Die Hybridisierung des Antriebstrangs wird zunehmend als eine Lösungsvariante zur Erreichung von Emissions- und Verbrauchsreduzierung diskutiert. Der weltweite Hybrid-Markt wird derzeit von leistungsverzweigenden Vollhybrid-Systemen dominiert. An zweiter Stelle liegen Parallelhybride mit moderatem Elektrifizierungsgrad. Eine eindeutige Zuordnung der Hybrid-Strukturen zu Fahrzeugklassen oder anderen Faktoren ist bisher nicht erkennbar. Der vorliegende Artikel beschäftigt sich daher mit der Frage: Wie sieht der optimale Hybrid aus und wie verschiebt sich das Optimum in Folge der Randbedingungen? Um die verschiedenen Varianten zu vergleichen, müssen wesentliche Merkmale gegenübergestellt und bewertet werden. Die Wechselwirkung von hybriden Funktionen untereinander und mit konventionellen Komponenten wie dem Getriebe ist u.a. abhängig von der Bauform und erschwert die Analyse. Zudem sind die Vorteile im Kundennutzen durch Fahrleistungsgewinn und Verbrauch für jede Bauform individuell abhängig vom Fahrprofil. Die Bewertung eines Hybridkonzeptes muss daher Fahrgewohnheit und Gewichtung des gewünschten Vorteils durch Hybridisierung einschließen. Eine grundsätzliche Herausforderung im Hinblick auf die Auslegung des 'optimalen Hybridantriebsstrangs' besteht in der Optimierung der Einzelkomponenten einerseits, andererseits aber vielmehr in der sorgfältigen Abstimmung der Komponenten aufeinander. Zu diesem Zweck ist ein Auslegungstool notwendig, das die Charakteristika aller Einzelkomponenten integriert und die Optimierung einer Betriebsstrategie unter Kosten- und Lebensdauergesichtspunkten zulässt. Um einen optimalen Hybrid zu definieren, ist es erforderlich, dieses hochdimensionale Optimierungsproblem mit Hilfe von CAE Methoden zu lösen. Hierbei müssen sowohl Kostenmodelle, als auch lebensdauerbeschreibende Modelle benutzt werden, um in der Simulation eine optimales Gesamtergebnis zu erhalten. Die Analyse der verschiedenen Konzepte ergibt für Powersplitgetriebe mit einfachem Planetengetriebesatz im Vergleich zu Parallelhybriden einen hohen elektrischen Zusatzaufwand bei Wunsch nach hohem Anfahrdrehmoment und Performancewerten. Ursächlich hierfür sind die Begrenzungen in der Übersetzungsstellung und die erforderliche elektrische Stellleistung im Getriebe. Andererseits zeigen Powersplitgetriebe im Vergleich zum Parallelhybrid höheres Verbrauchspotenzial in Stadtzyklen mit niedriger Geschwindigkeit. Der Parallelhybrid dagegen kann auch bei Fahrzyklen mit höheren Geschwindigkeiten noch nennenswerte Vorteile gegenüber einem konventionellen Antrieb erreichen.

    There is a huge number of possible hybrid drive train structures for passenger cars. Currently the world wide hybrid market is dominated by the so called power split full hybrid systems. On a second rank there are parallel hybrid vehicles with a moderate degree of electrification. A clear correlation of realized hybrid structures with vehicle classes or other factors can not be identified up to now. This article focuses on the question: What does the optimal hybrid look like and which are the influencing parameters? Beginning with an analysis of the properties of the well known structures, the most important influencing parameters on the concept decision are discussed. Cost/Benefit objections are especially taken into account. Based on this a definition is required, what is meant to be optimal, which boundary conditions have to be supposed and which means for improvement are available. Such highly-dimensional, multivariate and possibly time-dependent problems make it difficult to define an easy to follow strategy of making decisions. In this search for the optimum the support by appropriate CAE tools is absolutely necessary. These tools allow to implement the complex interdisciplinary relations between concept and component properties, market requirements, customer benefits and production boundaries. Thus a successful strategy concerning development and market introduction of a new hybridized drive train can be fixed in an early stage.


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    Titel :

    Der optimale Hybrid - Hybride Antriebe unter Kosten-Nutzen-Gesichtspunkten


    Weitere Titelangaben:

    The optimum hybrid - hybrid drives with focus on costs and gain


    Beteiligte:
    Kemper, Hans (Autor:in) / Pischinger, Martin (Autor:in) / Lang, Oliver (Autor:in) / Rütten, Oliver (Autor:in) / Janssen, Peter (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2005


    Format / Umfang :

    13 Seiten, 13 Bilder




    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch