Durch die Hybridisierung steigt die Komplexität des Fahrzeugs und damit die Anforderungen an die Regelung und Steuerung. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, wurde ein modellgestütztes Verfahren für die Entwicklung einer Reglerstruktur, die auf der Zwei-Freiheitsgrad-Struktur beruht, für den Antriebsstrang eines parallelen Hybridfahzeugs vorgestellt. Zur Berechnung der Vorsteuerungen wurde die Eigenschaft der Flachheit genutzt. Zur Kompensation von Störungen und Modellunsicherheiten kamen PID-Regler und adaptive Verfahren zum Einsatz. Für den Vorsteuerungsentwurf des hydraulischen Kupplungsaktors wurde das Modell vereinfacht, da sich in Simulationen gezeigt hat, dass sich die Drücke in den Zylindern nur geringfügig unterscheiden. Wie gezeigt werden konnte, ist die Position des Kupplungsaktors ein flacher Ausgang des vereinfachten Systems. Für den Vorsteuerungsentwurf des Antriebsstrangs wurde zuerst ein Modell mit den Nachgiebigkeiten des Zweimassenschwungrades und der Antriebsachsen betrachtet. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Modell hinreichende Kriterien für die Flachheit erfüllt. Jedoch konnte aus den Zuständen und Ausgängen kein flacher Ausgang gebildet werden, wodurch die direkte physikalische Interpretation verloren ging. Daher wurden für den Entwurf der Vorsteuerungen die Modelle des Antriebsstrangs vereinfacht. Die unterlagerte Reglerstruktur für den hydraulischen Kupplungsaktor bestand neben den Vorsteuerungen aus einem nichtlinearen PI-Regler und einer Adaption der charakteristischen Volumenstromkennlinie. Ebenfalls wurde ein PI-Regler für die unterlagerte Stromregelung verwendet. Der Verstärkungsfaktor des nichtlinearen PI-Reglers ist eine Funktion in Abhängigkeit vom geschätzten Volumenstrom durch das Ventil. In der Simulation konnte gezeigt werden, dass die Reglerstruktur eine Robustheit gegenüber Schwankungen im Reibwert besitzt. Jedoch kommt es bei einem geringeren Reibwert im Modell als in der Vorsteuerung zu einer längeren Schaltzeit. Zur Bewertung des Schaltkomforts in den Fahrversuchen wurde der Schwingungsdosiswert (VDV) vorgestellt. Wie die berechneten VDV zeigten, gewährleisteten die Reglerstrukturen einen guten Fahrkomfort. Es konnte in den Fahrversuchen gezeigt werden, dass eine doppelt so groß gewählte Totzeit im Momentenaufbau des Verbrennungsmotors geringe bis keine Auswirkungen auf den Fahrkomfort hatte. Darüber hinaus konnte die unterlagerte Reglerstruktur getrennt experimentell erprobt werden und die Funktionsweise der Adaption der charakteristischen Volumenstromkennlinie dargestellt werden.
Flachheitsbasierter Vorsteuerungsentwurf für den Antriebsstrang eines Parallelhybridfahrzeuges
2011
164 Seiten, 48 Bilder, 104 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch