Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Rechenmodell für Hybridfahrzeuge entwickelt, das die Durchführung einer detaillierten Analyse des Kraftstoffverbrauchsverhaltens in verschiedenen Fahrzyklen ermöglicht. Anhand von Simulationsrechnungen wurde nachgewiesen, dass der Verbrauchsvorteil eines Vollhybridfahrzeugs gegenüber einer äquivalenten konventionellen Fahrzeugkonfiguration je nach Fahrzyklus 4 % bis 37 % beträgt. Die zyklusabhängige Verbrauchsersparnis resultiert in unterschiedlichen Anteilen einerseits aus der Steigerung des durchschnittlichen Verbrennungsmotorwirkungsgrads, die über das elektrische Fahren und die Lastpunktverschiebung erreicht wird, und andererseits aus der Rekuperation von Bremsenergie. Neben einer wirkungsgradoptimierten Hardware ist die Betriebsstrategie des Hybridfahrzeugs ein entscheidender Faktor für einen niedrigen Kraftstoffverbrauch. Deshalb wurde eine regelbasierte Betriebsstrategie entwickelt, die unabhängig vom jeweiligen Fahrzyklus und Fahrstil stets eine verbrauchsoptimale Betriebsführung gewährleisten kann. Zum Erreichen eines optimalen Energiemanagements zwischen der Energiespeicherung und der Energieentladung wurde mit dem Energiekostenindikator ein Bewertungsmaß für die Kraftstoffkosten von elektrischer Energie eingeführt. Mit diesem Energiekostenindikator kann ein äquivalenter Kraftstoffverbrauch für den elektrischen Betrieb errechnet werden, so dass ein Verbrauchsvergleich zum verbrennungsmotorischen Betrieb durchgeführt werden kann. Die Analyse des Verbrauchsvergleichs hat gezeigt, dass die elektrische Entladeleistung am Energiespeicher, die allein eine Funktion des Energiekostenindikators ist, als Grenzkriterium zur Auswahl des Betriebsmodus geeignet ist. Mit der Ladestrategie, die eine bedarfs- und wirkungsgradorientierten Steuerung der Lastpunktverschiebung realisiert, können über die Verwendung von Gütekriterien nicht nur die maximalen Kraftstoffkosten für die elektrische Energie festgelegt werden, sondern es kann zusätzlich der Energiekostenindikator mit dem Ladezustand des Energiespeichers verknüpft werden. Über den Ladezustand kann dann die Grenzentladeleistung für einen verbrauchsgünstigen elektrischen Betrieb ermittelt werden, so dass die Start-/Stoppstrategie für den Verbrennungsmotor verbrauchsoptimal an das aktuelle Energieangebot gekoppelt werden kann.
Strategien zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs für ein Vollhybridfahrzeug
Schriftenreihe Automobiltechnik, ika, RWTH Aachen ; 139 ; 1-141
2010
141 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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