DE102022108392A1 - Computer-implemented method for calibrating a control unit of an electric powertrain of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Kalibrierung einer Steuereinheit (1) eines elektrischen Antriebsstrangs (2) eines Fahrzeugs, wobei ein für einen Lernverstärkungsagenten (3) erforderliches Modell des Antriebsstrangs (2) durch eine Modellformel beschrieben wird, die durch ein symbolisches Regressionsmodell (4) ermittelt wird.The present invention relates to a computer-implemented method for calibrating a control unit (1) of an electric drive train (2) of a vehicle, wherein a model of the drive train (2) required for a learning reinforcement agent (3) is described by a model formula which is represented by a symbolic regression model ( 4) is determined.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Kalibrierung einer Steuereinheit eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs.The present invention relates to a computer-implemented method for calibrating a control unit of an electric drive train of a vehicle.
Definition: Unter dem Begriff „Fahrzeug“ sollen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung Landfahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, insbesondere Boote, sowie Luftfahrzeuge verstanden werden.Definition: In the context of the present application, the term “vehicle” is intended to mean land vehicles, in particular motor vehicles, watercraft, in particular boats, and aircraft.
Ein elektrischer Antriebsstrang, der eine elektrische Antriebseinheit umfasst, kann durch verschiedene Kenngrößen charakterisiert werden, wie die Ausgangsspannung, die bei einem Elektrofahrzeug üblicherweise eine Wechselspannung ist, und das interne Drehmoment, das von der elektrischen Antriebseinheit erzeugt wird. Des Weiteren ist die elektrische Verlustleistung der elektrischen Antriebseinheit von Interesse, die insbesondere durch die verwendeten Materialien wie Kupfer und Eisen beim Rotor und Stator entsteht, da diese Materialien Wärme, insbesondere durch Reibung, abgeben. Bei einer hohen Verlustleistung benötigt die elektrische Antriebseinheit folglich eine höhere Energie, um das erwünschte Drehmoment zu erzeugen. Daher ist die Kenntnis der Verlustleistung der elektrischen Antriebseinheit für den Betrieb eines Fahrzeugs von großer Bedeutung.An electric drive train that includes an electric drive unit can be characterized by various parameters, such as the output voltage, which in an electric vehicle is usually an alternating voltage, and the internal torque that is generated by the electric drive unit. Furthermore, the electrical power loss of the electric drive unit is of interest, which arises in particular from the materials used, such as copper and iron in the rotor and stator, since these materials give off heat, especially through friction. With a high power loss, the electric drive unit therefore requires more energy to generate the desired torque. Therefore, knowledge of the power loss of the electric drive unit is of great importance for the operation of a vehicle.
Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Ansätze zur Kalibrierung eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs bekannt, die Methoden der künstlichen Intelligenz, insbesondere auch Methoden des verstärkenden Lernens (englisch: Reinforcement-Learning), einsetzen. Zur Durchführung der Kalibrierung ist ein Modell des elektrischen Antriebsstrangs erforderlich.Some approaches for calibrating an electric drive train of a vehicle are already known from the prior art, which use methods of artificial intelligence, in particular methods of reinforcement learning. A model of the electric powertrain is required to perform the calibration.
Die Kalibrierung von elektrischen Antriebssträngen durch modellbasiertes verstärkendes Lernen ist bereits Stand der Technik. Bei den verwendeten Modellen handelt es sich um so genannte Simulatoren. Derartige Simulatoren versuchen zum Beispiel, die Dynamik der Umgebung des elektrischen Antriebsstrangs im Detail zu simulieren. Dieses kann auf physikalischer Basis (zum Beispiel durch physikalischmathematische Gleichungen) oder auf datengetriebener Basis (zum Beispiel mit neuronalen Netzen) erfolgen. Ein anderer Ansatz besteht darin, einen Markov-Entscheidungsprozess als Modell zu verwenden.The calibration of electric powertrains using model-based reinforcement learning is already state of the art. The models used are so-called simulators. Such simulators attempt, for example, to simulate the dynamics of the environment around the electric drive train in detail. This can be done on a physical basis (for example through physical-mathematical equations) or on a data-driven basis (for example with neural networks). Another approach is to use a Markov decision process as a model.
Datengetriebene Modelle, wie zum Beispiel künstliche neuronale Netze oder genetische Algorithmen, funktionieren in der Praxis zwar gut, werden aber von den Anwendern häufig nicht vollumfänglich verstanden. Darüber hinaus ist es schwierig zu beweisen, dass sie über die Grenzen des Trainingsdatensatzes hinaus funktionieren beziehungsweise extrapolieren können. Wenn es zum Beispiel ein systematisches Problem im maschinellen Lernmodell gibt, ist es sehr schwierig, dieses Problem mit einem physikalischen Ansatz zu lösen.Data-driven models, such as artificial neural networks or genetic algorithms, work well in practice, but are often not fully understood by users. Furthermore, it is difficult to prove that they work or can extrapolate beyond the limits of the training data set. For example, if there is a systematic problem in the machine learning model, it is very difficult to solve this problem using a physics approach.
Physikalische Modelle des elektrischen Antriebsstrangs werden von Anwendern besser verstanden, sind aber häufig schwierig zu implementieren. Die Erstellung eines Umgebungsmodells erweist sich in der Praxis jedoch als sehr zeit- und ressourcenaufwändig.Physical models of the electric powertrain are better understood by users, but are often difficult to implement. However, in practice, creating an environment model proves to be very time-consuming and resource-consuming.
Die
Die vorliegende Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein computerimplementiertes Verfahren zur Kalibrierung eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs zur Verfügung zu stellen, welches die erforderliche Erstellung des Umgebungsmodells für einen Lernverstärkungsagenten vereinfachen kann.The present invention aims to provide a computer-implemented method for calibrating an electric powertrain of a vehicle, which can simplify the required creation of the environment model for a learning reinforcement agent.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein computerimplementiertes Verfahren zur Kalibrierung einer Steuereinheit eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The solution to this problem is provided by a computer-implemented method for calibrating a control unit of an electric drive train of a vehicle with the features of
Ein erfindungsgemäßes computerimplementiertes Verfahren zur Kalibrierung einer Steuereinheit eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, bei dem zumindest eine Kenngröße bestimmt wird, umfasst die Schritte:
- - Initialisieren eines symbolischen Regressionsmodells, welches dazu ausgebildet ist, Daten und Messwerte zumindest eines Betriebsparameters des elektrischen Antriebstrangs zu empfangen und zumindest eine mathematische Modellformel, welche die Kenngröße charakterisiert, zu generieren und an einen Lernverstärkungsagenten auszugeben (Schritt 100),
- - Bestimmen eines Zustands des elektrischen Antriebsstrangs, wobei dieser Zustand durch die Daten und Messwerte des zumindest einen Betriebsparameters des elektrischen Antriebsstrangs definiert wird und der Wert der zumindest einen Kenngröße zumindest teilweise von diesem Betriebsparameter abhängt und wobei der Lernverstärkungsagent diesen Zustand sowie die Modellformel des symbolischen Regressionsmodells als Eingangsgrößen erhält und dadurch die Umgebung beobachtet (Schritt 200),
- - Ausführen einer Lernverstärkungsfunktion, bei der der Lernverstärkungsagent mit der Steuereinheit interagiert und zumindest eine Aktion ausführt, welche die Steuereinheit dazu veranlasst, den Zustand des elektrischen Antriebsstrangs zu verändern, wobei auch der Zustand des Lernverstärkungsagenten verändert wird und der Lernverstärkungsagent eine positive oder negative Belohnung für seine Aktion erhält (Schritt 300),
- - erneutes Bestimmen des Zustands des elektrischen Antriebsstrangs, wobei die Daten und Messwerte des zumindest einen Betriebsparameters dem symbolischen Regressionsmodell zugeführt werden (Schritt 400),
- - Ausführen des symbolischen Regressionsmodells mit dem zumindest einen, im vorhergehenden Verfahrensschritt bestimmten Betriebsparameter, wobei die zumindest eine Modellformel für die Modellierung der zumindest einen Kenngröße modifiziert wird (Schritt 500),
- - wiederholtes Ausführen der
Schritte 200 bis 500 - also der zweiten bis fünften Verfahrensschritte - mit der im vorhergehenden Verfahrensschritt modifizierten Modellformel, bis die Kalibrierungsaufgabe gelöst ist.
- - Initializing a symbolic regression model, which is designed to receive data and measured values of at least one operating parameter of the electric drive train and to generate at least one mathematical model formula that characterizes the parameter and output it to a learning reinforcement agent (step 100),
- - Determining a state of the electric drive train, this state being defined by the data and measured values of the at least one operating parameter of the electric drive train and the value of the at least one parameter depending at least partially on this operating parameter and the learning reinforcement agent determining this state and the model formula of the symbolic regression model as input variables receives and thereby observes the environment (step 200),
- - Executing a learning reinforcement function in which the learning reinforcement agent interacts with the control unit and performs at least one action which causes the control unit to change the state of the electric powertrain, wherein the state of the learning reinforcement agent is also changed and the learning reinforcement agent provides a positive or negative reward for receives its action (step 300),
- - re-determining the state of the electric drive train, with the data and measured values of the at least one operating parameter being fed to the symbolic regression model (step 400),
- - Executing the symbolic regression model with the at least one operating parameter determined in the previous method step, wherein the at least one model formula for modeling the at least one parameter is modified (step 500),
- - Repeatedly carrying out
steps 200 to 500 - i.e. the second to fifth process steps - with the model formula modified in the previous process step until the calibration task is solved.
Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass das für den vom Lernverstärkungsagenten ausgeführten Lernverstärkungsalgorithmus (Reinforcement-Learning-Algorithmus) erforderliche Modell des elektrischen Antriebsstrangs durch zumindest eine mathematische Modellformel beschrieben wird, welche insbesondere die zumindest eine Kenngröße charakterisiert und durch einen eine symbolische Regression durchführenden Algorithmus ermittelt wird. Es wird also mit anderen Worten ein modellbasierter Ansatz des verstärkenden Lernens zur Kalibrierung der Steuereinheit des elektrischen Antriebsstrangs mit einem symbolischen Regressionsalgorithmus kombiniert, um den elektrischen Antriebsstrang automatisch durch zumindest eine möglichst genaue Modellformel zu modellieren. Der hier vorgeschlagene Ansatz kombiniert also zwei einzelne Algorithmen miteinander. Ein erster Algorithmus führt eine symbolische Regression mit dem Ziel durch, diejenige mathematische Modellformel zu ermitteln, welche den elektrischen Antriebsstrang, insbesondere die zumindest eine Kenngröße, am besten beschreibt. Ein zweiter Algorithmus ist der modellbasierte Lernverstärkungsalgorithmus, der die durch den ersten Einzelalgorithmus abgeleitete Modellformel (Modellvorhersage) als Modell verwendet. Ziel dieses modellbasierten Lernverstärkungsalgorithmus ist es, den elektrischen Antriebsstrang zu kalibrieren, indem die Abweichung zwischen einem Soll-Wert und einem gemessenen Ist-Wert der Kenngröße - abhängig von der Art der Kenngröße - minimiert oder maximiert wird. Bei dieser Kenngröße kann es sich insbesondere um eine elektrische Verlustleistung handeln, die durch die Kalibrierung minimiert werden soll.An essential basic idea of the invention is that the model of the electric drive train required for the learning reinforcement algorithm (reinforcement learning algorithm) carried out by the learning reinforcement agent is described by at least one mathematical model formula, which in particular characterizes the at least one parameter and by one that carries out a symbolic regression Algorithm is determined. In other words, a model-based approach of reinforcement learning for calibrating the control unit of the electric drive train is combined with a symbolic regression algorithm in order to automatically model the electric drive train using at least one model formula that is as accurate as possible. The approach proposed here combines two individual algorithms with each other. A first algorithm carries out a symbolic regression with the aim of determining the mathematical model formula that best describes the electric drive train, in particular the at least one parameter. A second algorithm is the model-based learning reinforcement algorithm, which uses the model formula (model prediction) derived by the first single algorithm as a model. The aim of this model-based learning reinforcement algorithm is to calibrate the electric drive train by minimizing or maximizing the deviation between a target value and a measured actual value of the parameter - depending on the type of parameter. This parameter can in particular be an electrical power loss that is intended to be minimized by the calibration.
Die Eingangsgrößen für den ersten Algorithmus, welcher die symbolische Regression durchführt, sind Daten und Werte von Betriebsparametern des elektrischen Antriebsstrangs, die für die Erstellung des Modells des elektrischen Antriebsstrangs durch die symbolische Regression erforderlich sind, wobei diese Betriebsparameter zum Beispiel die Drehzahl, das Drehmoment, die Temperatur, der elektrische Strom, die elektrische Spannung, die elektrische Leistung einer elektrischen Antriebseinheit des elektrischen Antriebsstrangs oder auch der Ladezustand einer Traktionsbatterie sein können. Weitere Eingangsgrößen können insbesondere sein:
- - symbolische und unabhängige Variablen, wie zum Beispiel U (Spannung), I (Strom), P (Leistung), T (Drehmoment), usw.;
- - physikalische Einheiten, wie zum Beispiel V; A, 1/min, Nm, etc.;
- - symbolische Operatoren, wie zum Beispiel +, -, *, /, trigonometrische Funktionen, usw.
- - symbolic and independent variables, such as U (voltage), I (current), P (power), T (torque), etc.;
- - physical units, such as V; A, 1/min, Nm, etc.;
- - symbolic operators, such as +, -, *, /, trigonometric functions, etc.
Die Eingangsgrößen des modellbasierten Lernverstärkungsalgorithmus sind Zustände des maschinellen Lernagenten, wie zum Beispiel:
- - die Daten und Messwerte der Betriebsparameter, die den Antriebsstrang charakterisieren, wie zum Beispiel Drehzahl, Drehmoment, Temperatur, Strom, Spannung, Leistung, Ladezustand der Traktionsbatterie, etc.
- - Eine Verlustgröße könnte die Abweichung zwischen gemessenen Ist-Werten und den Ziel-Werten sein, z. B. die Differenz zwischen einer Ziel-Stromtrajektorie und der tatsächlichen Ist-Stromtrajektorie;
- - Die Modellformel, die mittels der symbolischen Regression erhalten wird.
- - the data and measured values of the operating parameters that characterize the drive train, such as speed, torque, temperature, current, voltage, power, state of charge of the traction battery, etc.
- - A loss size could be the deviation between measured actual values and the target values, e.g. B. the difference between a target current trajectory and the actual actual current trajectory;
- - The model formula obtained using symbolic regression.
In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass als Kenngröße eine elektrische Verlustleistung des elektrischen Antriebsstrangs und/oder eine Ausgangsspannung und/oder ein internes Drehmoment und/oder eine Ausgangstemperatur eines Kühlmittels und/oder eine Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels verwendet wird. Weitere Betriebsparameter können einen Strom, insbesondere einen Wechselstrom, oder einen Drehmomentwinkel oder eine Winkelfrequenz oder eine Spulenwindungstemperatur oder eine Magnettemperatur oder eine Verlustleistung oder eine Eingangstemperatur eines Kühlmittels oder eine Fließgeschwindigkeit eines Kühlmittels umfassen. Die Verwendung anderer Kenngrößen, welche den elektrischen Antriebsstrang charakterisieren, ist ebenfalls möglich.In one embodiment, it is proposed that an electrical power loss of the electric drive train and/or an output voltage and/or an internal torque and/or an output temperature of a coolant and/or a flow velocity of the coolant is used as a parameter. Further operating parameters can be a current, in particular an alternating current, or a torque angle or an angular frequency or a coil winding temperature or a magnet temperature or a power loss or an input temperature of a coolant or a flow rate of a coolant include. The use of other parameters that characterize the electric drive train is also possible.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Daten und Messwerte des zumindest einen Betriebsparameters eine Drehzahl der Antriebseinheit, ein Drehmoment der Antriebseinheit, eine Temperatur, ein elektrischer Strom, eine elektrische Spannung, eine elektrische Leistung oder einen Ladezustand einer Traktionsbatterie des elektrischen Antriebsstrangs umfassen. Grundsätzlich ist es auch möglich, Daten und Messwerte anderer Betriebsparameter zu verwenden.In one embodiment, it can be provided that the data and measured values of the at least one operating parameter include a speed of the drive unit, a torque of the drive unit, a temperature, an electrical current, an electrical voltage, an electrical power or a state of charge of a traction battery of the electric drive train. In principle, it is also possible to use data and measured values from other operating parameters.
In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass ein DYNA-Algorithmus als modellbasierter Lernverstärkungsalgorithmus verwendet wird. Die Verwendung anderer modellbasierter Lernverstärkungsalgorithmen ist ebenfalls möglich.In one embodiment, it is proposed that a DYNA algorithm be used as a model-based learning reinforcement algorithm. The use of other model-based learning reinforcement algorithms is also possible.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Ermittlung der Modellformel und die Veränderung der Modellformel mittels der symbolischen Regression durch ein künstliches neuronales Netz durchgeführt werden. Besonders eignet sich hierfür der so genannte „AI Feynman Algorithmus“ (Udrescu und Tegmark in „Science Advances“, Vol. 6, Issue 16, 15.04.2020).In one embodiment of the invention, the determination of the model formula and the change of the model formula can be carried out by means of symbolic regression by an artificial neural network. The so-called “AI Feynman algorithm” (Udrescu and Tegmark in “Science Advances”, Vol. 6, Issue 16, April 15, 2020) is particularly suitable for this.
In einer alternativen Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Ermittlung der Modellformel und die Veränderung der Modellformel mittels der symbolischen Regression durch einen genetischen Algorithmus durchgeführt wird.In an alternative embodiment, it is possible that the determination of the model formula and the change of the model formula are carried out using symbolic regression using a genetic algorithm.
In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Aktionen des Lernverstärkungsagenten darin bestehen, dass der Wert zumindest eines Betriebsparameters des elektrischen Antriebsstrangs, insbesondere im Rahmen zweidimensionaler oder dreidimensionaler Kennfelder, erhöht, verringert oder unverändert gelassen wird. Der Lernverstärkungsagent erhält eine positive Belohnung, wenn zum Beispiel die Aktion des Lernagenten bewirkt, dass die Differenz zwischen einem sich durch das symbolische Regressionsmodell ergebenden Soll-Wert der Kenngröße und dem sich aus einer Messung oder Berechnung ergebenden Ist-Wert der Kenngröße (zum Beispiel die elektrische Verlustleistung) verringert.In one embodiment, it is proposed that the actions of the learning reinforcement agent consist in increasing, reducing or leaving the value of at least one operating parameter of the electric drive train, in particular within the framework of two-dimensional or three-dimensional maps. The learning reinforcement agent receives a positive reward if, for example, the action of the learning agent causes the difference between a target value of the parameter resulting from the symbolic regression model and the actual value of the parameter resulting from a measurement or calculation (for example the electrical power loss) reduced.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Kalibrierung einer Steuereinheit eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs.According to a further aspect, the present invention relates to a system for calibrating a control unit of an electric powertrain of a vehicle.
Ein erfindungsgemäßes System umfasst gemäß Anspruch 10 eine digitale Verarbeitungseinheit und eine digitale Speichereinheit. In der digitalen Speichereinheit sind Instruktionen gespeichert, die durch die Verarbeitungseinheit auslesbar und ausführbar sind. Die Instruktionen sind dazu ausgebildet, die digitale Verarbeitungseinheit beim Auslesen der Instruktionen zur Durchführung eines Verfahrens nach einer Ausführungsform der Erfindung zu veranlassen.A system according to the invention comprises, according to
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen:
-
1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung, die Einzelheiten eines computerimplementierten Verfahrens zur Kalibrierung einer Steuereinheit eines elektrischen Antriebsstrangs eines Fahrzeugs veranschaulicht, -
2 eine schematische Ansicht, welche den Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte zeigt.
-
1 a schematically highly simplified representation illustrating details of a computer-implemented method for calibrating a control unit of an electric drive train of a vehicle, -
2 a schematic view showing the sequence of the individual process steps.
Unter Bezugnahme auf
Der elektrische Antriebsstrang 2 ist an eine Steuereinheit 1 angeschlossen, die mittels des Verfahrens zu kalibrieren ist. Dabei wird zumindest eine Kenngröße des elektrischen Antriebsstrangs 2 bestimmt. Eingangssignale des elektrischen Antriebsstrangs 2, mit denen eine elektrische Antriebseinheit 20 des elektrischen Antriebsstrangs 2 betrieben wird, sind zum Beispiel eine elektrische Spannung oder ein elektrischer Strom.The
Der Lernverstärkungsagent 3 ist so konfiguriert, dass er einen Lernverstärkungsalgorithmus (Reinforcement-Learning-Algorithmus) ausführen kann. Hierfür ist ein Modell des elektrischen Antriebsstrangs 2 erforderlich. Das künstliche neuronale Netz 5 ist dazu ausgebildet, ein symbolisches Regressionsmodell 4 auszuführen. Ziel des symbolischen Regressionsmodells 4 ist es, den elektrischen Antriebsstrang 2 durch zumindest eine mathematische Modellformel, die insbesondere die zumindest eine Kenngröße charakterisiert, möglichst genau zu beschreiben. Diese Modellformel wird durch einen Algorithmus ermittelt, welcher die symbolische Regression durchführt.The learning
Unter weiterer Bezugnahme auf
In einem ersten Schritt 100 wird das symbolische Regressionsmodell 4, welches mittels des künstlichen neuronalen Netzes 5 ausgeführt wird, initialisiert. Das symbolische Regressionsmodell 4 ist dazu ausgebildet, Daten und Messwerte zumindest eines Betriebsparameters des elektrischen Antriebstrangs 2 zu empfangen und zu verarbeiten. Üblicherweise werden Daten und Messwerte mehrerer Betriebsparameter empfangen und verarbeitet. Diese Betriebsparameter können zum Beispiel eine von der elektrischen Antriebseinheit 20 des elektrischen Antriebstrangs 2 bereitgestellte Leistung, eine Drehzahl der Antriebseinheit 20, ein von der Antriebseinheit 20 bereitgestelltes Drehmoment und/oder eine Temperatur der Antriebseinheit 20 umfassen.In a
Ferner ist das symbolische Regressionsmodell 4 dazu ausgebildet, zumindest eine mathematische Modellformel, welche die zumindest eine Kenngröße charakterisiert, zu generieren. Darüber hinaus ist das symbolische Regressionsmodell 4 dazu ausgebildet, diese mathematische Modellformel an den Lernverstärkungsagenten 3 auszugeben. Ein Zustand der elektrischen Antriebseinheit 2 ist durch die Auswahl von bestimmten Werten und Daten von Betriebsparametern definiert. Dabei kann eine Spannung, ein Wechselstrom, ein Drehmomentwinkel, eine Winkelfrequenz, eine Spulenwindungstemperatur, eine Magnettemperatur, eine elektrische Verlustleistung, eine Eingangstemperatur eines Kühlmittels, eine Fließgeschwindigkeit eines Kühlmittels oder eine Verlustleistung jeweils einen Betriebsparameter darstellen.Furthermore, the
In einem zweiten Schritt 200 wird ein aktueller Zustand des elektrischen Antriebsstrangs 2 bestimmt, wobei dieser Zustand durch die Daten und Messwerte des zumindest einen Betriebsparameters des elektrischen Antriebsstrangs 2 definiert wird und der Wert der zumindest einen Kenngröße zumindest teilweise von diesem Betriebsparameter abhängt. Der Lernverstärkungsagent 3 erhält diesen Zustand sowie die Modellformel des symbolischen Regressionsmodells 4 als Eingangsgrößen und beobachtet dadurch die Umgebung. Die Modellformel bildet dabei eine Modellvorhersage des symbolischen Regressionsmodells 4.In a
In einem dritten Schritt 300 wird eine Lernverstärkungsfunktion auf Grundlage des aktuellen Zustands und der Modellformel ausgeführt, bei der der Lernverstärkungsagent 3 mit der Steuereinheit 1 interagiert und zumindest eine Aktion A ausführt, welche die Steuereinheit 1 dazu veranlasst, den Zustand des elektrischen Antriebsstrangs 2 zu verändern, wobei auch der Zustand des Lernverstärkungsagenten 3 verändert wird und der Lernverstärkungsagent 3 eine positive oder negative Belohnung R für seine Aktion A erhält. Mögliche Aktionen A sind: Der Wert zumindest eines Betriebsparameters des elektrischen Antriebsstrangs 2 wird mittels der Steuereinheit 1 erhöht, verringert oder nicht verändert. Die Aktionen A des Lernverstärkungsagenten 3 können insbesondere darin bestehen, dass die Werte der Betriebsparameter des elektrischen Antriebsstrangs 2 im Rahmen zweidimensionaler oder dreidimensionaler Kennfelder erhöht, verringert oder unverändert gelassen werden.In a
Vorzugsweise wird in einem hier nicht explizit dargestellten Zustandsmodul nun ein berechneter Modellwert KM der Kenngröße mit dem tatsächlich ermittelten Ist-Wert KR der Kenngröße verglichen. Der berechnete Wert KM der Kenngröße beruht dabei auf den geänderten Werten für die ausgewählten Betriebsparameter durch den Lernverstärkungsagenten 3. In einem hier ebenfalls nicht explizit gezeigten Belohnungsmodul wird der Grad der Abweichung zwischen dem berechneten Modellwert KM und dem gemessenen Wert KR der Kenngröße verglichen und dem Grad der Abweichung eine Belohnung B zugeordnet. Da der Grad der Abweichung von der Auswahl der jeweiligen Aktion A abhängig ist, wird vorzugsweise in einer Matrix oder Funktion oder einer sonstigen Datenbank der jeweiligen ausgewählten Aktion A eine Belohnung zugeordnet. Die Belohnung B weist vorzugsweise die Werte +1 und -1 auf, wobei eine geringe Abweichung zwischen dem berechneten Wert KM der Kenngröße und dem gemessenen Wert KR der Kenngröße mit +1 belohnt wird und somit verstärkt wird, wohingegen eine erhebliche Abweichung mit - 1 belohnt wird und somit negativ bewertet wird. Es ist aber auch denkbar, dass Werte >1 und Werte < 1 Verwendung finden.Preferably, in a state module not explicitly shown here, a calculated model value K M of the parameter is now compared with the actually determined actual value K R of the parameter. The calculated value K M of the parameter is based on the changed values for the selected operating parameters by the learning
Das hier vorgestellte Verfahren nutzt somit einen ersten Algorithmus, der durch das symbolische Regressionsmodell 4 des elektrischen Antriebsstrangs 2 gebildet wird, sowie einen zweiten Algorithmus, der durch den Lernverstärkungsagenten 3 gebildet wird. Ein wesentlicher Grundgedanke besteht darin, dass das für den vom Lernverstärkungsagenten 3 ausgeführten Lernverstärkungsalgorithmus (Reinforcement-Learning-Algorithmus) erforderliche Modell des elektrischen Antriebsstrangs 2 durch zumindest eine mathematische Modellformel beschrieben wird, welche durch einen das symbolische Regressionsmodell 4 ausführenden Algorithmus ermittelt wird und die nachfolgend dem Lernverstärkungsagenten 3 zur Verfügung gestellt wird.The method presented here therefore uses a first algorithm, which is formed by the
In einem vierten Schritt 400 wird der aktuelle Zustand des elektrischen Antriebsstrangs 2 erneut bestimmt. Wie oben bereits erwähnt, wird der aktuelle Zustand durch die Daten und Messwerte des zumindest einen Betriebsparameters des elektrischen Antriebsstrangs 2 definiert.In a
In einem fünften Schritt 500 wird das symbolische Regressionsmodell 4 mit dem zumindest einen, im vorhergehenden Verfahrensschritt 400 bestimmten Betriebsparameter erneut ausgeführt, wobei die zumindest eine Modellformel für die Modellierung des elektrischen Antriebsstrangs modifiziert wird.In a
Nachfolgend werden in einem Schritt 600 die Schritte 200 bis 500 mit der im vorhergehenden Verfahrensschritt 500 modifizierten Modellformel wiederholt ausgeführt, bis die Kalibrierungsaufgabe gelöst ist und zum Beispiel der elektrische Leistungsverlust minimiert ist. Der Lernverstärkungsagent 3 plant seine nächste Aktion somit auf der Grundlage der modifizierten Modellvorhersage des symbolischen Regressionsmodells 4, aus der sich die modifizierte Modellformel ergibt, und seines aktuellen Zustands.Subsequently, in a
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019106234B3 (en) | 2019-03-12 | 2020-08-27 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Automated calibration of an ECU function |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
UDRESCU, Silviu-Marian ; TEGMARK, Max: Al Feynman: A physics-inspired method for symbolic regression. In: Science Advances, Vol. 6, 2020, No. 16, Artikelnummer: eaay2631. ISSN 2375-2548 (E). DOI: 10.1126/sciadv.aay2631. URL: https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.aay2631 [abgerufen am 05.05.2022]. |
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