araç, hangi güç kaynağının ne kadar iş yapacağını sürekli olarak belirlemek zorundadır. Bu makale, motorun daha sık ‘‘verimli bölgesinde’’ çalışmasını sağlayacak, yakıt tüketimini düşürecek ve akünün sağlığını koruyacak şekilde bu ani kararları alma konusunda yeni bir yöntem sunar—üstelik pahalı yerleşik bilgisayarlara veya gelecekteki sürüş rotasına dair ayrıntılı bilgiye ihtiyaç duymadan.

Motor ile elektrikli motor arasında işi paylaşmak

Paralel bir hibritte hem motor hem de elektrikli motor tekerlekleri ya ayrı ayrı ya da birlikte tahrik edebilir. Temel zorluk, her an için her birinin ne kadar tork sağlaması gerektiğine karar veren bir enerji yönetimi sistemidir. Geçmişteki birçok yaklaşımdan bazıları mükemmel verimliliği ağır optimizasyon veya öğrenme algoritmalarıyla kovalamıştır, ancak bunlar yavaş, maliyetli olabilir ve günlük araçlara uygulanması güçtür. Yazarlar bunun yerine çevrimiçi ve gerçek zamanlı çalışabilecek, daha basit kural tabanlı bir denetime odaklanır; bu kontrol hâlâ kimin ne kadar iş yapacağı konusunda akıllı seçimler yapar.

İnsana benzer akıl yürütmeye dayanan bir kural kitabı

Yeni denetleyici, bulanık mantığın bir türü üzerine kuruludur; bu, ‘‘talep düşükse motoru tercih et; talep yüksekse motora başvur’’ gibi yaklaşık kuralları nasıl kullandığımızı taklit eden matematiksel bir çerçevedir. Hız, tork ve akü şarjı gibi birden çok giriş gereken önceki bulanık sistemlerin aksine, bu tasarım ana girdi olarak motor gücünü kullanır ve akünün şarj durumunu ayrı ele alır. Dört geniş çalışma ‘‘bölgesini’’ dikkatlice şekillendirerek denetleyici, birçok değişkeni aynı anda yönetmeden motorun ne zaman en verimli bölgede çalışması gerektiğini ve ne zaman elektrikli motorun devreye gireceğini çıkarabilir. Bu girişlerin azaltılması hesaplama miktarını düşürür ve araç içindeki donanım gereksinimlerini hafifletir.

Motoru verimli bölgesinde tutmak

Denetleyiciyi oluşturmak için araştırmacılar önce motorun farklı hız ve tork değerlerinde yakıtı harekete çevirme verimliliğini haritalar. Bu harita, motorun özellikle verimli olduğu küçük adacıkları ve yakıt israf ettiği geniş alanları gösterir. Bulanık kurallar daha sonra, mümkün olduğunda, istenen tekerlek gücünün motorun bu verimli adacıklarında çalıştırılarak karşılanması için ayarlanır. Sürücü motorun tercih edilen değerinden daha az tork isterse, denetleyici talebi hafifçe yeniden şekillendirir ki motor hâlâ verimli çalışsın; farkı elektrikli motor ya tamamlar ya da geri kazanır. Sürücü verimli bölgenin sağlayabileceğinden daha fazla tork talep ederse, denetleyici motorun verimli bölgeden çıkmasına izin verir ama trafiğe ayak uydurmak için gereken kadarla sınırlı tutar.

Gerçek sürüşleri izlerken aküyü dengelemek

Ekip stratejilerini, aerodinamik sürüklenme, yuvarlanma direnci, lityum-iyon akü ve günlük kullanım için boyutlandırılmış bir elektrikli motor da dahil olmak üzere tipik bir orta sınıf sedan hibriti ayrıntılı bir bilgisayar modelinde test eder. Bu sanal aracı Avrupa, Amerika ve Londra kent sürüş desenlerini birleştiren uzun, birleştirilmiş bir rota boyunca sürerler; hem dur-kalk şehir yollarını hem de daha hızlı otoyolları yakalar. Sonuçlar, aracın hedef hız profilini yakından takip ettiğini ve motor ile elektrikli motorun torkunun referanslarını çok küçük hatalarla izlediğini gösterir. Önemli olarak, sürüşün sonunda akünün şarj seviyesi başlangıç seviyesine yakın kalır; bu da yakıt tasarrufunun aküyü sessizce boşaltarak sağlanmadığını kanıtlar.

Gelecekteki otomobiller için ne anlama geliyor

Sonuç olarak, önerilen bulanık denetleyici, ek hesaplama yükü getirmeden ve akü şarjını korurken, daha önceki ve zaten gelişmiş bir stratejiye kıyasla yakıt tüketimini yaklaşık %3 oranında azaltır. Gelecekteki trafiğin ayrıntılı tahminlerine değil basit kurallara dayandığı için, düşük maliyetli donanımlarla gerçek araçlara uygulaması daha kolaydır. Sürücüler için bu tür akıllı enerji paylaşımı, inşa edilmesi daha ucuz ama yolda daha verimli hibritler anlamına gelebilir; tam elektrikli araçlara tamamen geçiş gerektirmeden daha temiz ulaşım için pratik bir adım oluşturur.

Atıf: 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

Anahtar kelimeler: hibrit araçlar, enerji yönetimi, bulanık kontrol, yakıt verimliliği, elektrikli aktarım