Oil & Gas Science and Technology — Rev. IFP Energies nouvelles
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A contribution to the determination of the
equivalent consumption in hybrid electric
vehicles
Laura V. Pérez
1,
* Cristian H. De Angelo
1
and Victor L. Pereyra
2
1 Grupo de Electrónica Aplicada, Universidad Nacional de Río Cuarto
2 Energy Resources Engineering, Stanford University
e-mail: lperez@ing.unrc.edu.ar — pereyra@stanford.edu
*Corresponding author
Résumé — Dans l’optimisation de la gestion d’énergie des véhicules électriques hybrides, le facteur
de consommation équivalent est souvent utilisé. Ce paramètre (en fait variant dans le temps) représente
une façon de pénaliser l’utilisation de l’énergie de la batterie, étant donné que recharger les batteries
implique finalement consommer du carburant. Si le problème de la détermination de la répartition de
la puissance entre les sources d’énergie du véhicule qui minimise la consommation de carburant est
formulé comme un problème de commande optimale non linéaire avec des restrictions, et est résolu
en utilisant le Principe du Maximum de Pontryagin, le facteur de consommation équivalent peut être
calculé à partir de l’état adjoint. Cet article montre une manière de calculer l’évolution temporelle du
facteur de consommation équivalente, basé à la résolution d’un problème de commande optimale dans
le cas où les contraintes d’état sont prises en compte. Les conditions d’optimalité donnée par le PMP
sont un problème de valeurs aux deux bouts, qui est résolu numériquement en utilisant un code appelé
PASVA4 . Des exemples numériques sont comparés avec les solutions du même problème obtenus en
utilisant la programmation dynamique. L’évolution temporelle de l’état adjoint est décrite complète-
ment . L’approche peut être généralisée aux problèmes de gestion optimale d’énergie similaires.
Abstract — In the optimization of power management of hybrid electric vehicles, the equivalent con-
sumption factor is often used. This parameter represents a way of penalizing the use of power from the
batteries, taking into account the fuel consumption that such use eventually hides. If the problem of
determining the power split between the energy sources of the vehicle that minimizes fuel consumption
is stated as a non linear constrained optimal control problem, and is solved using Pontryagin Maximum
Principle (PMP), the equivalent consumption factor may be computed from the adjoint state. In this
work we show a way of computing the time evolution of the equivalent consumption factor, based in
solving an optimal control problem in the case where state constraints are taken into account. The
optimality conditions of PMP are a boundary value problem (BVP) , which is solved numerically using
a code named PASVA4 . Numerical examples are compared with dynamic programming solutions of
the same problem. The time evolution of the adjoint state is fully described. The approach may be
generalized to similar optimal control problems.