T E L K O M N I K A ,   V o l . 9 ,   N o . 2 ,   A u g u s t   2 0 1 1 ,   p p .   3 5 7 ~ 3 6 4   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           3 5 7       R e c e i v e d   A p r i l   2 8 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   J u n e   5 th ,   2 0 1 1 ;   A c c e p t e d   J u n e   9 th ,   2 0 1 1   A   P a r a l l e l   E n e r g y - S h a r i n g   C o n t r o l   S t r a t e g y   f o r   F u e l   C e l l   H y b r i d   V e h i c l e         J e n n   H w a   W o n g * ¹ ,   T o l e   S u t i k n o 2 ,   N i k   R u m z i   N i k   I d r i s 3 ,   M a k b u l   A n w a r i 4   ¹   ³ D e p t .   o f   E n e r g y   C o n v e r s i o n ,   F K E ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M a l a y s i a ,   J o h o r ,   M a l a y s i a   2 D e p t .   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t a s   A h m a d   D a h l a n ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e s i a     4 D e p t .   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   o f   U m m   A l - Q u r a ,   M a k k a h ,   S a u d i   A r a b i a .   e - m a i l : w o n g _ j e n n h w a @ y a h o o . c o m * ,   T e l . :   + 6 0 1 2 9 6 0 8 2 4 8       A b s t r a k   M a k a l a h   i n i   m e n g h a d i r k a n   s t r a t e g i   k e n d a l i   b e r b a g i - e n e r g i   p a r a l l e l   u n t u k   a p l i k a s i   k e n d a r a a n   h i b r i d a   f u e l   c e l l   ( F C H V) .   C a t u d a y a   h i b r i d a   t e r d i r i   d a r i   p e m b a n g k i t   f u e l   c e l l   ( F C )   d a n   u n i t   p e n y i m p a n g   e n e r g y   ( ESU )   y a n g   m e n g k o m b i n a s i k a n   m o d u l   b a t e r a i   d a n   k a p a s i t o r   u l t r a .   Bu s   a r u s   D C   d i g u n a k a n   u n t u k   a n t a r   m u k a   a n t a r a   c a t u d a y a   d a n   s i s t e m   p e n d o r o n g   k e n d a r a a n   e l e k t r i k   ( EV) .   C a t u d a y a   d a n   s i s t e m   p e n d o r o n g   i n i   d i k o n e k s i k a n   k e   b u s   D C   k o n v e r s i   e l e k t r o n i k a   d a y a .   T e r d a p a t   e n a m   k a l a n g   k e n d a l i   d i d e s a i n   p a d a   s i s t e m   s u p e r v i s i   u n t u k   m e n g a t u r   t e g a n g a n   b u s   D C ,   m e n g e n d a l i k a n   a l i r a n   a r u s   l i s t r i k   d a n   p a d a   w a k t u   y a n g   s a m a   m e m o n i t o r   k o n d i s i   p e n g i s i a n   d a r i   m a s i n g - m a s i n g   p i r a n t i   p e n y i m p a n   e n e r g i .   Pe n g e n d a l i   p r o p o s i o n a l   i n t e g r a l   ( PI )   d i t e r a p k a n   u n t u k   m e n g a t u r   k e l u a r a n   d a r i   t i a p - t i a p   k a l a n g   k e n d a l i   m e n g a c u   k e p a d a   s i n y a l   r e f e r e n s i n y a .   Si s t e m   k e n d a l i   e n e r g y   y a n g   d i u s u l k a n   d i s i m u l a s i k a n   p a d a   l i n g k u n g a n   M AT L AB/ Si m u l i n k .   H a s i l   p e n e l i t i a n   m e n g i n d i k a s i k a n   b a h w a   s i s t e m   k e n d a l i   b e r b a g i - e n e r g i   p a r a l e l   y a n g   d i u s u l k a n   m a m p u   m e n y e d i a k a n   t a n g g a p a n   k e n d a r a a n   h i b r i d a   y a n g   p r a k t i s   t e r h a d a p   t a n g g a p a n   t r a k s i   k e n d a r a a n   e l e k t r i k   d a n   p a d a   w a k t u   y a n g   s a m a   m a m p u   m e n g h i n d a r k a n   F C   d a n   b a t e r a i   d a r i   b e b a n   l e b i h .     K a t a   k u n c i :   b a t e r a i ,   f u e l   c e l l ,   k a p a c i t o r   u l t r a ,   k e n d a r a a n   e l e k t r i k ,   s u m b e r   h i b r i d a       A b s t r a c t   T h i s   p a p e r   p r e s e n t s   a   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   c o n t r o l   s t r a t e g y   f o r   t h e   a p p l i c a t i o n   o f   f u e l   c e l l   h y b r i d   v e h i c l e s   ( F C H Vs ) .   T h e   h y b r i d   s o u r c e   d i s c u s s e d   c o n s i s t s   o f   a   f u e l   c e l l s   ( F C s )   g e n e r a t o r   a n d   e n e r g y   s t o r a g e   u n i t s   ( ESU s )   w h i c h   c o m p o s e d   b y   t h e   b a t t e r y   a n d   u l t r a c a p a c i t o r   ( U C )   m o d u l e s .   d i r e c t   c u r r e n t   ( D C )   b u s   i s   u s e d   t o   i n t e r f a c e   b e t w e e n   t h e   e n e r g y   s o u r c e s   a n d   t h e   e l e c t r i c   v e h i c l e s   ( EV)   p r o p u l s i o n   s y s t e m   ( l o a d s ) .   En e r g y   s o u r c e s   a r e   c o n n e c t e d   t o   t h e   D C   b u s   u s i n g   o f   p o w e r   e l e c t r o n i c s   c o n v e r t e r s .   t o t a l   o f   s i x   c o n t r o l   l o o p s   a r e   d e s i g n e d   i n   t h e   s u p e r v i s o r y   s y s t e m   i n   o r d e r   t o   r e g u l a t e   t h e   D C   b u s   v o l t a g e ,   c o n t r o l   o f   c u r r e n t   f l o w   a n d   t o   m o n i t o r   t h e   s t a t e   o f   c h a r g e   ( SO C )   o f   e a c h   e n e r g y   s t o r a g e   d e v i c e   a t   t h e   s a m e   t i m e .   Pr o p o r t i o n a l   p l u s   i n t e g r a l   ( PI )   c o n t r o l l e r s   a r e   e m p l o y e d   t o   r e g u l a t e   t h e   o u t p u t   f r o m   e a c h   c o n t r o l   l o o p   r e f e r r i n g   t o   t h e i r   r e f e r e n c e   s i g n a l s .   T h e   p r o p o s e d   e n e r g y   c o n t r o l   s y s t e m   i s   s i m u l a t e d   i n   M AT L AB/ Si m u l i n k   e n v i r o n m e n t .   R e s u l t s   i n d i c a t e d   t h a t   t h e   p r o p o s e d   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   c o n t r o l   s y s t e m   i s   c a p a b l e   t o   p r o v i d e   a   p r a c t i c a l   h y b r i d   v e h i c l e   i n   r e s p o n d   t o   t h e   v e h i c l e   t r a c t i o n   r e s p o n s e   a n d   a v o i d s   t h e   F C   a n d   b a t t e r y   f r o m   o v e r s t r e s s e d   a t   t h e   s a m e   t i m e .       K e y w o r d s :   b a t t e r y ,   f u e l   c e l l ,   h y b r i d   s o u r c e ,   h y b r i d   v e h i c l e ,   u l t r a c a p a c i t o r       1 .     I n t r o d u c t i o n   W i t h   t h e   e s c a l a t i n g   n u m b e r   o f   v e h i c l e s   o n   r o a d ,   e n e r g y   s h o r t a g e   a n d   e n v i r o n m e n t a l   c o n c e r n ,   l o t s   o f   r e s e a r c h   a n d   d e v e l o p m e n t   h a v e   b e e n   c o n d u c t e d   t o   e x p l o r e   f o r   o t h e r   a l t e r n a t i v e   e n e r g y   s o u r c e s   i n   r e p l a c i n g   t h e   f o s s i l   f u e l   i n   v e h i c u l a r   a p p l i c a t i o n .   T h e   F C   h a s   b e e n   w i d e l y   c o n s i d e r e d   a s   o n e   o f   t h e   m o s t   p o t e n t i a l   s o l u t i o n s   d u e   t o   i t s   h i g h   e n e r g y   d e n s i t y ,   z e r o   e m i s s i o n s   a n d   s u s t a i n a b l e   f u e l s   [ 1 ] .   I n   c o n t r a s t   t o   t h e   b a t t e r y   p o w e r e d   e l e c t r i c   v e h i c l e   ( B E V ) ,   f u e l   c e l l   v e h i c l e   ( F C V )   o f f e r s   a   l o n g e r   d r i v i n g   r a n g e   a s   l o n g   a s   t h e   f u e l   s u p p l y   i s   p r e s e n t e d .   H o w e v e r ,   t h e r e   a r e   s t i l l   a   l o t   o f   o b s t a c l e s   w h e n   e m p l o y i n g   t h e   F C   a l o n e   t o   p o w e r   a   t r a c t i o n   s y s t e m .   T h e s e   i n c l u d e d   o f   i t s   r e l a t i v e l y   s h o r t   l i f e s p a n ,   p o o r   d y n a m i c   r e s p o n s e ,   d i f f i c u l t y   d u r i n g   F C   c o l d   s t a r t - u p ,   h i g h   c o s t ,   a n d   i n a b i l i t y   t o   c a p t u r e   o f   b r a k i n g   e n e r g y   d u r i n g   v e h i c l e   d e c e l e r a t i o n   o r   d o w n h i l l   [ 2 - 4 ] .   M o r e o v e r ,   p e a k   p o w e r   d e m a n d s   f r o m   t h e   F C   c o u l d   l e a d   t o   f u e l   s t a r v a t i o n   p h e n o m e n o n   a n d   h a z a r d o u s   t o   i t s   l i f e s p a n .   T o   t h i s   e n d ,   t h e   e n e r g y   s t o r a g e   u n i t s   ( E S U s )   a r e   c o n s i d e r e d   a s   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     3 5 7     3 6 4   3 5 8 m o s t   s i g n i f i c a n t   d e v i c e   t o   o p t i m i z e   t h e   p e r f o r m a n c e   o f   F C V .   I n   a d d i t i o n ,   a   p r o p e r   s i z i n g   o f   E S U s   i n   t h e   F C V   p o s s i b l y   c o u l d   g r e a t l y   r e d u c e   v e h i c l e   s i z e   a n d   c o s t   [ 3 ] .     T h e   E S U s   c o u l d   c o m p o s e   b y   b a t t e r y   m o d u l e s ,   U C   m o d u l e s   o r   c o m b i n a t i o n   o f   b o t h   ( c o m b i n e d - E S U s ) .   T h e   E S U s   m u s t   b e   s i z e d   s u c h   t h a t   t h e y   a r e   a b l e   t o   p r o v i d e   a n   a d e q u a t e   p e a k   p o w e r   a n d   s u f f i c i e n t   e n e r g y   t o   p r o p e l   t h e   v e h i c l e   w h e n   t h e   n e e d   i s   a r i s e .   M a n y   r e c e n t   w o r k s   h a v e   b e e n   p r e s e n t e d   s u c h   a s   t h e   h y b r i d i z a t i o n   o f   F C / U C   h y b r i d   s o u r c e   [ 3 , 5 - 7 ] ,   F C / b a t t e r y   h y b r i d   s o u r c e   [ 3 , 5 , 6 , 8 ]   a s   w e l l   a s   F C / b a t t e r y / U C   h y b r i d   s o u r c e   [ 2 , 9 , 1 0 ]   f o r   v e h i c u l a r   a p p l i c a t i o n .   F r o m   t h e   c o m p a r a t i v e   s t u d i e s   p e r f o r m e d   i n   [ 3 , 4 ] ,   r e s u l t s   s h o w e d   t h a t   b y   a n   a p p r o p r i a t e   s i z i n g   o f   c o m b i n e d - E S U s   ( b a t t e r y   a n d   U C )   i n   t h e   F C H V ,   i t   c o u l d   l e a d   t o   a   m o r e   p r a c t i c a l   a n d   e f f i c i e n t   t r a c t i o n   s y s t e m .   T h e   c o m b i n e d - E S U s   a r e   c a p a b l e   t o   p r o v i d e   a   h i g h   s p e c i f i c   p o w e r   a n d   h i g h   e n e r g y   d e n s i t y s   s t o r a g e   u n i t   a t   t h e   s a m e   t i m e .   H o w e v e r ,   t h e   h y b r i d i z a t i o n   o f   c o m b i n e d - E S U s   w i t h   F C   g e n e r a t o r   w o u l d   c o m p l i c a t e   t h e   e n e r g y   m a n a g e m e n t   c o n t r o l   i n   t h e   h y b r i d   s o u r c e   s y s t e m .     T h i s   p a p e r   f o c u s e s   o n   t h e   e n e r g y   m a n a g e m e n t   a n d   p o w e r   f l o w   c o n t r o l .   F r o m   t h e   l i t e r a t u r e s ,   m o s t   o f   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s t r a t e g i e s   t h a t   a p p l i e d   i n   t h e   F C - b a t t e r y - U C   h y b r i d   s o u r c e   a r e   i n   s e r i e s   c o n f i g u r a t i o n   [ 2 , 3 ] .   I n   t h e   s e r i e s   c o n f i g u r a t i o n   o f   e n e r g y   m a n a g e m e n t ,   t h e   p o w e r - f l o w   i s   c o n t r o l l e d   u s i n g   a   s e r i e s   c o n n e c t i o n   s u c h   t h a t   t h e   e n e r g y   d e n s e   s o u r c e s   a r e   u s e d   t o   d e l i v e r   t h e   r e q u i r e d   p o w e r   t o   c h a r g e   t h e   p o w e r   d e n s e   s o u r c e ,   a n d   t h e   p o w e r   d e n s e   s o u r c e   i s   u s e d   t o   r e g u l a t e   t h e   D C   b u s   a n d   t o   r e s p o n s e   p e a k   p o w e r   d e m a n d   a t   t h e   s a m e   t i m e .     A   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   c o n t r o l   m e t h o d   i s   p r e s e n t e d   h e r e .   H o w e v e r ,   t h e   d e t a i l e d   m o d e l   o f   c o n v e r t e r s   a n d   p o w e r   s i z i n g   f o r   t h e   F C   g e n e r a t o r   a n d   E S U s   a r e   b e y o n d   t h e   s c o p e s   o f   t h i s   s t u d y .   T h r o u g h   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y s t e m ,   t h e   p o w e r - f l o w   b e t w e e n   t h e   m u l t i p l e   e n e r g y   s o u r c e s   ( F C ,   b a t t e r y   a n d   U C )   a n d   t h e   D C   b u s   a r e   b e i n g   c o n t r o l l e d   i n   a   p a r a l l e l   m o d e .   B y   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   c o n t r o l   s y s t e m ,   t h e   D C   b u s   i s   r e g u l a t e d   b y   a l l   e n e r g y   s o u r c e s   s i m u l t a n e o u s l y   w i t h   d i f f e r e n t   c o n t r i b u t i o n   d e p e n d i n g   o n   t h e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   e n e r g y   s o u r c e s   a n d   a l s o   t h e   d e f i n e d   e n e r g y   c o n t r o l   r u l e s .   T h e   E V   p r o p u l s i o n   s y s t e m   c a n   t h e n   b e   c o n n e c t e d   t o   t h e   D C   b u s   v i a   i n v e r t e r   o r   c o n v e r t e r   d e p e n d i n g   o n   t h e   e l e c t r i c   m o t o r   t y p e s .   A r r a n g e m e n t   o f   t h i s   p a p e r   i s   a s   f o l l o w s :   s e c t i o n   2   d i s c u s s e s   o n   t h e   d e s i g n   o f   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y s t e m   w h i l e   s e c t i o n   3   d i s c u s s e s   o n   t h e   c o n t r o l   s t r u c t u r e s .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   a n d   d i s c u s s i o n   a r e   p r e s e n t e d   i n   S e c t i o n   4   a n d   f i n a l l y   t h e   c o n c l u s i o n   i s   p r e s e n t e d   i n   S e c t i o n   5 .         2 .     E n e r g y   M a n a g e m e n t   D e s i g n   E n e r g y   m a n a g e m e n t   i s   o n e   o f   t h e   m o s t   i m p o r t a n t   f a c t o r s   t o   o p t i m i z e   t h e   e f f i c i e n c y ,   d y n a m i c   p e r f o r m a n c e   a s   w e l l   a s   r e l i a b i l i t y   o f   a   h y b r i d   s y s t e m .   T h i s   i s   t r u e   e s p e c i a l l y   w i t h   t h e   u t i l i z a t i o n   o f   F C   g e n e r a t o r   a n d   c o m b i n e d - E S U s   ( b a t t e r y   a n d   U C ) .   I n   o r d e r   t o   o p t i m a l l y   u s e   o f   e a c h   e n e r g y   s o u r c e   a n d   a v o i d   t h e m   f r o m   h a z a r d o u s ,   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y s t e m   i n   t h i s   p a p e r   i s   d e v e l o p e d   b a s e d   o n   t h e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   v e h i c l e   l o a d   c o m p o n e n t s   a n d   e a c h   e n e r g y   s o u r c e   ( F C ,   U C   a n d   b a t t e r y ) .   T h e s e   a r e   d i s c u s s e d   a s   f o l l o w s .     -   F C H V   l o a d   c o m p o n e n t s   c a n   b e   c a t e g o r i z e d   i n t o   t w o   t y p e s :   c o n s t a n t   l o a d   a n d   t r a n s i e n t   l o a d .   C o n s t a n t   l o a d   c o n s i s t s   o f   b a s e d   l o a d   ( o n - b o a r d   e l e c t r i c   l o a d   a n d   a i r   c o n d i t i o n i n g ) ,   r o l l i n g   r e s i s t a n c e ,   a e r o d y n a m i c   d r a g   a n d   g r a v i t a t i o n a l   l o a d   d u r i n g   u p h i l l   o r   d o w n h i l l .   T h e s e   l o a d s   a r e   a l m o s t   c o n s t a n t   a n d   t h e y   s h o u l d   b e   s u p p l i e d   f r o m   t h e   F C   g e n e r a t o r .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t r a n s i e n t   l o a d   i s   a s s o c i a t e d   w i t h   t h e   p o w e r   n e e d e d   d u r i n g   a c c e l e r a t i o n ,   d e c e l e r a t i o n   o r   b r a k i n g .   T h e s e   l o a d s   c a u s e   a   q u i c k   p o w e r   t r a n s i e n t   r e s p o n s e   a n d   s h o u l d   b e   c o m p e n s a t e d   b y   t h e   e n e r g y   b u f f e r   o r   s t o r a g e   u n i t s .   -   F u e l   c e l l   ( F C )   s h o w s   a   s l o w   t r a n s i e n t   r e s p o n s e   a n d   h a s   r e l a t i v e l y   h i g h   i n t e r n a l   r e s i s t a n c e .   I n   a d d i t i o n ,   F C   s y s t e m   h a s   t h e   d i s a d v a n t a g e s   o f   s l o w   s t a r t - u p   w h i c h   o f t e n   c i t e d   a s   o n e   o f   t h e   m a j o r   o p p o s i t i o n   t o   t h e   u s e   o f   F C   i n   d o m e s t i c   v e h i c l e   e s p e c i a l l y   w i t h   t h e   u s e   o f   f u e l   r e f o r m e r   [ 1 1 ] .   H o w e v e r ,   F C   i s   a b l e   t o   s u p p l y   p o w e r   c o n t i n u o u s l y   a s   l o n g   a s   t h e   r e a c t a n t s   a r e   a v a i l a b l e .   T h u s ,   t h e   F C   i s   s e r v e s   a s   a   p o w e r   g e n e r a t o r   i n   t h e   h y b r i d   s y s t e m   b y   c o n t i n u o u s l y   s u p p l y i n g   t h e   a v e r a g e   o r   r e q u i r e d   s t e a d y   s t a t e   p o w e r .   T h e   p o w e r   f l o w   d u r i n g   t h i s   m o d e   i s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ( a ) .   D e p e n d s   o n   t h e   s p e e d   o f   v e h i c l e   a n d   s t a t e - o f - c h a r g e   ( S O C )   o f   t h e   E S U s ,   t h e   F C   i s   a l s o   u s e d   t o   c h a r g e   o n   t h e m   w h i l e   t h e y   a r e   i n   l o w   e n e r g y   c o n t e n t .   A   p o w e r   s l o p e   l i m i t e r   i s   n e e d e d   t o   a v o i d   t h e   F C   f r o m   a n y   p e a k   t r a n s i e n t   r e s p o n s e   w h i c h   c o u l d   d a m a g e   o n   i t   ( f u e l   c e l l   s t a r v a t i o n   p h e n o m e n o n ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       A   P a r a l l e l   E n e r g y - S h a r i n g   C o n t r o l   S t r a t e g y   f o r   F u e l   C e l l   H y b r i d   V e h i c l e   ( J e n n   H w a   W o n g )   3 5 9   -   U l t r a c a p a c i t o r   ( U C )   h a s   a   v e r y   h i g h   c a p a c i t a n c e   d e n s i t y   a n d   i s   a b l e   t o   p r o v i d e   a   l a r g e   a m o u n t   o f   p o w e r   ( h i g h   s p e c i f i c   p o w e r )   w i t h i n   a   r e l a t i v e l y   s h o r t   p e r i o d   ( l o w   s p e c i f i c   e n e r g y ) .   M o r e o v e r ,   U C   i s   a   r o b u s t   d e v i c e .   I t   h a s   a n   e x t r e m e l y   l o n g   l i f e c y c l e ,   l o w   m a i n t e n a n c e   a n d   l o w   i n t e r n a l   r e s i s t a n c e .   C o n s e q u e n t l y ,   t h e   U C   f u n c t i o n s   a s   m a i n   e n e r g y   b u f f e r   d u r i n g   p e a k   p o w e r   t r a n s i e n t   p e r i o d .   T h e   m o d e   o f   p o w e r   f l o w   d u r i n g   t r a n s i e n t   s t a g e   i s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ( b ) .   N e v e r t h e l e s s ,   U C   i s   k n o w n   t o   h a v e   a   r e l a t i v e l y   l o w   e n e r g y   d e n s i t y   a n d   f a s t   s e l f - d i s c h a r g e   c h a r a c t e r i s t i c .   T h e   h y b r i d   t r a c t i o n   s y s t e m   u s i n g   o f   U C   a s   t h e   o n l y - E S U   m a y   f a c e   s t a r t - u p   p r o b l e m   o n c e   t h e   c h a r g e   i n   t h e   U C   i s   d e p l e t e d   d u e   t o   s e l f - d i s c h a r g e d   p r o c e s s   [ 3 ] .   I n   t h i s   s t a g e ,   o n e   s h o u l d   n o t   r e l y   o n   t h e   F C   t o   p o w e r   t h e   v e h i c l e ,   s u p p l y   t h e   i n i t i a l   a c c e l e r a t i o n   p o w e r   a n d   c h a r g e   o n   t h e   U C   a t   t h e   s a m e   t i m e .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   F C   s y s t e m   u s u a l l y   r e q u i r e s   s o m e   f e w   m i n u t e s   t o   s t a b i l i z e   a f t e r   s t a r t - u p .   T h e r e f o r e ,   d u r i n g   t h e   s t a r t - u p   s t a g e ,   t h e   m a i n   p o w e r   s h o u l d   b e   c o m e s   f r o m   o t h e r   s o u r c e   ( i . e .   b a t t e r y ) .   -   B a t t e r y   h a s   a n   a d v a n t a g e   o f   h i g h   s p e c i f i c   e n e r g y   b u t   r e l a t i v e l y   l o w   i n   s p e c i f i c   p o w e r .   T h e   p o w e r   r e s p o n s e   i s   f a s t e r   t h a n   F C ,   b u t   s l o w e r   t h a n   U C .   F u r t h e r m o r e ,   b a t t e r y   h a s   l i m i t e d   l i f e s p a n   ( 3 0 0 - 2 0 0 0   c y c l e s )   [ 1 , 1 1 ] .   I t   d e p e n d s   o n   a   l o t   o f   f a c t o r s   s u c h   a s :   t y p e s   o f   t h e   b a t t e r y ,   d e p t h   o f   d i s c h a r g e   c y c l e s ,   d i s c h a r g e   r a t e ,   c e l l   o p e r a t i n g   t e m p e r a t u r e ,   c h a r g i n g   r e g i m e ,   n u m b e r   o f   o v e r c h a r g e   a n d   o t h e r s .   H e n c e ,   t o   o p t i m i z e   t h e   l i f e s p a n   o f   b a t t e r y ,   i t   i s   r e c o m m e n d e d   t h a t   t h e   b a t t e r y   c u r r e n t   s l o p e   m u s t   b e   l i m i t e d   w i t h i n   a   s a f e t y   r a n g e   i n   o r d e r   t o   r e d u c e   o f   p e a k   p o w e r   t r a n s i e n t   s t r e s s e s   t o w a r d   i t .   I n   t h i s   c a s e ,   t h e   p e a k   p o w e r   r e s p o n s e   c o u l d   c o m e   f r o m   t h e   U C .   A s   d i s c u s s e d   e a r l y ,   t h e   m a i n   p o w e r   d u r i n g   s t a r t - u p   s t a g e   m u s t   m o s t l y   c o m e s   f r o m   t h e   b a t t e r y   a s   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   1 ( c ) .         F i g u r e   1 .   T h r e e   m o d e s   o f   h y b r i d   s o u r c e   o p e r a t i o n   d u r i n g   ( a )   s t e a d y   s t a t e ,   ( b )   t r a n s i e n t ,   a n d   ( c )   v e h i c l e   s t a r t - u p   ( s o l i d   a r r o w :   m a i n   p o w e r   f l o w ,   d o t t e d   a r r o w s :   s e c o n d a r y   p o w e r   f l o w ) .       3 .     R e s e a r c h   M e t h o d   I n   o r d e r   t o   a c c o m p l i s h   t h e   m o d e   o f   p o w e r   f l o w   a s   d i s c u s s e d   a b o v e ,   a   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   c o n t r o l   s y s t e m   i s   c r e a t e d   t o   c o n t r o l   t h e   p o w e r   f l o w   b e t w e e n   t h e   D C   b u s ,   F C   g e n e r a t o r   a n d   E S U s   ( U C   a n d   b a t t e r y ) .   T h e   v e h i c l e   t r a c t i o n   s y s t e m   a n d   a c c e s s o r i e s   a r e   s u p p l i e d   t h r o u g h   t h e   D C   b u s   a t   a   r e g u l a t e d   v o l t a g e .   T o   e n a b l e   t h e   c o n t r o l   o f   p o w e r   f l o w   f r o m   e a c h   s o u r c e ,   D C / D C   c o n v e r t e r s   a r e   e m p l o y e d   t o   i n t e r f a c e   b e t w e e n   t h e   s o u r c e s   a n d   t h e   D C   b u s   a s   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   2 .   I n   o r d e r   t o   s t e p - u p   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   f r o m   t h e   F C   g e n e r a t o r   a n d   b l o c k s   r e g e n e r a t i v e   p o w e r   a t   t h e   s a m e   t i m e ,   a   s i n g l e   q u a d r a n t   b o o s t   c o n v e r t e r   i s   e m p l o y e d   t o   c o n n e c t   t h e   F C   t o   t h e   D C   b u s .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t h e   b a t t e r y   a n d   U C   a r e   c o n n e c t e d   t o   t h e   D C   b u s   v i a   b i - d i r e c t i o n a l   h a l f - b r i d g e   c o n v e r t e r s   s u c h   t h a t   t h e y   a r e   a b l e   t o   b e   c h a r g e d - u p   o r   d i s c h a r g e d .     T h e   c o n t r o l   s t r u c t u r e   o f   t h e   p r o p o s e d   p a r a l l e l   e n e r g y   m a n a g e m e n t   c o n t r o l   i s   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 .   I t   c o n t a i n s   a   t o t a l   o f   s i x   c o n t r o l   l o o p s   ( a l l   u s i n g   P I - c o n t r o l l e r s ) :   a   D C   b u s   v o l t a g e   c o n t r o l   l o o p ,   t h r e e   i n n e r   c u r r e n t   c o n t r o l   l o o p s ,   a n   U C   v o l t a g e   c o n t r o l   l o o p   a n d   a   b a t t e r y   c h a r g i n g   c o n t r o l   l o o p .   T h e   D C   b u s   v o l t a g e   c o n t r o l   l o o p   i s   u s e d   t o   r e g u l a t e   t h e   D C   b u s   v o l t a g e   w h i c h   g e n e r a t e s   a   c u r r e n t   r e f e r e n c e   ( I l o a d )   t o   t h e   t h r e e   i n n e r   c u r r e n t   c o n t r o l   l o o p s .   T h e   t h r e e   i n n e r   c u r r e n t   l o o p s   a r e   t h e n   u s e d   t o   c o n t r o l   t h e   c u r r e n t s   f o r   t h e   F C ,   b a t t e r y   a n d   U C   r e s p e c t i v e l y .   I n   o r d e r   t o   l i m i t   t h e   s l o p e   o f   r e f e r e n c e   c u r r e n t   f o r   t h e   b a t t e r y   a n d   F C   w i t h i n   t h e i r   s a f e   v a l u e s ,   l o w   p a s s   f i l t e r s   w i t h   t i m e   c o n s t a n t s   t t t t 1   a n d   t t t t 2   a r e   u s e d   r e s p e c t i v e l y .   T h e   f i n a l   v a l u e   o f   c u r r e n t   r e f e r e n c e   f o r   t h e   U C   i s   o b t a i n e d   b y   s u b t r a c t i n g   t h e   r e f e r e n c e   c u r r e n t   g e n e r a t e d   b y   t h e   D C   v o l t a g e   l o o p   w i t h   t h e   o u t p u t   c u r r e n t   f r o m   b a t t e r y   a n d   F C ;   t h i s   i s   t o   e n s u r e   t h a t   o n l y   t h e   U C   c u r r e n t   r e f e r e n c e   c o n t a i n s   t h e   d e m a n d i n g   p e a k   t r a n s i e n t   e l e m e n t s   o f   t h e   l o a d   c u r r e n t   r e f e r e n c e .   T o   e n a b l e   t h e   b a t t e r y   t o   o p e r a t e   i n   a   n a r r o w   c h a r g e - d i s c h a r g e   c y c l e ,   t h e   b a t t e r y   c u r r e n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     3 5 7     3 6 4   3 6 0 r e f e r e n c e   i s   s u b t r a c t e d   w i t h   t h e   F C   o u t p u t   c u r r e n t .   B y   d o i n g   s o ,   t h e   p e a k   p o w e r   d e m a n d   f r o m   t h e   F C   i s   a v o i d e d   a n d   a t   t h e   s a m e   t i m e   o n l y   t h e   F C   w i l l   s u p p l y   t h e   c o n t i n u o u s   s t e a d y   s t a t e   p o w e r .   I n   t h e   p r o p o s e d   c o n t r o l   s t r a t e g y ,   t h e   U C   i s   u s e d   m a i n l y   f o r   t w o   r e a s o n s :   t o   p r o v i d e   t h e   p e a k   p o w e r   r e q u i r e m e n t   d u r i n g   a c c e l e r a t i o n   a n d   t o   a b s o r b   t h e   v e h i c l e   k i n e t i c   e n e r g y   d u r i n g   r e g e n e r a t i v e   b r a k i n g .   I t   i s   t h e r e f o r e   i m p o r t a n t   t o   e n s u r e   t h a t   t h e   U C   i s   a l w a y s   r e a d y   t o   p r o v i d e   t h e   p e a k   p o w e r   a s   w e l l   a s   t o   a b s o r b   t h e   b r a k i n g   p o w e r .   F o r   t h i s   r e a s o n ,   t h e   S O C   o f   t h e   U C   i s   m a d e   d e p e n d e n t   o n   t h e   v e h i c l e   s p e e d   s u c h   t h a t   t h e   a v a i l a b l e   c a p a c i t y   o f   t h e   U C   i s   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   v e h i c l e   k i n e t i c   e n e r g y .   F o r   i n s t a n c e ,   i f   t h e   v e h i c l e   i s   m o v i n g   f a s t   ( i . e .   l a r g e   k i n e t i c   e n e r g y ) ,   m o r e   r o o m   i s   m a d e   a v a i l a b l e   i n   t h e   U C   f o r   r e g e n e r a t i v e   b r a k i n g   a n d   v i c e   v e r s a .   T h u s   t h e   U C   v o l t a g e   i s   g i v e n   b y   ( 1 ) .         ,    ( 1 )         F i g u r e   2 .   T h e   p r o p o s e d   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   s y s t e m       F i g u r e   3 .   P r o p o s e d   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   c o n t r o l   s y s t e m   f o r   f u e l   c e l l - b a t t e r y - u l t r a c a p a c i t o r   h y b r i d   p o w e r   s o u r c e .   +   +   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       A   P a r a l l e l   E n e r g y - S h a r i n g   C o n t r o l   S t r a t e g y   f o r   F u e l   C e l l   H y b r i d   V e h i c l e   ( J e n n   H w a   W o n g )   3 6 1   I n   ( 1 ) ,   V U C   i s   t h e   t e r m i n a l   v o l t a g e   o f   t h e   U C ,   V U C , m a x   i s   t h e   a l l o w a b l e   m a x i m u m   v o l t a g e   o f   t h e   U C ,   M   i s   t h e   m a s s   o f   t h e   v e h i c l e ,   v   i s   t h e   s p e e d   o f   v e h i c l e   a n d   C U C   i s   t h e   c a p a c i t a n c e   o f   t h e   U C .   T o   e n s u r e   t h a t   t h e   U C   a l w a y s   h a s   a n   a d e q u a t e   e n e r g y   f r o m   t h e   b a t t e r y   a n d   F C   f o r   v e h i c l e   a c c e l e r a t i o n s ,   U C   c h a r g i n g   c o m m a n d   ( I U C - C )   i s   a d d e d   t o   t h e   b a t t e r y   a n d   F C   c u r r e n t   r e f e r e n c e s .   C o n v e r s e l y ,   U C   n e e d   t o   b e   d i s c h a r g e d   t o   p r o v i d e   s u f f i c i e n t   v o l u m e   f o r   t h e   v e h i c l e   k i n e t i c   e n e r g y   d u r i n g   r e g e n e r a t i v e   b r a k i n g .   T h i s   c a n   b e   r e a l i z e d   b y   s u m m i n g   u p   t h e   U C   d i s c h a r g e   c o m m a n d   ( I U C - D )   t o   t h e   U C   c u r r e n t   c o n t r o l   l o o p .   T o   a v o i d   b a t t e r y   b e i n g   c h a r g e d   b y   U C ,   t h e   U C   d i s c h a r g e   c o m m a n d   i s   l i m i t e d   t o   l o a d   c u r r e n t   d e m a n d .     I n   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   c o n t r o l   s y s t e m ,   b a t t e r y   i s   o n l y   c h a r g e d   b y   t h e   F C   a n d   i s   c o n t r o l l e d   t h r o u g h   t h e   b a t t e r y   c h a r g i n g   c o n t r o l   l o o p .   A   s i m p l e   c h a r g i n g   m e t h o d   i s   i m p l e m e n t e d   t o   c h a r g e   o n   t h e   b a t t e r y ,   w h i c h   i s   b a s e d   o n   c o n s t a n t   c u r r e n t - c o n s t a n t   v o l t a g e   ( C C C V )   m e t h o d .   T h e   i n i t i a l   S O C   o f   t h e   b a t t e r y   c a n   b e   o b t a i n e d   b a s e d   o n   i t s   o p e n - c i r c u i t   t e r m i n a l   v o l t a g e   [ 9 ] .   T h e   b a t t e r y   c h a r g i n g   c o m m a n d   ( I Ba tt - C )   i s   g e n e r a t e d   f r o m   t h e   c o n t r o l   l o o p   a n d   a d d e d   t o   t h e   c u r r e n t   r e f e r e n c e   o f   F C   c u r r e n t   c o n t r o l   l o o p   i n   o r d e r   t o   c h a r g e   o f   i t .     B a s e d   o n   t h e   d i s c u s s i o n   a b o v e ,   t h e   r e f e r e n c e   s i g n a l s   f o r   e a c h   c o n t r o l   l o o p   a r e   s u m m a r i z e d   a s   b e l o w :     V   b u s  r e f   =   c o n s t a n t     ( 2 )     I U C  r e f   =   I l o a d     (   I F C  fe e d b a c k   +   I B a tt fe e d b a c k   ) + I U C - D   ( 3 )     I Ba tt r e f     =   I l o a d     +   I U C - C     I F C  fe e d b a c k   ( 4 )       I F C  r e f     =   I l o a d   +   I Ba tt - C   +   I U C - C   ( 5 )     w h e r e   V   b u s   r e f   i s   t h e   d c   b u s   v o l t a g e ,   I U C   r e f   ,   I Ba tt   r e f     a n d   I F C   r e f   a r e   t h e   c u r r e n t   l o o p   r e f e r e n c e   s i g n a l s   f o r   t h e   U C ,   b a t t e r y   a n d   F C   r e s p e c t i v e l y .   I l o a d   i s   t h e   l o a d   c u r r e n t   d e m a n d ,   I U C - C   a n d   I U C - D   a r e   t h e   U C   c h a r g e   a n d   d i s c h a r g e   s i g n a l   t h a t   a r e   g e n e r a t e d   f r o m   t h e   U C   v o l t a g e   c o n t r o l   l o o p ,     I F C   fe e d b a c k   a n d   I Ba tt  fe e d b a c k   a r e   t h e   c u r r e n t   f e e d b a c k   s i g n a l s   f o r   t h e   F C   a n d   b a t t e r y   r e s p e c t i v e l y ,   a n d   I B a tt - C   i s   t h e   b a t t e r y   c h a r g i n g   c o m m a n d .       4 .     S i m u l a t i o n   R e s u l t s   a n d   D i s c u s s i o n   S i m u l a t i o n   s t u d y   u s i n g   M A T L A B / S i m u l i n k   w a s   c a r r i e d   o u t   t o   v e r i f y   o n   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   a l g o r i t h m .   A n   F C s   s t a c k   w i t h   1 8 k W   1 1 2 v ,   b a t t e r y   b a n k   w i t h   1 4 4 v   1 5 6 A h   a n d   U C   m o d u l e s   o f   4 8 F   1 2 6 v   a r e   a p p l i e d   i n   t h e   s i m u l a t i o n .   T h e   t e s t   l o a d   c o n s i s t s   o f   a   D C   m o t o r   r a t e d   a t   3 0 h p   2 4 0 V   1 7 5 0   r . p . m .   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   D C   b u s   v i a   H - b r i d g e   c o n v e r t e r .   T h e   D C   m o t o r   e m u l a t e s   a s   a   p r o p u l s i o n   s y s t e m   w o u l d   d r a w   t h e   p o w e r   f r o m   t h e   h y b r i d   s o u r c e   o n c e   t h e   s p e e d   c o m m a n d   i s   g i v e n .   T a b l e   1   s h o w s   t h e   a s s u m e d   v e h i c l e   p a r a m e t e r s   a n d   t h e   m i n i m u m   a n d   m a x i m u m   c o n t r o l l e d   p a r a m e t e r s   t h a t   a r e   a p p l i e d   i n   t h e   s i m u l a t i o n .       T a b l e   1 .   A s s u m e d   v e h i c l e   p a r a m e t e r s   a n d   m i n - m a x   c o n t r o l l e d   p a r a m e t e r s   P a r a m e t e r s   v a l u e   V e h i c l e   M a s s   2 2 0 0   k g   R a d i u s   o f   T y r e   0 . 1 4   m   F C   W a r m - u p   P o w e r     6 0 0   w a t t   I U C - m i n ,   I U C - m a x   - 7 5 0 A ,   7 5 0 A   V U C - m i n ,   V U C - m a x   3 1 . 5 V ( 2 5 % ) ,   1 0 0 V ( 8 0 % )   I b a t t - m i n ,   I b a t t - m a x   - 6 2 A ,   7 8 A   V b a t t - m i n ,   V b a t t - m a x   6 0 V ( 4 0 % ) ,   1 1 5 V ( 8 0 % )   I F C - m i n ,   I F C - m a x   0 A ,   1 5 0 A       T h e   c o m p l e t e   s i m u l a t i o n   m o d e l   f o r   t h e   p r o p o s e d   s c h e m e ,   c o n s t r u c t e d   u s i n g   t h e   M A T L A B / S i m u l i n k   e n v i r o n m e n t   i s   d e p i c t e d   i n   F i g u r e   4 .   I t   c o n s i s t s   o f   e n e r g y   s o u r c e s ,   D C - D C   c o n v e r t e r s ,   f e e d b a c k   s i g n a l s ,   p r o p o s e d   p a r a l l e l   e n e r g y   c o n t r o l   s y s t e m   a n d   t e s t   l o a d s .   F o r   t h e   e n e r g y   s o u r c e s ,   i t   i n c l u d e   o f   F C   s t a c k ,   b a t t e r y   a n d   U C   m o d u l e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     3 5 7     3 6 4   3 6 2 T o   v e r i f y   o n   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   c o n t r o l ,   t h r e e   c o n d i t i o n s   w e r e   s i m u l a t e d :   v e h i c l e   s t a r t - u p ,   v e h i c l e   a c c e l e r a t i o n   a n d   v e h i c l e   d e c e l e r a t i o n .   F i g u r e   5   s h o w s   t h e   U C   v o l t a g e ,   U C   c u r r e n t   a n d   t h e   b a t t e r y   c u r r e n t   d u r i n g   t h e   s t a r t - u p   p r o c e s s .   A s s u m i n g   a n   i n i t i a l   S O C   o f   t h e   U C   i s   a t   2 5 %   ( V U C   = 3 1 . 5   V )   a n d   t h e   i n i t i a l   S O C   o f   t h e   b a t t e r y   i s   a t   8 5 %   ( a p p r o x i m a t e   1 2 2 . 4   V ) . D u r i n g   t h e   v e h i c l e   s t a r t - u p ,   p o w e r   i s   d r a w n   b y   t h e   U C   t o   p r e - c h a r g e   o n   i t   a n d   a t   t h e   s a m e   t i m e   a n   e s t i m a t e d   F C   w a r m - u p   p o w e r   o f   6 0 0   w a t t   i s   s u p p l i e d   f r o m   t h e   b a t t e r y .   F r o m   t h e   r e s u l t s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 ,   t h e   U C   t o o k   a r o u n d   3 5 s   t o   c h a r g e   u p   f r o m   S O C   o f   2 5 %   t o   8 0 % .           F i g u r e   4 .   C o m p l e t e   s i m u l a t i o n   m o d e l   o f   t h e   p r o p o s e d   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   c o n t r o l   s y s t e m         F i g u r e   5 .   R e s u l t   d u r i n g   v e h i c l e   s t a r t - u p .     F i g u r e   6   s h o w s   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   d u r i n g   t h e   D C   m o t o r   a c c e l e r a t e s   f r o m   a   s t a n d   s t i l l   c o n d i t i o n   t o   9 5 5 r p m .   A s   t h e   D C   m o t o r   s t a r t s   t o   a c c e l e r a t e ,   t h e   p e a k   c u r r e n t   i s   s u p p l i e d   b y   t h e   U C   f o l l o w e d   b y   t h e   b a t t e r y   a n d   F C .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       A   P a r a l l e l   E n e r g y - S h a r i n g   C o n t r o l   S t r a t e g y   f o r   F u e l   C e l l   H y b r i d   V e h i c l e   ( J e n n   H w a   W o n g )   3 6 3       F i g u r e   6 .   R e s u l t s   w h e n   e l e c t r i c   m o t o r   a c c e l e r a t e s   f r o m   s t a n d   s t i l l   t o   a   f i n a l   s p e e d   o f   1 5 2 0   r p m .       F i g u r e   7 .   R e s u l t s   w h e n   e l e c t r i c   m o t o r   d e c e l e r a t e s   f r o m   1 5 2 0   r p m   t o   0   r p m .     D u r i n g   t h e   t r a n s i e n t   p e r i o d ,   c u r r e n t   d r a w n   f r o m   t h e   b a t t e r y   a n d   F C   a r e   l i m i t e d   i n   a   s a f e t y   s l o p e   t o   a v o i d   o f   p e a k   p o w e r   s t r e s s .   O n c e   t h e   D C   m o t o r   a c h i e v e s   t o   s t e a d y   s t a t e   s p e e d ,   t h e   U C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                        I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   9 ,   N o .   2 ,     A u g u s t   2 0 1 1   :     3 5 7     3 6 4   3 6 4 q u i c k l y   r e s p o n s e s   t o   t h e   l o a d   c h a n g e   a n d   b a l a n c e s   t h e   D C   b u s   v o l t a g e .   D u r i n g   t h e   s t e a d y   s t a t e   s p e e d ,   U C   k e e p   d i s c h a r g e s   t o   m a k e   r o o m   f o r   t h e   b r a k i n g   p o w e r   a s   g o v e r n e d   b y   e q u a t i o n   ( 3 ) .   O n c e   t h e   U C   h a s   a t t a i n e d   t o   i t s   r e f e r e n c e   v o l t a g e   r e f e r r i n g   t o   t h e   m o t o r   s p e e d ,   F C   w o u l d   s u p p l y   a l l   o f   t h e   c o n s t a n t   l o a d   p o w e r .   T h e   b a t t e r y   a n d   U C   w o u l d   i n   i d l e   c o n d i t i o n   p r o v i d e d   t h a t   t h e   b a s e d   l o a d   p o w e r   i s   a v a i l a b l e   f r o m   t h e   F C .     F i g u r e   7   s h o w s   t h e   r e s p o n s e   d u r i n g   t h e   D C   m o t o r   d e c e l e r a t e s   f r o m   9 5 5   r p m   t o   0   r p m .   I t   c o u l d   b e   o b s e r v e d   t h a t   t h e   s h a r p   b r a k i n g   p o w e r   i s   m o s t l y   r e c u p e r a t e d   b y   t h e   U C   f o l l o w e d   b y   t h e   b a t t e r y   ( w i t h i n   a   l i m i t e d   c u r r e n t   s l o p e ) .   B e s i d e s ,   t h e   r e s i d u a l   p o w e r   f r o m   t h e   F C   d u e   t o   i t s   s l o w   p o w e r   r e s p o n s e   i s   a l s o   r e c u p e r a t e d   b y   t h e   U C   a n d   b a t t e r y .   S u b s e q u e n t l y ,   t h e   b a t t e r y   a n d   F C   a r e   c h a r g e   t h e   U C   u p   t o   i t s   r e f e r e n c e   v o l t a g e   t o   e n s u r e   a   h i g h   v e h i c l e   d y n a m i c   r e s p o n s e   a f t e r w a r d .       5 .   C o n c l u s i o n   T h i s   w o r k   m a i n l y   d i s c u s s e s   o n   t h e   d e s i g n   a n d   c o n t r o l   s t r u c t u r e s   f o r   t h e   p r o p o s e d   p a r a l l e l   e n e r g y - s h a r i n g   c o n t r o l   s y s t e m .   T h e   p r o p o s e d   h y b r i d   s y s t e m   i s   d e s i g n e d   f o r   v e h i c u l a r   a p p l i c a t i o n   w h i c h   e m p l o y e d   o f   F C   g e n e r a t o r ,   b a t t e r y   b a n k   a n d   U C   m o d u l e s .   I t   w a s   d e s i g n e d   b a s e d   o n   t h e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   e n e r g y   s o u r c e s   a n d   a l s o   t h e   v e h i c l e   l o a d   c o m p o n e n t s .   B y   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   c o n t r o l   a l g o r i t h m ,   i t   a v o i d s   t h e   f u e l   c e l l   a n d   b a t t e r y   b e i n g   o v e r s t r e s s e d   d u r i n g   p e a k   p o w e r   d e m a n d   a n d   e f f i c i e n t l y   u t i l i z e s   t h e   U C   b a s e d   o n   v e h i c l e   k i n e t i c   e n e r g y .   I n   a d d i t i o n ,   t h e   b a t t e r y   i s   d e s i g n e d   t o   p r o v i d e   t h e   i n i t i a l   c h a r g i n g   p o w e r   t o   U C   a n d   a l s o   p r o v i d e   t h e   r e q u i r e d   p o w e r   f o r   v e h i c l e   s t a r t - u p .   T h u s ,   i t   i s   e x p e c t e d   t h a t   a   m o r e   p r a c t i c a l   F C H V   c o u l d   o b t a i n e d   v i a   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y s t e m .   E v e n   t h o u g h   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d   m a y   n o t   g u a r a n t e e   p e r f e c t   r e s u l t s   i n   a l l   s i t u a t i o n s ,   b u t   i t   p r o v i d e s   a   s a t i s f a c t o r y   e n e r g y   m a n a g e m e n t   m e t h o d   i n   c o n t r o l   t h e   o v e r a l l   F C H V   s y s t e m .   T h e   v a l i d i t y   o f   t h e   p r o p o s e d   e n e r g y   c o n t r o l   s c h e m e   i s   s u p p o r t e d   b y   t h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   a s   d i s c u s s e d   a b o v e .       R e f e r e n c e s     [ 1 ] .   M . Eh s a n i ,   Y . G a o ,   a n d   A.   Em a d i   ( 2 0 1 0 ) .   M o d e r n   El e c t r i c ,   H y b r i d   El e c t r i c   a n d   F u e l   C e l l   Ve h i c l e - F u n d a m e n t a l s ,   T h e o r y   a n d   D e s i g n   ( Se c o n d   E d i t i o n ) .   B o c a   R a t o n :   C R C   p r e s s .     [ 2 ] .     Ph a t i p h a t   T h o u n t h o n g ,   St e p h a n e   R a e l ,   Be r n a r d   D a v a t   ( 2 0 0 9 ) .   E n e r g y   m a n a g e m e n t   o f   f u e l   c e l l /   b a t t e r y /   s u p e r c a p a c i t o r   h y b r i d   p o w e r   s o u r c e   f o r   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s .   J o u r n a l   o f   Po w e r   So u r c e s   1 9 3 ( 2 0 0 9 ) 3 7 6 - 3 8 5 .   [ 3 ] .   W e n z h o n g   G a o   ( 2 0 0 5 ) .   Pe r f o r m a n c e   C o m p a r i s o n   o f   a   F u e l   C e l l - Ba t t e r y   H y b r i d   Po w e r t r a i n   a n d   a   F u e l   C e l l - U l t r a c a p a c i t o r   H y b r i d   Po w e r t r a i n .   I EEE  T r a n c .   O n   Ve h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   Vo l .   5 4 ,   N o . 3 ,   M a y   2 0 0 5 .   [ 4 ] .   J e n n i f e r   Ba u m a n   a n d   M e h r d a d   Ka z e r a n i   ( 2 0 0 8 ) .   C o m p a r a t i v e   St u d y   o f   F u e l   C e l l - Ba t t e r y ,   F u e l   c e l l - U l t r a c a p a c i t o r ,   a n d   F u e l   C e l l - Ba t t e r y - U l t r a c a p a c i t o r   Ve h i c l e s .   I EEE  T r a n c .   O n   Ve h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   Vo l .   5 7 ,   N o .   2 ,   M a r c h   2 0 0 8 .   [ 5 ] .   Ph a t i p h a t   T h o u n t h o n g ,   Vi b o o n   C h u n k a g ,   Pa n a r i t   Se t h a k u l ,   B e r n a r d   D a v a t   a n d   M e l i k a   H i n a j e   ( 2 0 0 9 ) .   C o m p a r a t i v e   St u d y   o f   F u e l   c e l l   Ve h i c l e   H y b r i d i z a t i o n   w i t h   Ba t t e r y   o r   Su p e r c a p a c i t o r   St o r a g e   D e v i c e .   I EEE  T r a n s .   o n   Ve h i c u l a r   T e c h n o l o g y ,   Vo l .   5 8 ,   N o .   8 ,   O c t   2 0 0 9 .   [ 6 ] .   E.   Sc h a l t z ,   A.   Kh a l i g h   a n d   P.   O .   R a s m u s s e n .   I n v e s t i g a t i o n   o f   Ba t t e r y /   U l t r a c a p a c i t o r   En e r g y   St o r a g e   R a t i n g   f o r   a   F u e l   C e l l   H y b r i d   El e c t r i c   Ve h i c l e .   I EEE   Ve h i c l e   Po w e r   a n d   Pr o p u l s i o n   C o n f e r e n c e ,   Se p t   2 0 0 8 .   [ 7 ] .   J . M o r e n o ,   M . E. O r t u z a r   a n d   J . W . D i x o n .   En e r g y - m a n a g e m e n t   s y s t e m   f o r   a   h y b r i d   e l e c t r i c   v e h i c l e   u s i n g   u l t r a c a p a c i t o r s   a n d   n e w r a l   n e t w o r k s .   I EEE  T r a n s a c t i o n s   o n   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   Vo l . 5 3 ,   N o . 2 ,   Ap r i l   2 0 0 6 .   [ 8 ] .   Z .   J i a n g ,   L .   G a o ,   M .   J .   Bl a c k w e l d e r   a n d   R .   A.   D o u g a l .   D e s i g n   a n d   e x p e r i m e n t a l   t e s t s   o f   c o n t r o l   s t r a t e g i e s   f o r   a c t i v e   h y b r i d   f u e l   c e l l /   b a t t e r y   p o w e r   s o u r c e s .   El s e v i e r ,   J o u r n a l   o f   Po w e r   So u r c e s ,   Vo l .   1 3 0 ,   2 0 0 4 ,   p p . 1 6 3 - 1 7 1 .       [ 9 ] .   A.   A.   F e r r e i r a ,   J .   A.   Po m i l i o ,   G .   Sp i a z z i   a n d   L .   d e   Ar a u j o   Si l v a .   En e r g y   M a n a g e m e n t   F u z z y   L o g i c   Su p e r v i s o r y   f o r   E l e c t r i c   Ve h i c l e   Po w e r   Su p p l i e s   Sy s t e m .   I E EE  T r a n s .   o n   P o w e r   El e c t r o n i c s ,   Vo l .   2 3 ,   N o .   1 ,   J a n   2 0 0 8 .   [ 1 0 ] .   X i   Z h a n g ,   C h r i s   C h u n t i n g   M i ,   Ab u l   M a s r u r   a n d   D a v i d   D a n i s z e w s k i .   W a v e l e t - t r a n s f o r m - b a s e d   p o w e r   m a n a g e m e n t   o f   h y b r i d   v e h i c l e s   w i t h   m u l t i p l e   o n - b o a r d   e n e r g y   s o u r c e s   i n c l u d i n g   f u e l   c e l l ,   b a t t e r y   a n d   u l t r a c a p a c i t o r .   J o u r n a l   o f   Po w e r   So u r c e s   1 8 5 ( 2 0 0 8 )   1 5 3 3 - 1 5 4 3 .   [ 1 1 ] .   C .   M .   J e f f e r s o n   a n d   R .   H .   Ba r n a r d   ( 2 0 0 2 ) .   H y b r i d   Ve h i c l e   Pr o p u l s i o n .   So u t h a m p t o n ,   U K:   W I T   Pr .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.