Optimale Regelung eines PHEV für RDE und Thermomanagement mittels integrierten A-ECMS Reglers

Zusammenfassung

Die Elektrifizierungsgrade der aktuellen und zukünftigen Fahrzeugflotten bedürfen einer präzisen Analyse und effektiven Steuerung der sich an Bord des Fahrzeugs befindenden Energiespeicher und -transferpfade. Der Antriebsstrang eines Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs (‚PHEV‘) besteht aus mehreren Energiespeichern und Energiewandlern und ermöglicht mehrere Betriebsmodi, um das Fahrzeug anzutreiben. Die angewandten Betriebsmodi sind entscheidend für den tatsächlichen Kraftstoffverbrauch und die Rekuperation von Bewegungsenergie. Die optimale Steuerung der Betriebsmodi stand bereits im Fokus zahlreicher Studien zur Energiemanagementstrategie (‚EMS‘). Sie bietet wertvolle Einblicke in die Verbesserung der gegenwärtigen EMS und wird häufig für das Benchmarking etablierter EMS Designs verwendet. Das Ziel der Energieverbrauchsminimierung erfordert die Online-Anpassung der EMS an alle möglichen Nutzungsprofile des PHEV. In diesem Beitrag wird ein präziser und recheneffizienter ECMS-Regler (Equivalent Consumption Minimization Strategy) auf ein dynamisches vorwärtsgewandtes Simulationsmodell eines PHEV mit integriertem Fahrzeugthermomanagement (‚VTM‘) angewendet mit dem Ziel, die EMS unter sommerlichen, milden sowie winterlichen Umgebungsbedingungen zu verbessern. Der in (Zagun M, Lodaya D, Okarmus M, Zeman J, Vankayala S, De Araujo P „Dynamic Simulation using ECMS Controller with Integrated Vehicle Thermal Management to Optimize the HEV Fuel Economy on a Real-Driving Cycle,“ in SIA Powertrain & Energy 2022, 2022) eingeführte modellbasierte ECMS-Regler erlaubt es alle zulässigen Betriebsmodi des PHEV zu analysieren und verspricht die Optimalität der EMS unter Berücksichtigung des VTM-Systems zu erhöhen. Die resultierende EMS des virtuellen Fahrzeugs wird mit der traditionellen ECMS Steuerungsstrategie verglichen, welche die Integration des VTM-Systems (z. B. über die Temperatur der Antriebskomponenten und über die parasitäre Last der Nebenverbraucher) vernachlässigt. Die Ergebnisse geben Aufschluss über die Bedeutung der Integration des Thermomanagements mit dem Energiemanagement.