Durch wachsende Kraftstoffpreise und zunehmendem Kostendruck im Straßengüterverkehr gerät verstärkt der Einfluss der Fahrweise auf den Kraftstoffverbrauch schwerer Lkw in den Blickpunkt. Studien zeigen, dass ein versierter Kraftfahrer gegenüber einem ungeübten durch eine vorausschauende Fahrweise zweistellige Verbrauchseinsparungen erzielen kann. Diese Arbeit entwickelt das Fahrerassistenzsystem Integrated Predictive Powertrain Control (IPPC), welches die Längsregelung eines Lkws vollständig automatisiert und dabei den geübten Kraftfahrer in seiner vorausschauenden Fahrweise imitiert. Zu diesem Zweck verwendet das IPPC-System Informationen eines erweiterten Navigationssystems über die Fahrbahnsteigung, die Kurvenkrümmung und die geltenden Geschwindigkeitsbeschränkungen des zukünftig befahrenen Streckenabschnitts. Mit diesen Informationen, den Messgrößen eines Abstandsradars und einem Modell der Lkw-Längsdynamik in der Ausprägung eines hybriden Automaten berechnet das System durch eine Modellbasierte Prädiktive Regelung (MPR) die optimale Wahl des Sollgangs, des Antriebsmoments und der Bremsmomente. Eine Herausforderung stellt dabei die Echtzeitlösung des Hybrid-Optimalsteuerungsproblems der Lkw-Längsdynamik dar, anhand dessen die MPR die SteIlgrößen ermittelt. Ein wesentlicher Teil dieser Arbeit behandelt deshalb die Entwicklung eines numerischen Lösungsverfahrens, welches in weiten Teilen neue, universell einsetzbare Methoden beinhaltet. Schwerpunkt der Arbeit bildet die prototypische Realisierung des IPPC-Systems im Versuchsfahrzeug und dessen Erprobung. Anhand von Simulations- und Messergebnisse wird gezeigt, dass IPPC einen bedeutenden Beitrag zur Reduktion des Verbrauchs schwerer Lkw leisten kann.
Vorausschauende Längsregelung schwerer Lastkraftwagen
2010
277 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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