MORFAE

Förderprogramm: BMBF, Mathematik für Innovationen

Laufzeit: 11/2022 bis 10/2025

Projektpartner: Universität Heidelberg, Robert Bosch GmbH

Teilvorhaben der AG Kontinuierliche Optimierung: Multi-Level Iterationen mit Sequentiellen Homotopiemethoden

Das Verbundvorhaben MORFAE mit der Firma BOSCH will Potentiale der mathematischen MSO zur Förderung von „Nachhaltigkeit der Mobilität in Stadt und Land“ realisieren. Ziel ist die Entwicklung von Echtzeitverfahren zur Berechnung optimaler Fahrweisen für teil- bzw. vollautonome, vernetzte Einzelfahrzeuge und miteinander vernetzte ganze Fahrzeugflotten im Straßenverkehr. So sollen der Gesamtenergieverbrauch aller Fahrzeuge bei garantierter Sicherheit minimiert und Ressourcen geschont werden. Als Rechenkapazitäten sind ressourcenbeschränkte Fahrzeugcomputer und leistungsfähigere externe Infrastruktur („Cloud“) verfügbar, die miteinander und mit anderen Fahrzeugen kommunizieren. Ein Schwerpunkt sind optimale Betriebsstrategien für Fahrzeuge, die den CO2-Ausstoß bzw. den Energieverbrauch unter Unsicherheiten und unter Einhaltung strikter Nebenbedingungen minimieren. Komplexe Modelle für elektrische Antriebe, Verbrennungsmotoren, hybride Antriebe mit Batterie bis hin zu Kombinationen mit Brennstoffzellen sind einzusetzen, die ganzzahlige Entscheidungen und implizite Unstetigkeiten der Dynamik aufweisen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die viel komplexere - simultane - Optimierung ganzer Fahrzeugflotten mit heterogener Antriebstechnik in einem räumlichen Segment. Dies führt auf große verteilte, aber speziell strukturierte Probleme der Optimierung.

Im Teilvorhaben der TU Clausthal werden aufbauend auf Vorarbeiten zu neuartigen Sequentiellen Homotopiemethoden neue strukturausnutzende numerische Verfahren entwickelt und deren Eignung für die verteilte Lösung der unterlagerten Optimierungsprobleme in Echtzeit untersucht, insbesondere im Hinblick auf ressourcenbeschränkte Onboard-Hardwaresystemen