Elektro- und Hybridfahrzeuge
LängsdynamikmodellStreckenspezifischer Verbrauch Quasistationäre Modellierung - Rückwärts-Fahrzeugmodell - Differentation (Bild) dynamische Modellierung - Vorwärts-Fahrzeugmodell - Integration - Realer Energiefluss vom Motor zum Reifen (Bild) geschlossener Regelkreis Fahrermodell + Fahrzeugmodell (Bild) geschlossener Regelkreis Streckenmodell, Fahrermodell, Fahrzeugmodell - momentane Position des Fahrzeugs auf der Strecke durch Integration der Geschwindigkeit v s(t) = Int v(t) dt (Bild Modell) Bestimmung der Modellparameter: - ermittelt aus Konstruktionsdaten / Antriebsstrangdaten des Fahrzeugs - durch wiegen - durch Simulation + Berechnung - durch Vermessung auf Prüfstand - durch Ausrollversuch Beiwert durch Geschwindigkeitsverlauf bestimmt Fahrzyklen - Verbrauchswerte werden anhand Fahrzyklen ermittelt - WLTP = Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure - FTP75 = Federal Test Procedure - NEFZ = Neuer Europäischer Fahrzyklus NEDC = New European Driving Cycle - Artemis Urban Verfahren zur Parameteridentifikation ist die Optimierung - Least-Sqares-Verfahren (quadratischer Fehler zwischen realem System und Modell minimal wird) Parameterschätzung (Bild) Verbrennungsmotor - Benzin 11400 Wh - Lithium-Ion 180 Wh - sehr hohe Energiedichte der chemischen Energieträger Benzin und Diesel - Energiewandlung: Chemisch => mechanisch (Bild Wandlung) - Viertaktprinzip: Ansaugen, Verdichten, Arbeit, Ausstoß - Energetische Effizienz nicht sehr hoch: Benzinmotor 35%, Dieselmotor 42% und im Fahrbetrieb noch geringer - Verlust der Primärenergie (Bild) - weitere Komponenten der VM: Kupplung, Schaltgetriebe/Automatik, Kardanwelle, Achsgetriebe mit Differential - Unterschiede Benzin-und Dieselmotor: Zündung Drehzahl Drehmoment spezifischer Verbrauch Getriebe für AP erforderlich Verbrennungsmotor + Hybrid - meist Benzin, leichtere Abgasbehandlung, Diesel Probleme mit hoher Verdichtung - Motorleistung PVM = MVM * wvm - wvm = 2*Pi*n/60 Krafstoffverbrauch / Heizwert Hu Verbesserungspotentiale - Aufladung, Downsizing kompensierbar durch EM+Aufladung - Zylinder Abschaltung (im Teillastbetrieb) - variabler Ventiltrieb und variable Verdichtung - Nutzung der Abgasenergie - Neue Brenn und Einspritzverfahren (Gemischverteilung) Willans-Linie Atkinson-Zyklus (Benzin) Gesamtwirkungsgrad = effektiver Wirkungsgrad ergibt sich aus 3 Wirkungsgraden - thermischer th = Vergleichsprozess Seiliger (Gleichraum-Gleichdruck) - Gütegrad G = Hochdruckprozess, Ladungswechsel - Mechanischer m = Reibung, Kühlung, Nebenagregate effektiver Mitteldruck an der Welle des Motors umgesetzte Leistung wirkeff = 1 / be * Hu zugeführte Leistung Differentialgetriebe Schaltgetriebe Berechnung Kraftstoffverbrauch elektrische Maschinen - Drehfeldwicklung als alternative zur Gleichstrommachine - Synchronmaschine - Asynchronmaschine, Kurzschlussläufer, Schleifringläufer K=robust, Wartungsarm, keine Kohlebürsten Sch=Nachteil:Reibunsverluste, Wartungsaufwand - PSM - FSM - Verluste Torque-Splitting PGesamt = Pzuvm + Pzuem = Peff (u/wirkeffea + 1-u/wirkeffvm) Torque-Splitting-Faktor u element [0,1] Antriebsstrang -Schematische Darstellung wesentlicher Komponenten (Bild) -wichtige Größen einer Lithium-Ionen-Zelle -Elektrische Ersatzschaltbilder -ideale SoC-abhängige Spannungsquelle -ideale SoC-abhängige Spannungsquelle in Serie mit einem rein ohmschen Widerstand -ideale SoC-abhängige Spannungsquelle (RC-Glied) Leistungselektronik -erzeugung Sinusstrom aus Gleichsspannung - ohmscher Induktiver Verbraucher hängt an Gleichspannungsquelle (bild) -dreiphasiger Zweipunktummrichter (Bild) THD-Wert = Verhältnis der Summe aller Oberschwingungen THD klein => Wirkungsgrad groß Raumzeigermodulation