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aktualisiert am 21. April 2021

ISBN 9783843936231

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978-3-8439-3623-1, Reihe Ingenieurwissenschaften

Andreas Sauer
Vorausschauende Betriebsstrategie eines seriellen Hybridfahrzeuges durch dynamische Optimierung und Backend-Anbindung

124 Seiten, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (2018), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

In dieser Arbeit wird eine vorausschauende Betriebsstrategie für ein serielles Hybridfahrzeug vorgestellt und in einem BMW i3 prototypisch implementiert. Mithilfe der Mobilfunkverbindung in modernen Fahrzeugen wurde ein neuartiger Ansatz realisiert, der es erlaubt Methoden der optimalen Regelung zu nutzen, um somit Effizienz, Reichweite und Komfort zu verbessern.

Falls die geplante Route durch Zieleingabe im Navigationsgerät bekannt ist, kann diese Information genutzt werden, um die Betriebsstrategie des Hybridfahrzeuges auf die zukünftige Strecke anzupassen. Das Zusammenspiel der Antriebskomponenten kann somit besser aufeinander abgestimmt werden.

Eine genaue Vorhersage des zukünftigen Fahrprofils ist für eine derartige Betriebsstrategie Voraussetzung, bisher ist eine Prädiktion in der notwendigen Güte jedoch nicht im Fahrzeug verfügbar. Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass die Optimierung einer Betriebsstrategie rechenaufwendig und daher nur eingeschränkt auf Steuergeräten im Fahrzeug realisierbar ist.

Diese Aspekte motivieren zur Nutzung der Mobilfunkverbindung für die Realisierung der Betriebsstrategie. Eine Mobilfunkverbindung erlaubt es, Algorithmen von Steuergeräten auf stationäre Backend-Server auszulagern, wo eine höhere Datenverfügbarkeit und Rechenkapazität als im Fahrzeug vorhanden ist.

Dieser Ansatz ermöglicht es, sowohl die Prädiktion des Fahrprofils als auch die Optimierung der Betriebsstrategie im Backend zu berechnen. Die Prädiktion wird auf Basis von aufgezeichneten Flottenfahrten durchgeführt, welche in einer Datenbank im Backend gesammelt werden. Diese Fahrprofile werden genutzt, um den Geschwindigkeits- und Antriebsleistungsverlauf vorherzusagen. Anschließend wird eine optimale Betriebsstrategie für die zukünftige Strecke bestimmt, indem Methoden der optimalen Regelung eingesetzt werden.

Die resultierende Betriebsstrategie wurde simulativ untersucht und bewertet. Zusätzlich ist ein Versuchsträger aufgebaut worden, um die Betriebsstrategie im realen Fahrzeug erleben und bewerten zu können. Hier können sowohl Einsparungen im Verbrauch von bis zu vier Prozent nachgewiesen werden als auch eine drastische Reduzierung der wahrnehmbaren Akustik des Verbrennungsmotors.