Ein modellbasiertes Gesamtkonzept zur Längsdynamiksteuerung und -regelung von Parallelhybridfahrzeugen

A model-based concept for longitudinal dynamics control of parallel hybrid electric vehicles

  • Die steigende Komplexität moderner Fahrzeugantriebe erfordert im Bereich der Steuerung und Regelung des Bewegungsverhaltens umfassende Betrachtungen auf Komponentenebene, aber vor allem auch auf Gesamtsystemebene. Gegenstand dieser Arbeit ist daher der gesamthafte Entwurf der Längsdynamik eines Fahrzeugs, das mit einem parallelen Hybridantriebsstrang ausgestattet ist. Dazu wird ein hierarchisches Strukturkonzept vorgestellt, das es ermöglicht, die Kernaufgaben der Schnittstellenbereitstellung zwischen Fahrer und Fahrzeug, der Sicherstellung eines energieeffizienten Betriebes sowie der definierten Einstellung des dynamischen Längsverhaltens des Fahrzeugs weitgehend getrennt voneinander zu betDie steigende Komplexität moderner Fahrzeugantriebe erfordert im Bereich der Steuerung und Regelung des Bewegungsverhaltens umfassende Betrachtungen auf Komponentenebene, aber vor allem auch auf Gesamtsystemebene. Gegenstand dieser Arbeit ist daher der gesamthafte Entwurf der Längsdynamik eines Fahrzeugs, das mit einem parallelen Hybridantriebsstrang ausgestattet ist. Dazu wird ein hierarchisches Strukturkonzept vorgestellt, das es ermöglicht, die Kernaufgaben der Schnittstellenbereitstellung zwischen Fahrer und Fahrzeug, der Sicherstellung eines energieeffizienten Betriebes sowie der definierten Einstellung des dynamischen Längsverhaltens des Fahrzeugs weitgehend getrennt voneinander zu betrachten und zu bearbeiten. Im Bereich der Längsdynamikauslegung kommt dabei ein neuer Ansatz zur Automatisierung des Antriebsstrangs zum Einsatz, der insbesondere Lastwechsel an Reibkupplungen - wie sie im betrachteten Doppelkupplungsgetriebe verwendet werden - leicht beherrschen lässt. Insgesamt ergibt sich damit ein Konzept, das dem Fahrer ein von ihm vorgegebenes Summendrehmoment auf Radebene für die Erfüllung seiner Fahraufgaben zur Verfügung stellt. Die Dynamik des Drehmomentaufbaus bleibt dabei unverändert, während gleichzeitig eine Aufteilung der Stellgrößen auf die redundanten Aktoren beispielsweise unter Effizienzgesichtspunkten erfolgen kann. show moreshow less
  • The subject matter of this thesis is the integrated design of the longitudinal dynamics for a parallel hybrid electric vehicle, where power units’ redundancy leads to an over-actuated behaviour. While the additional electric powertrain has the objective to increase the overall efficiency of the vehicle, the electrical machine can be included in the automation approach of the powertrain. The increasing complexity of modern motor vehicles requires a lot of effort to control the motion dynamics not only on component level, but rather primarily on vehicle level. Model based methods provide the exact defined specification and realization of the vehicle’s dynamic behavior and at the same time takThe subject matter of this thesis is the integrated design of the longitudinal dynamics for a parallel hybrid electric vehicle, where power units’ redundancy leads to an over-actuated behaviour. While the additional electric powertrain has the objective to increase the overall efficiency of the vehicle, the electrical machine can be included in the automation approach of the powertrain. The increasing complexity of modern motor vehicles requires a lot of effort to control the motion dynamics not only on component level, but rather primarily on vehicle level. Model based methods provide the exact defined specification and realization of the vehicle’s dynamic behavior and at the same time takes the energy efficiency into account. Based on these methods a hierarchical structure concept is developed, which allows a nearly independent processing of the main tasks: providing an interface to the human driver, increase of the energy efficiency and design of the vehicle’s longitudinal behaviour. Concerning the longitudinal dynamics’ design, a new approach is presented for powertrain automation, which addresses especially load changes at the friction clutches used in the double clutch transmission. This results in an overall concept that provides a transparent wheel torque behaviour to the driver, while at the same time, the distribution of control variables to redundant actuators has no effect on the longitudinal dynamics. Finally various simulations with a detailed vehicle simulation model demonstrate the proper operation of the approach for longitudinal dynamics’ control of parallel hybrid electric vehicles. Additionally the new approach for powertrain automation with friction clutches is evaluated based on test rig measurements. show moreshow less

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Metadaten
Author:Andreas Michalka
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-57226
ISBN:978-3-944057-25-5
Series (Volume number):FAU Studien aus der Elektrotechnik (1)
Publisher:FAU University Press
Place of publication:Erlangen
Advisor:Günter Roppenecker, Ulrich Konigorski
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2014
Publishing Institution:FAU University Press
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Date of final exam:2014/06/25
Release Date:2015/01/16
Tag:Kupplungsregelung ; Längsdynamikregelung; Längsdynamiksteuerung; Parallelhybridfahrzeug; Reibkupplung
SWD-Keyword:Doppelkupplungsgetriebe; Fahrzeugtechnik; Hybridfahrzeug; Kupplung; Regelungstechnik
Pagenumber:xviii, 217 S.
Note:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press
Institutes:Technische Fakultät / Department Elektrotechnik-Elektronik-Informationstechnik
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - Namensnennung-NichtKommerziell-KeineBearbeitung

$Rev: 13581 $