sbme_kap5

Die Betriebsstrategie steuert sämtliche Freiheiten des Systems unter 
Beachtung der Betriebsziele.

Grundlegende Aufgaben einer Betriebsstrategie 
• Betrieb der Energiewandler in Bereichen hohen Wirkungsgrads
• Wahl der Betriebsmodi
• Entscheidung über Zu-/Abführung der Energie zum/aus dem Speicher in Abhängigkeit 
vom Systemzustand

Stellgrößen
• Momentenaufteilung
• Wahl der Getriebeübersetzung
• Wahl der Betriebsmodi (Aggregat an/aus)
• Ansteuerung weiterer Aggregate zum Erreichen des Betriebsziels(bspw. 
Batterieklimatisierung, Abgasnachbehandlung) 
Stellgrößen hängen von der verwendeten Modelltiefe/ dem Abstraktionsgrad ab

• Beruhen auf empirischen Überlegungen, Erfahrungen, Expertenwissen
aber: auch methodisches Vorgehen und Parameteroptimierung möglich
• Speichern der Regeln als Kennfeld auf dem Steuergerät
• Geringere Lösungsgüte im Vergleich zu optimierungsbasierten Verfahren
• Onlinefähig (Berechnungsaufwand, Speicherbedarf, Kausalität)

Onlinefähigkeit
Die Strategie ist in der Lage zu jedem Zeitpunkt der Fahrt (online) die 
Steuergrößen in einem sinnvollen Zeitfenster korrekt zu bestimmen. Sie 
benötigt dabei kein Wissen über den zukünftigen Fahrtverlauf.

Beispiele:

„Thermostat“-Steuerung bzw. „an/aus“-Strategie
• bei erreichen der oberen SOC Grenze wird EM ein- und VKM ausgeschaltet
• bei erreichen der unteren SOC Grenze wird VKM wieder eingeschaltet
• alleiniger EM-Betrieb kritisch, da nur
bei ausreichend leistungsstarker
Dimensionierung der EM möglich
(z.B. beim Mild-Hybrid)

Power Follower (auch Electric Assist Control Strategy (EACS))
• 4 Regeln
• Unterhalb einer Grenze für Radleistung und Fahrgeschwindigkeit wird rein 
elektrisch gefahren; Schleppen des VM
• Ist das geforderte Moment größer als das Maximalmoment des VM 
->elektrischer Antrieb als Booster
• Betrieb des VM in Bereichen hoher Wirkungsgrade durch Lastpunktverschiebung
• Laden des elektrischen Speichers durch maximale Rekuperation beim Bremsvorgang

• 3 Parameter

���� �� ������,�� : Grenzgeschwindigkeit für elektrische Fahrt

�� ���� ,�� ���� : Anteil am VM-Maximalmoment unterhalb dessen VM abgeschaltet wird

������ ,�� ���� : Maximales Moment bei Lastpunktverschiebung

• Equivalent Consumption Minimization Strategy (ECMS)
  • Lokal optimierungsbasierte Strategie (Optimierung nur im aktuellen Zeitpunkt der Fahrt) -> begrenzt onlinefähig
  • Minimierung eines Gütemaßes (entspricht Betriebsziel), z. B. Kraftstoffverbrauch
  • Betrachtung des elektrischen Energiespeichers als Zusatztank (Laden durch VKM)
  • Definition einer Äquivalenz zwischen elektrischer und chemischer Energie �� = ������ ℎ�� �� ������ℎ/������ �� �� �� ����������ℎ
  • Erweiterung der Zielfunktion: Minimierung der äquivalenten Energie
    ���� = ����������(������ , ������ , ��) + �� ⋅ ��������(������ , ��) -> ������(��) = arg������ min(����) (Prinzip der äquivalenten Leistung)

• Dynamische Programmierung (DP)
  • Global optimales Verfahren -> höchste Lösungsgüte
  • Nach dem Bellmannschen Optimalitätsprinzip (siehe Abschnitt 5.3)
  • Zur Berechnung muss der gesamte Fahrtverlauf bekannt sein ->Ein Einsatz im Fahrzeug ist unmöglich
  • Sehr hoher Berechnungsaufwand

                ABER:  DP bietet für Simulationen eine optimale Referenzlösung zur Bewertung anderer Ansätze 

Was ist Optimierung?
„Im gängigen Sprachgebrauch wird dieses Wort ziemlich sorglos verwendet, und man 
kann sich manchmal des Eindrucks nicht erwehren, daß schon von „optimieren“ 
gesprochen wird, wenn jemand sich überhaupt Gedanken über die Bearbeitung einer 
Aufgabenstellung macht.“ – Föllinger 1994

Was soll optimiert werden?
• Struktur des Antriebsstrangs (Verwendung anderer Aggregate, …)?
• Parameter einer Betriebsstrategie? 
• Der Kraftstoffverbrauch über die ganze Fahrt / zu einem Zeitpunkt?
Optimierungsaufgabe muss klar definiert werden!