Hybridsysteme

Hybridsysteme bezeichnen Systeme, die zwei oder mehr Teil- oder Subsysteme unterschiedlicher Eigenschaften integrieren, um Leistungsmerkmale zu realisieren, die kein einzelnes Subsystem allein erreichen kann. Ziel ist oft eine bessere Effizienz, Flexibilität oder Ausfallsicherheit.

Typische Anwendungsfelder liegen in der Energie- und Antriebstechnik (Hybridantriebe, Hybridkraftwerke), der Informatik und Rechnerarchitektur (Hybridspeicher, CPU-GPU- oder CPU-FPGA-Kombinationen) sowie der Regelungs- und Automatisierungstechnik (Hybridsteuerungen).

Zentrale Prinzipien sind die Kombination von Funktionen an einer gemeinsamen Schnittstelle, das Management von Energie- oder Datenflüssen sowie eine kooperative Steuerung der Teilsubsysteme. Modellierung, Simulation und Optimierung helfen, Interferenzen zu vermeiden und Leistungsgrenzen zu erkennen.

Zu den Vorteilen zählen erhöhte Effizienz, bessere Leistungsdichte, Flexibilität und potenzielle Redundanz. Herausforderungen sind die erhöhte Komplexität, höhere Kosten, Integrations- und Sicherheitsanforderungen sowie der Bedarf an spezialisierten Steuern und Standards.

Beispiele umfassen Hybridfahrzeuge (HEV, PHEV), Solar- oder Windenergieanlagen mit Speichern, Hybrid-Hochleistungsrechner in Rechenzentren sowie hybride Regelkreise in der Industrieautomatisierung.

In der Forschung liegen Schwerpunkte auf modellbasiertem Entwurf, KI-gestützter Steuerung, sicheren Schnittstellen, Interoperabilität von Subsystemen und der Entwicklung standardisierter Architekturen zur Vereinfachung der Implementierung.

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