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Energiemanagement III

Projektbeschreibung

Im Rahmen der Kooperationsvorhaben Energiemanagement im Kraftfahrzeug (EM) I + II zwischen der BMW Forschung und Technik GmbH und der Technischen Universität München konnten in den Jahren 2003 bis 2010 zukunftsweisende Forschungsergebnisse zu Themen des Energiehaushaltes und -verbrauches im Kraftfahrzeug gewonnen werden. Die Erkenntnisse, Modelle sowie eine verteilte Optimierung aus diesen Projekten bildeten eine hervorragende Ausgangsbasis für eine dritte Projektphase.

Die Forschungsthemen in den Bereichen Antriebsstrang, Betriebsstrategie, Kundenwahrnehmung und Powermanagement wurden über eine Laufzeit von 3 Jahren durch die Lehrstühle für Automatisierung und Informationssysteme, Ergonomie sowie das Fachgebiet für Energiewandlungstechnik bearbeitet. Zusätzlich wurde das Projekt von 2011-2013 vom Lehrstuhl für Produktentwicklung unterstützt.

Unser Forschungsschwerpunkt bestand während des Projekts zum einen in der Absicherung und Einordnung von elektrischen Komponentenverbräuchen im Antriebsstrang. Es wurde eine Methode zur automatisierten Erstellung physikalischer Modelle entwickelt, welche auf Basis von validen Messdaten eine automatische Parametrierung der Modellkomponenten ermöglicht. Auf Basis dieser Modelle können fahrzeugspezifische Vorhersagen getroffen und Auswirkungen von Komponentenänderungen getroffen werden. Die Ergebnisse wurden auf dem IFAC World Congress 2014 in Kapstadt veröffentlicht. In einem zweiten Schritt wurde eine Methode zur Plausibilisierung entwickelt, welche eine Evaluation von Ergebnissen der Messfahrten hinsichtlich ihrer Realitätstreue  ermöglicht. Die Anwendung der Methode versetzt die Fachabteilung in die Lage, Messergebnisse anhand von Vertrauensmaßen auf ihre Qualität zu beurteilen und Fehlverhalten (z.B. Defekt) einer Komponente zu detektieren, ohne eine detaillierte manuelle Auswertung durchzuführen.

Im zweiten Schwerpunkt wurde eine Gesamtfahrzeugsimulation (GFS) erstellt, welche ein Fahrzeug hinsichtlich mechanischem und elektrischem Verhalten abbildet. Hierzu wurden Optimierungs-Algorithmen verwendet, um die Modellparameter im Fahrzeug zu variieren, bis sich eine optimale Konfiguration hinsichtlich Verbrauch und Kundenwahrnehmung ergibt. Zur Beschleunigung dieses Vorgangs wurden Methoden zur Parallelisierung der Optimierungsvorgänge entwickelt und eingesetzt.

Auf Grundlage dieser GFS stand im dritten Projektjahr die Entwicklung einer alternativen Betriebsstrategie im Fokus. Der Transfer eines aus der Automatisierungstechnik bekannten Ansatzes, basierend auf Agenten, wurde adaptiert und in einem ersten Schritt simulativ in MATLAB/Simulink umgesetzt. Aufgrund der Verteilung der Rechenknoten im Fahrzeug fand die Evaluation des entwickelten Multi-Agent-System exemplarisch durch eine Hardware-in-the-Loop Implementierung auf vernetzten Einplatinenrechnern statt. Hierdurch konnte die Machbarkeit des Agenten-Ansatzes unter realen Echtzeit-Anforderungen nachgewiesen werden.