Im Rahmen eines interdisziplinären Forschungsprogramms wurde an der TU Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig in Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG ein leistungsverzweigter hybrider Antriebsstrang für den Betrieb in zwei Fahrbereichen konzipiert. Diese Arbeit befasst sich mit der Steuerung und Regelung des Antriebsstrangs und der dazu erforderlichen Modellierung. Zuerst wird der Antriebsstrang in mehrere Baugruppen aufgeteilt. Danach wird für jede Baugruppe zunächst eine separate mathematische Beschreibung hergeleitet und in den Zustandsraum überführt. So entsteht gleichzeitig eine Bibliothek an Modellen, die auch im Rahmen anderer Projekte eingesetzt werden können. Die Zustandsmodelle der Baugruppen werden dann zu einem Zustandsmodell für den gesamten Antriebsstrang vereinigt und mit den Fahrwiderstandsgleichungen schließlich zu einem Gesamtmodell für den gesamten Antrieb kompoundiert. Im normalen Fahrbetrieb - also wenn gerade keinerlei Schaltvorgänge im Antriebsstrang stattfinden - ist der Arbeitspunkt der Verbrennungskraftmaschine und die Batterieleistung den Vorgaben der Betriebsstrategie entsprechend einzustellen. Es wird erklärt, wie diese Aufgabe in einem der Fahrbereiche - ähnlich wie etwa beim Toyota Prius - durch mehrere separate Regelungen gelöst werden kann und erklärt, warum derselbe Ansatz in dem anderen Fahrbereich Stabilitätsprobleme erwarten lässt. Schließlich wird eine stabile nichtlineare Mehrfachregelung für den betreffenden Fahrbereich entworfen und untersucht. Schaltvorgänge und Umschaltvorgänge in Antriebssträngen können den Fahrkomfort durch unangenehme Zugkraftschwankungen empfindlich stören und das Reaktionsvermögen des Antriebs auf den Fahrerwunsch verzögern. Deshalb müssen derartige transiente Vorgänge möglichst ohne Zugkraftschwankungen zügig vollzogen werden. Ein bei jedem Vollhybriden notwendiger Schaltvorgang ist der Wiederstart der Verbrennungskraftmaschine. Wenn der Antriebsstrang über mehrere Fahrbereiche (auch als Modi bezeichnet) verfügt, stellen die Wechsel zwischen den Modi weitere notwendige Schaltvorgänge dar. Für alle erforderlichen Schaltvorgänge werden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene, zueinander alternative Steueralgorithmen entworfen, die auch in anderen Antriebssträngen eingesetzt werden könnten, sofern diese aus systemtheoretischer Sicht die gleiche Struktur aufweisen wie der Antriebsstrang der TU Braunschweig. Die Steuerung der Schaltvorgänge ist in einigen Fällen jedoch nicht ohne Kenntnis einiger Systemgrößen möglich, die nicht gemessen werden können. Deswegen werden Gleichungen zur möglichst genauen Schätzung der betreffenden Systemgrößen hergeleitet. Außerdem wird untersucht, ob die Schaltvorgänge auch trotz Mess- und Parameterfehler hinreichend genau gesteuert werden können. Die Ergebnisse der verschiedenen Steueralgorithmen werden schließlich miteinander verglichen.


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    Title :

    Modellierung, Mehrfachregelung und optimale Steuerung eines leistungsverzweigten hybriden Antriebs


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    2008


    Size :

    272 Seiten, Bilder, 40 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German