Die Simulation von Regelungs- und Optimierungsstrategien ist eine zentrale Aufgabe beim Einsatz der elektrischen Komponenten des Hybridantriebs einer mobilen Arbeitsmaschine. Zusätzlich zum Fahrregler mit seinen konventionellen Aufgaben, der Umsetzung des Fahrerwunsches zur Beschleunigung oder Verzögerung eines Fahrzeugs, ist bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb ein zusätzlicher Regler (Energie- oder Leistungsregler) erforderlich, der für den optimalen Einsatz der verschiedenen elektrischen Bordnetzkomponenten sorgt. Dabei darf der Energieregler nicht in die sicherheitsrelevanten Steueraufgaben des Fahrreglers eingreifen und muss bei notwendigen Abschaltungen die Leistungsflüsse unverzüglich stoppen. Es werden Modellansätze zur Modellierung eines elektrischen Hochvoltbordnetzes vorgestellt, die einen einfachen Baukasten zur Simulation der Leistungsflüsse und Spannungszustände der relevanten elektronischen Komponenten bilden. Das zugrunde gelegte System besteht aus einer elektrischen Maschine als permanent erregte Synchronmaschine, direkt verbunden mit der Verbrennungskraftmaschine, als Startergenerator in die Verbrennungskraftmaschine oder das Getriebe integriert. Über den Stromrichter speist die elektrische Maschine elektrische Energie in das Hochvoltbordnetz oder wird von diesem angetrieben. Es wird nach zwei Klassen von Optimierungsstrategien unterschieden werden. Während zum Einen optimale Strategien bei prognostizierbaren Lastverläufen mit Hilfe der dynamischen Programmierung bedingt in Echtzeit berechnet werden können, stellt die Berechnung des Speichereinsatzes bei unvorhersehbarem Lastverlauf eine deutlich größere Herausforderung dar. Der Ansatz basiert auf nicht vorhersehbare Lastprognosen. Die Optimierung und Betriebsführung erfolgt durch einen übergeordneten Fahrregler, einen unterlagerten Energieregler, einen Spannungsregler sowie fest eingestellte Regeln für den minimalen und maximalen Ladezustand der Speichersysteme. Zusätzlich sind die Grenzen des Hochvolt Bordnetzes einzuhalten. Kern des Systems ist die Interaktion von Fahrregler, Energie/Leistungsregler und Spannungsregler des Hochvolt Bordnetzes.
Simulation von Optimierungsstrategien des Energie- und Leistungsmanagements eines Hybridantriebs
2011
14 Seiten, 2 Bilder, 7 Quellen
Conference paper
German
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