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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Jumar, Ulrich


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ISSN
2196-677X
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Volume 62, Issue 4

Issues

Anwendung der Variationsrechnung für Steuerungsaufgaben im Kraftfahrzeug

Application of the Calculus of Variations for Control Tasks in Vehicles

Stephan Uebel / Conny Tempelhahn / Mike Liebers / Steffen Kutter / Bernard Bäker
Published Online: 2014-03-28 | DOI: https://doi.org/10.1515/auto-2013-1055

Zusammenfassung

Dieser Beitrag gibt einen kompakten Überblick über bereits veröffentlichte Methoden der Variationsrechnung für Steuerungsaufgaben im Kraftfahrzeug. Dabei steht die Anwendung dieser Methoden an einem allgemeinen Beispiel im Vordergrund. So wird die Dynamische Optimierung nach Bellman für das optimale Energiemanagement eines Parallelhybridfahrzeugs und für die Geschwindigkeitsoptimierung eines konventionellen Fahrzeugs erläutert. Zusätzlich wird ein Ansatz für eine vorausschauende Betriebsstrategie für Hybridfahrzeuge basierend auf dem Pontrjaginschen Maximumprinzip vorgestellt, welche auf einem Steuergerät lauffähig ist.

Abstract

This paper gives a compact overview of previously puplished methods using the calculus of variations for control tasks in vehicles. The main issue is to demonstrate the application of these methods in a generic example. Therefore, Bellman's dynamic programming is explained for optimal energy management of a parallel hybrid electric vehicle and for speed optimization of a conventional car. In addition it shows the derivation and implementation of a faster algorithm for a predictive supervisory control strategy for hybrid electric vehicles based on Pontryagin's Maximum Principle.

Keywords: Dynamic Programming; Pontryagin's Maximum Principle; Calculus of variations; Hybrid electric vehicle

Schlagwörter: Dynamische Optimierung; ECMS; Pontrjaginsches Maximumprinzip; Variationsrechnung; Hybridfahrzeug

About the article

Stephan Uebel

Prof. Dr.-Ing. Bernard Bäker ist Direktor des Instituts für Automobiltechnik Dresden (IAD) an der TU Dresden. Dort leitet er den Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik.

Technische Universität Dresden, Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik, 01062 Dresden, Tel: +49-(0)351-463-34180, Fax: +49-(0)351-463-32866

Conny Tempelhahn

Dr.-Ing. Steffen Kutter war Teamleiter im Bereich alternative Antriebe der IAM GmbH und hat 2013 in diesem Fachgebiet an der TU Dresden sein Promotionsvorhaben abgeschlossen. Seit 6/2013 ist er als Teamleiter Electrical Engineering für Bombardier Transportation in Görlitz tätig.

Technische Universität Dresden, Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik, 01062 Dresden

Mike Liebers

Dipl.-Ing. Mike Liebers ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik der Technischen Universität Dresden. Seine Hauptarbeitsgebiete sind die Entwicklung von prädiktiven Betriebs- und Ladestrategien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge auf Basis dynamischer Fahrzeugbeladungszustände.

Technische Universität Dresden, Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik, 01062 Dresden

Steffen Kutter

Dipl.-Ing. Conny Tempelhahn ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik der Technischen Universität Dresden. Seine Hauptarbeitsgebiete sind das Energiemanagement von Kraftfahrzeugen und die Optimierung von Betriebsstrategien unter Einbeziehung von Historiendaten.

Technische Universität Dresden, Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik, 01062 Dresden

Bernard Bäker

Dipl.-Ing. Stephan Uebel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik der Technischen Universität Dresden. Seine Hauptarbeitsgebiete sind das Energiemanagement im Kraftfahrzeug, die Optimierung der Fahrzeuggeschwindigkeit im Hinblick auf Energie und Zeit und online fähige Steuerstrategien im Kraftfahrzeug.

Technische Universität Dresden, Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik, 01062 Dresden


Accepted: 2014-02-20

Received: 2013-08-22

Published Online: 2014-03-28

Published in Print: 2014-04-28


Citation Information: at – Automatisierungstechnik, Volume 62, Issue 4, Pages 249–259, ISSN (Online) 2196-677X, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1515/auto-2013-1055.

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©2014 Walter de Gruyter Berlin/Boston.Get Permission

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