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Automotive


Automotive 1 Eine zunehmende Sensibilisierung für ökologische Fragen und die Verknappung fossiler Brennstoffe sind starke Anreize zur Entwicklung immer effizienterer Fahrzeuge mit weniger Kraftstoffverbrauch, ohne dabei den Fahrkomfort zu verringern. Das Prinzip des Hybrid-Elektrofahrzeugs, das die Antriebsleistung eines Verbrennungsmotors und die einer oder mehreren elektrischen Maschinen verbindet, ist in dieser Hinsicht ein vielversprechendes Konzept.

Im Zuge der Hybridisierung muss die elektrische Maschine für eine Vielzahl von Betriebspunkten optimiert werden.
Neben der schnellen Start-Stopp-Funktion muss diese auch als Generator arbeiten, als Unterstützung der Traktion in dem so genannten Boost-Betrieb, als Antrieb während der rein elektrischen Traktion, sowie als elektrodynamische Bremse für die Rekuperation der Fahrenegrie. Zusätzlich zu den Spezifikationen auf Drehmoment und Drehzahl sind die wichtigsten Forderungen: einen hohen Gesamtwirkungsgrad in einem großen Bereich der Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie, eine hohe Überlastfähigkeit, kleiner Bauraum und geringes Gewicht sowie eine hohe Zuverlässigkeit bei geringe Kosten. Mit solchen Anforderungen in Leistung, Wirkungsgrad, Bauraum und Gewicht ist die Konstruktion der Maschinen eine besondere Herausforderung.

Das Maschinenkonzept ist von der erforderlichen Drehzahl abhängig, gemäß der Häufigkeitsverteilung der Betriebspunkte während eines Fahrzyklus. Diese Häufigkeitsverteilungen, die  durch Simulationen des Fahrzyklus bestimmt werden, sind erforderlich, um ein optimiertes Maschinendesign, welches den Ansprüchen gerecht wird, zu erreichen. Das Fahrzeug-Simulationsmodell (MATLAB Simulink), umfasst der Verbrennungsmotor, das Getriebe, die Fahrzeugdaten, eine Batterie und die elektrische Maschine im Falle einer parallelen Hybridisierung. Abhängig von der Regelstrategie und des Antriebszyklus kann die Häufigkeitsverteilung der erwarteten Betriebspunkte der elektrischen Maschine bestimmt werden. Die elektrische Maschine muss so ausgelegt sein, dass der Bereich des optimalen Wirkungsgrades im Bereich der häufigsten Betriebspunkte liegt. Hierdurch wird der durchschnittliche Gesamtwirkungsgrad maximiert, so dass die Energiebilanz verbessert und der Verbrauch verringert wird.

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