Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs: Modellierung, Simulation und Bewertung
Zusammenfassung
In dieser Arbeit wird am Beispiel eines hybridisierten Doppelkupplungsgetriebes und einer elektrisch angetriebenen Hinterachse eine Simulationsmethodik für die Entwicklung von hybriden Antriebssträngen vorgestellt und deren Tauglichkeit mittels eines Demonstratorfahrzeuges verifziert. Die Simulationsmethodik berücksichtigt dabei die unterschiedlichen Entwicklungsphasen von der Systemanforderung zum Systementwurf, über die Integration bis hin zur Validierung. Für die Anforderungsanalyse bzw. den Entwurf wird ein vereinfachtes quasistationäres Verbrauchsberechnungsmodell vorgestellt und unterschiedliche Konfgurationen eines hybriden Antriebsstranges analysiert. Ein detailliertes längsdynamisches Simulationsprogramm wird für die Untersuchung und Validierung von realen Komponenten zu einem späteren Entwicklungszeitpunkt beschrieben. Um beide Simulationsprogramme realitätsnah betreiben zu können, wird eine allgemeine Betriebsstrategie für Hybridfahrzeuge erläutert. Außerdem we...
Schlagworte
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- I–XXIV
- 1–4 1 Einleitung 1–4
- 1.1 Zielsetzung
- 1.2 Struktur und Aufbau
- 5–27 2 Stand der Technik 5–27
- 2.1 Hybridfahrzeuge
- 2.1.1 Komponenten eines Hybridsystems
- 2.1.2 Beschreibung der hybriden Betriebsmodi
- 2.1.3 Meilensteine der Hybridfahrzeug-Entwicklung
- 2.1.4 Kraftstoff-Einsparpotenziale durch die Hybridisierung
- 2.1.5 Hybrid-Kategorien
- 2.1.6 Ausf¨uhrungsbeispiele von Hybridantriebsstr¨angen
- 2.2 Simulationstools
- 2.2.1 Wissenschaftliche Ans¨atze
- 2.2.2 Kommerzielle Simulationstools
- 2.3 Betriebsstrategie
- 28–34 3 Hybrid-Demonstratorfahrzeug 28–34
- 3.1 Basisfahrzeug
- 3.2 Hybrid-DKG
- 3.2.1 Funktionen und Eigenschaften
- 3.2.2 Elektrische Komponenten
- 3.3 Elektrisch angetriebene Hinterachse
- 3.4 Antriebsstrang-Konfigurationen des Fahrzeugs
- 35–54 4 Betriebsstrategie 35–54
- 4.1 Fahrprogramme
- 4.2 Realisierungsvarianten des Fahrerwunsches
- 4.3 Momentenaufteilung und Gangwahlstrategie
- 4.3.1 Momentenaufteilung
- 4.3.2 Gangwahlstrategie
- 4.4 Funktionaler Ablauf der Betriebsstrategie
- 4.4.1 Vereinfachter Zustandsautomat
- 4.4.2 Einflussgr¨oßen auf die Nutzung der EM
- 4.4.3 Leistungsgrenzwerte f¨ur den Betrieb der EM
- 55–126 5 Methoden zur Simulation 55–126
- 5.1 Vereinfachte quasistation¨are Verbrauchsberechnung
- 5.1.1 Beschreibung der Simulationsmodelle
- Modul Fahrzeug
- Modul Getriebe
- Modul VM
- Modul EM
- Modul Leistungselektronik
- Modul Hochvoltbatterie
- 5.1.2 Simulationsergebnisse der Verbrauchsberechnung
- Konventionelles Handschaltgetriebe (M1)
- Handschaltgetriebe mit Stopp/Start-Funktionalit¨at (M2)
- Konventionelles DKG (D1)
- DKG mit Stopp/Start-Funktionalit¨at (D2)
- DKGmit elektrischer Hinterachse (H1)
- Hybrid-DKG mit EMan Teilgetriebe 1 (H2)
- Hybrid-DKG mit EMan Teilgetriebe 2 (H3)
- Hybrid-DKG mit umkoppelbarer EM(H4)
- 5.1.3 Simulation der maximalen L¨angsdynamik
- 5.1.4 Bewertung der Ergebnisse der Verbrauchsberechnung und der L¨angsdynamiksimulation
- 5.2 Programm f¨ur detaillierte Simulation der L¨angsdynamik
- 5.2.1 Modellierung des elektrischen Systems
- Modellbildung und Regelung der EM
- Modellierung des PWR
- Modellierung der Batterie
- Modellierung der EKK
- 5.2.2 Modellierung des VM
- Modellbildung des Zylinders
- Modellbildung des Kurbeltriebs
- 5.2.3 Modellierung des Antriebsstranges der Vorderachse
- Modellbildung des Zwei-Massen-Schwungrads (ZMS)
- Modellbildung des DKG
- Modellbildung des Differenzials und der Seitenwellen
- 5.2.4 Modellierung des Antriebsstranges der Hinterachse
- 5.2.5 Modellierung des Fahrzeugs
- 5.3 Simulation unterschiedlicher Betriebszustands¨uberg¨ange
- 5.3.1 Simulation unterschiedlicher Schaltvorg¨ange
- 5.3.2 Simulation eines hybriden Anfahrvorgangs
- 5.3.3 Abkoppeln der EM
- 127–141 6 Verifikation am Fahrzeug 127–141
- 6.1 Verbrauchsmessungen
- 6.1.1 Konventionelles DKG
- 6.1.2 DKGmit elektrisch angetriebener Hinterachse
- 6.1.3 Hybrid-DKG
- 6.2 Dynamische Abl¨aufe imFahrzeug
- 6.2.1 Wiederstart des VM
- 6.2.2 Nachbildung des VM-Schubmoments
- 6.2.3 Schaltungsablauf mit EM
- 6.2.4 Gangwechsel beimRekuperieren ohne Bremskraftunterbrechung
- 142–144 7 Zusammenfassung 142–144
- 145–155 Anhang 145–155
- A Weitere Informationen zum Demonstratorfahrzeug
- B Begrenzungskennlinien f¨ur die Betriebsstrategie
- C Bestimmung der Achsaufstandskr¨afte eines Fahrzeugs
- 156–174 Literaturverzeichnis 156–174
