Modellbasierte Entwicklung und Applikation von Diagnosefunktionen im Kühlkreislauf des Kraftfahrzeugs

• Model-based development and calibration of diagnosis functions in the cooling circuit of a vehicle

Hoppe, Matthias; Abel, Dirk (Thesis advisor); Brabetz, Ludwig (Thesis advisor)

Aachen (2017)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Kurzfassung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Methoden zur modellbasierten Entwicklung und Applikation von Diagnosefunktionen. Eine modellbasierte Applikation von Diagnosefunktionen verspricht einen deutlichen Zeitgewinn im Entwicklungsprozess von Kraftfahrzeugen. Die Verwendung einer modellbasierten Diagnose ermöglicht eine Unterscheidung von unterschiedlichen Fehlerquellen. Diese Isolationsfähigkeit ist mit aktuellen Diagnosefunktionen nicht gegeben. Als Anwendungsbeispiel für die Entwicklung wird die Diagnose der Temperatur im Kühlsystem des Kraftfahrzeugs verwendet. Hierfür wird in einem ersten Schritt ein Simulationsmodell des Kühlkreislaufes aufgebaut. Hierbei muss ein geeignet Kompromiss zwischen einer ausreichenden Modellgüte und einer akzeptablen Rechenzeit gefunden werden. Zur Modellierung des Motors wird ein stationäres Verbrennungsmodell mit einem dynamischen Wärmeübertragungsmodell kombiniert. Für die Komponenten des äußeren Kühlkreislaufes wird eine statische Modellierung mittels Kennfeldern mit einer dynamischen physikalischen Modellierung verglichen. Für die Applikation der für die Diagnose verwendeten Kennfelder werden zwei mögliche Verfahren vorgestellt. Zum einen können parametrische Verfahren wie zum Beispiel Least Squares zur Lösung des Problems verwendet werden. Zum anderen wird eine direkte Optimierung der Kennfelder mit Hilfe eines evolutionären Algorithmus vorgestellt. Um weitere Anforderungen an die Kennfelder, wie zum Beispiel einen glatten Verlauf zu garantieren, werden für beide Verfahren Erweiterungen eingeführt. Zur Entwicklung einer modellbasierten Diagnosefunktion wird mit Hilfe einer Strukturanalyse eine Untersuchung zur Isolierbarkeit auftretender Fehler bei unterschiedlichen Sensorkonfigurationen durchgeführt. Für eine geeignete Sensorkonfiguration wird eine Diagnosefunktion prototypisch umgesetzt und ihre Funktionsfähigkeit simulativ bestätigt.

Einrichtungen

• Lehrstuhl und Institut für Regelungstechnik [416610]