Die vorliegende Arbeit zeigt eine Optimierung der Betriebsstrategie eines Dieselfullhybrid- Konzeptfahrzeugs auf Basis einer thermischen Antriebsstrangsimula,tion. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten thermischen Simulationsmodelle von Verbrennungsmotor und Getriebe werden durch ein hybridisches Optimierungsverfahren und Prüfstandsmessungen justiert. Das hierzu verwendete Verfahren besteht aus einer Kombination eines globalen Suchverfahrens (Partikelschwarmoptimierer) mit einem lokalen Suchverfahren (Simplex-Verfahren nach Neider und Mead). Eine Konvergenzanalyse anhand mathematischer Testfunktionen zeigt Vorteile hinsichtlich Konvergenzgüte und -geschwindigkeit durch die Kombination beider Suchverfahren gegenüber einer reinen Schwarmoptimierung. Auf Basis einer Analyse der Optimierungsmethodik am Beispiel der mathematischen Testfunktionen werden die zu verwendenden Einstellungen für die Justierung der thermischen Simulationsmodelle (u.a. Schwarmgröße, Nachbarschaftsstruktur oder Reinitialisierungskriterium) abgeleitet. Neben der automatischen Justierung der thermischen Netzwerke wird dieser Ansatz ebenfalls zur Betriebsstrategieoptimierung des untersuchten Konzeptfahrzeugs eingesetzt. Mit Hilfe einer zu bestimmenden drehzahlabhängigen Drehmomentenschwelle wird zwischen elektrischem und verbrennungsmotorischem Betrieb unterschieden. Um eine über den Zyklus ausgeglichene Ladebilanz der Batterie sicherzustellen, werden neben der Drehmomentenschwelle ebenfalls Nachladeleistungen in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie durch den Optimierungsansatz bestimmt. Unter Berücksichtigung des thermischen Antriebsstrangmodells werden sowohl für den NEFZ als auch den FTP-72 Zyklus Optimierungen hinsichtlich eines minimalen Kraftstoffverbrauchs als auch eines maximalen elektrischen Fahrerlebnisses durchgeführt. In den verbrauchsoptimierten Strategien werden die niedrigen Lastanforderungen, wie etwa in Konstantfahrten mit geringer Geschwini digkeit, durch die E-Maschine bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor gestellt. Höhere Lastanforderungen, wie etwa in Beschleunigungen oder Konstantfahrten mit hoher Gei schwindigkeit, führen durch das Überschreiten der Drehmomentenschwelle zu einem Start des Verbrennungsmotors. Ausgehend von verbrauchsoptimierten Betriebsstrategien in beiden untersuchten Zyklen führt eine Erhöhung der Drehmomentenschwelle zu einem vergrößerten elektrischen Fahrerlebnis, aber gleichzeitig auch zu erhöhten Kraftstoffverbrauchen. Der Konflikt dieser zwei gegenläufigen Zielkriterien wird durch eine multikriterielle Optimierung und eine sich daraus ergebende Paretofront sowohl für den NEFZ als auch den FTP-72 dargestellt.
Optimierung der Betriebsstrategie eines Dieselfullhybrids auf Basis einer thermischen Antriebsstrangsimulation
2014
118 Seiten, Bilder, Tabellen, 151 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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