In Kombination mit generellen Systemsimulationswerkzeugen wie beispielsweise Matlab/Simulink von The MathWorks Inc. Aus Nattick, MA, USA für den Entwurf mechatronischer Systeme, oder auch spezialisierten Werkzeugen für die Gesamtfahrzeugsimulation wie Cruise, kann der Entwicklungsprozess einschließlich der Simulation von EM-(Elektro-Magnetischen-)Komponenten und des Antriebsstrangs in vier Schritten vereinfacht dargestellt werden. In einem ersten Schritt werden die Theorie und die Physik der Komponente aufgebaut und möglicherweise bereits eine erste Auslegung und ein erstes Design des virtuellen Prototyps vorgenommen. Nach dem Überführen des Komponentenmodells der Ebene I in das Komponentenmodell der Ebene II oder III, kann in einem zweiten Schritt die Simulation der Komponente auch innerhalb der Systemsimulation erfolgen. Je nach Zielwerkzeug für die Systemsimulation kann das Komponentenmodell der Ebene III in verschiedener Art und Weise aufgebaut werden, beispielsweise in Form von Black-Boxen oder auch DLLs (Dynamic Linking Library). In einem dritten Schritt ist es möglich, das Verhalten der Komponente im aktiven Betrieb im integrierten Zustand innerhalb des Fahrzeugs zu testen, während im vierten Schritt der Prototyp der Komponenten aufgebaut wird, ebenso wie die dazugehörige Steuerung. Als Beispiel für die geschilderte Vorgehensweisen werden Gesamtfahrzeugsimulationen sowohl mit Elektrofahrzeugen, als auch mit Hybridfahrzeugen durchgeführt. Als Energiespeicher werden Batterien in Kombination mit Supercaps untersucht. Im Modell wird nicht nur das Verhalten der einzelnen Komponenten simuliert, sondern auch deren Auswirkungen auf den Antriebsstrang und das Gesamtfahrzeugverhalten. Dies erfolgt in verschiedenen standardisierten Fahrzyklen. Simuliert wird dabei das Gesamtfahrzeugverhalten anhand von Beschleunigungs- und Leistungsdaten. Während sich beim reinen Elektrofahrzeug die Genauigkeit der Simulation aus den Fehleranteilen der EM-Komponenten und der Kraftübertragungskomponenten ergibt, kommt beim Hybridfahrzeug der Anteil des Verbrennungsmotors und des Abgastrakts hinzu. Die beim Elektrofahrzeug zu betrachtenden Leistungs- und Energiedaten, müssen beim Hybridfahrzeug durch die Einflüsse der am Verbrennungsvorgang beteiligten Komponenten ergänzt werden, wobei hier die Genauigkeiten von den simulativen und empirischen Modellierungsmöglichkeiten der Subsysteme Verbrennungsmotor und Auspufftrakt abhängen. Aus diesen Simulationen werden auch die entsprechenden Leistungs- und Energiegrößen für die Beurteilung der EM-Komponenten und der elektrischen Speicher, deren Verhalten im Gesamtfahrzeug, sowie die Auswirkungen auf die Bordnetzdimensionierung abgeleitet.
Antriebsstrang- und Gesamtfahrzeugsimulation von Hybrid- und Elektrofahrzeugen
2004
10 Seiten, 8 Bilder, 4 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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