Bei einem Hybridfahrzeug werden zusätzliche Komponenten in den Antriebsstrang integriert. Um ein Optimum an Kraftstoffeinsparung und Komfort gewährleisten zu können, müssen die einzelnen Komponenten und das, in einem Steuergerät implementierte, Energiemanagement optimal aufeinander abgestimmt sein. Dafür wird der Verbrauch der einzelnen Komponenten in analytischen Modellen beschrieben. Diese Modelle ermöglichen eine ganzheitliche Antriebsstrangauslegung, die sich mit den Betriebsstrategiealgorithmen einfach koppeln lässt. Am Beispiel der elektrischen Maschine wird gezeigt, welches Verbrauchspotenzial in einer gezielt ausgelegten Komponente steckt. Beim hier untersuchten Antriebsstrang weist eine magnetisch weich ausgelegte Permanentmagnet erregte Synchronmaschine (PSM) die meisten Vorteile auf, da sie im Teillastbereich einen optimalen Wirkungsgrad und eine höhere Überlastfähigkeit als eine gleich gezielt entworfene Asynchronmaschine (ASM) aufweist. Die vorhergesagten Einsparpotenziale werden durch Fahrzeugsimulationen überprüft. Es konnte nachgewiesen werden, dass eine, für E-Fahren und Lastpunktanhebung optimierte, Elektrische Maschine (EMA) das größte Verbrauchspotenzial bei einem Parallelhybrid aufweist. Folglich müssen die Null-Leistungs-Verluste der EMA reduziert werden, da sie im Teillastbereich der EMA dominant sind. Das Potenzial einer solchen Maßnahme lässt sich abschätzen (Bild 11) und wurde durch Fahrzeugsimulation bestätigt. Mit einer gezielt ausgelegten PSM reduziert sich der Verbrauch, verglichen mit einer Standard-PSM, um etwa 4% (NEFZ). Verglichen mit einer, ebenfalls gezielt ausgelegten, ASM beträgt der Verbrauchsvorteil etwa 7%. Durch Reduktion der Schleppverluste konnte der Verbrauch bei Konstantfahrt um 0,5...1% gesenkt werden.
Auslegung des elektrischen Antriebs und Auswirkungen auf die Betriebsstrategie bei einem Parallelhybrid
2005
21 Seiten, 15 Bilder, 8 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Grundlagen des elektrischen Antriebs
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