HERO - Optimisation tool for Hybrid Electric Recuperation and Operation Strategies

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Es soll ein Simulationswerkzeug entwickelt werden, mit dem die Komponenten von
Hybrid-fahrzeugen in der Konzeptphase bestmöglich dimensioniert und
insbesondere dann eine bezüglich Verbrauch und Emissionen optimale
Betriebsstrategie generiert werden kann. Als Basis wird das bestehende
Fahrzeugmodell PHEM verwendet. Alle Entwicklungsschritte werden am Prüfstand
an einem Prototyp für ein Diesel-Hybridfahrzeug begleitet und validiert.
Bei der Konzeptionierung von Hybridfahrzeugen bestehen sehr viel mehr Freiheitsgrade als
bei der Auslegung konventioneller Antriebe. Diese beginnen bei der Dimensionierung von
Verbrennungsmotor, E-Maschine, Antriebstrang und Speichermedien, führen über die
kon-krete Umsetzung der einzelnen Komponenten (z.B. Brennverfahren) bis hin zur
Entwicklung der Betriebsstrategie. Zur optimalen Anwendung dieser vielen Freiheitsgrade
werden spe-zielle Simulationswerkzeuge erforderlich.
In einem gemeinsamen Projekt mit BMW-Motoren GmbH Steyr wurde das
Fahrzeugemissi-onsmodell PHEM zur Simulation von Hybridfahrzeugen erweitert und
getestet. Dabei zeigte sich in der Abstimmung der Fahrzeugkomponenten und der
Betriebsstrategie ein großes Potenzial zur gleichzeitigen Minderung von Verbrauch und
Schadstoffemissionen für diesel-elektrische Hybridantriebe. Die Betriebsstrategie bestimmt
dabei für jeden Fahrzustand die Anteile der E-Maschine an der Antriebsleistung bzw. ob durch
Lastanhebung des Verbren-nungsmotors oder durch Rekuperation von Bremsenergie
elektrische Energie generiert wird. Welche Aktion zu welchem Zeitpunkt durchgeführt wird,
bestimmt ganz wesentlich die Effi-zienz des Hybridantriebes. In dem eingereichten Projekt soll
nun ein innovativer Algorithmus entwickelt und im Modell PHEM implementiert werden, der
eine verlässliche und nachvoll-ziehbare Optimierung der Betriebsstrategie durchführt. Mit der
optimierten Betriebsstrategie kann das Hybridfahrzeug dann in beliebigen Fahrzyklen simuliert
werden, um die bestmögli-che Dimensionierung der Komponenten zu ermöglichen.
Der innovative Algorithmus zur Optimierung der Betriebsstrategie soll auf einer Bilanzierung
von Verbrauchs- und Emissionsänderungen bei unterschiedlichen Betriebszuständen jeweils
bezogen auf die Änderung des Energiegehaltes der Batterie basieren und kann so für
belie-bige Fahrer-, Fahrzeug- und Fahrzykluskombinationen angewandt werden.
Um die Optimierung in einer möglichst realitätsnahen Modellumgebung durchführen zu
kön-nen, werden für das bestehende Modell PHEM - neben dem Algorithmus zur Optimierung
von Betriebsstrategie und Komponentendimensionierung - auch neue Module für Abläufe im
Hybridantrieb entwickelt. Dies umfasst insbesondere die Integration der thermischen
Belas-tung in das Batteriemodell, eine Regelung für die Bremsenergie-Rekuperation unter
Einhal-tung von Fahrbarkeitsrandbedingungen, und die Simulation der Abgasnachbehandlung
unter Motor Start-Stop-Bedingungen.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/03/0928/02/11