CD-Labor for Modellbasierte Kalibriermethoden

Die Forschungstätigkeiten zielen auf die Entwicklung neuer Methoden zur modellbasierten Kalibrierung von Automotive-Antriebssystemen ab. Neu geschaffene Ansätze werden in die grundlegenden Kalibrieraufgaben der Steuergeräteapplikation integriert werden.

Kalibrierung meint im Rahmen der Forschungsarbeiten die Optimierung von Fahrzeugen und deren Teilsystemen. Der Fokus liegt auf Verbesserung der Verbrennungskraftmaschine und einer Kombination mit alternativen Antriebssystemen, wie etwa hybridelektrischen Antriebskomponenten. Solche Verbesserungen erfolgen auf Basis einer optimalen Bedatung von Reglerfunktionen, der Optimierung von Vorgabewerten der Motorsteuerung (ECU-Kennfelder) sowie der Kalibrierung von Abgasnachbehandlungs- oder Batteriemanagementsystemen. Aufbauend auf umfassender Grundlagenforschung werden bestehende Methoden für die automatisierte Kalibrierung weiterentwickelt und auch gänzlich neue Ansätze geschaffen.

In einem ersten Schritt wird eine geeignete Versuchsplanung entworfen, mit der möglichst viele Informationen über noch unbekannte Systeme gewonnen werden können. Durch entsprechende Gestaltung der Versuche kann dabei der Experimentieraufwand minimal gehalten werden. Die größte Herausforderung bei der Entwicklung der Versuchsplanung liegt in den systemeigenen Beschränkungen, wie z. B. Betriebsgrenzen. Hier werden vor allem Methoden der dynamischen Versuchsplanung für den Einsatz bei Motor- und Batterieprüfständen entwickelt.

Auf Basis der in den Versuchen gewonnenen Daten werden im Rahmen der nicht linearen Systemidentifikation die Parameter der dynamischen Modelle mit Werten versehen. Dabei ist nicht nur eine optimale Einbringung von Vorwissen, sondern auch die bestgeeignete Wahl der Modellarchitektur entscheidend. So werden zum einen neue Algorithmen mit hohem Reifegrad und großer Flexibilität abgeleitet und zum anderen bestehende Verfahren weiterentwickelt. Zweck der dynamischen mathematischen Modelle ist es, bestimmte innermotorische Vorgänge wie z. B. NOx-Emissionen genauestmöglich zu simulieren. Die entstandenen Modelle werden zur Untersuchung von Methoden der Performance- und Stabilitätsanalyse und zum Reglerdesign dienen. Bei diesen Methoden ersetzen mathematische Modelle reale Komponenten eines Systems, wodurch Optimierungen virtuell und unter Zuhilfenahme von Simulationen durchgeführt werden können.

Die weiterentwickelten, neuen Methoden werden an grundlegenden Kalibrierungsaufgaben im Automotive-Bereich systematisch angewendet und erweitert. Dazu zählen beispielsweise Motorsteuergeräte oder das Batteriemanagement. So wird es gelingen, in Hinblick auf einen industriellen Einsatz wettbewerbsfähige, modellbasierte Methoden für einen integrierten und durchgängigen Kalibrier-Workflow zu schaffen.