Es wird ein neuartiger Geschwindigkeits- und Abstandsregler für PKW mit dem Ziel der Senkung des Kraftstoffverbrauchs entwickelt. Momentan am Markt erhältliche Abstandsregeltempomaten sind in ihrer Funktion zumeist auf die Folgeregelung von vom Fahrer vorgegebener Sollwerte für Geschwindigkeit und Abstand beschränkt, folglich können sie den Kraftstoffverbrauch nicht gezielt verändern. Dieser ist jedoch stark von der Fahr- und Betriebsstrategie des Fahrzeugs abhängig. Daher wird ein modellbasierter prädikativer Regelalgorithmus zur Steigerung der Energieeffizienz eines geschwindigkeitsgeregelten Fahrzeugs entwickelt. Dieser Regelungsansatz wird seit Jahrzehnten erfolgreich in der chemischen Industrie eingesetzt. Seit einigen Jahren sind hinreichend leistungsfähige mobile Steuergeräte wirtschaftlich herstellbar, was Einsatz dieses Konzepts im Automobilbereich ermöglicht. Sein großer Vorteil gegenüber anderen Ansätzen ist die Berücksichtigung von Beschränkungen der Stell- und Regelgrößen schon während des Reglerentwurfs. Somit können Geschwindigkeitsbegrenzungen, die Fahrtdauer, die Streckenführung, vorausliegende Verkehrssituationen und nicht zuletzt die charakteristischen Kenngrößen des Antriebsstrangs dem Regler als Randbedingungen übergeben und bei der Berechnung des kraftstoffsparenden Geschwindigkeitsprofils berücksichtigt werden. Im Fahrzeug können die benötigten Daten durch die Bordsensorik ermittelt, einer digitalen Karte entnommen oder durch Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern bzw. umliegender Infrastruktur empfangen werden. Anschließend wird mit einem numerischen Fahrzeugmodell und einer Wirkungsgradcharakteristik des Verbrennungskraftmotors eine energieoptimale Fahrstrategie mit Hilfe eines modellprädiktiven Regelungsansatzes berechnet. Hierbei wird das zukünftige Systemverhalten für einen definierten Systemhorizont durch das numerische Modell berechnet, mit dem Ziel, den Energieverbrauch unter Einhaltung von Randbedingungen zu minimieren. Von den berechneten Zeitschritten wird anschließend nur jeweils1 der erste ausgeführt. Im nächsten Zeitschritt wird die Berechnung ausgehend von der neuen Ausgangsposition mit aktualisierten Messdaten wiederholt, sodass der Systemhorizont einen Schritt in die Zukunft wandert. Der entwickelte Regler wird anhand einfacher Fahraufgaben analytisch plausibilisiert. Anschließend wird in einer Echtzeitsimulation die resultierende Längsdynamik für unterschiedliche Topografien und Geschwindigkeitsbereiche analysiert. Verglichen mit einem verifizierten Referenzregler wird für Fahraufgaben im außerstädtischen Verkehr ein Einsparpotenzial von mehr als 10% des Kraftstoffs bei unveränderter Fahrtdauer ermittelt. Bei Testfahrten im fließenden Autobahnverkehr werden Abstands- und Geschwindigkeitsregelung angemessen durchgeführt. Die ermittelten Fahrstrategien weichen teilweise von der Erwartungshaltung des Fahrers ab, wodurch der aktuelle Entwicklungsstand des Reglers nicht vollständig seitens des Fahrers akzeptiert wird.


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    Title :

    Steigerung der Energieeffizienz von Kraftfahrzeugen durch modellbasierte prädiktive Geschwindigkeits- und Abstandsregelung


    Contributors:

    Published in:

    Publication date :

    2013


    Size :

    136 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German





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