Die Arbeit befasst sich mit der Modellierung von Antriebssträngen für Hybridfahrzeuge (HEV), die im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen sparsamer im Kraftstoffverbrauch sind. Zunächst werden makroskopische Simulationsmodelle für die Berechnung des Kraftstoffverbrauchs von zwei unterschiedlichen Hybridfahrzeugen mit parallelem Antriebsstrang vorgestellt. Die Komponenten des konventionellen Antriebsstrangs sind dabei durch Kennlinien bzw. Kennlinienfelder nachgebildet. Der elektrische Antriebsstrang der HEV besteht aus einer NiMH-Traktionsbatterie, einem spannungsgeführten Pulswechselrichter (WR) und einer Permanentmagnet-Synchronmaschine bzw. einer Käfigläufer-Asynchronmaschine. Für den WR und die elektrischen Maschinen sind statische Verlustmodelle zur Berechnung des Wirkungsgrades und thermische Modelle für die Berechnung ihrer Temperaturen vorgesehen. Die Verlustmodelle und die thermischen Modelle der WR und der elektrischen Maschinen wurden anhand von Messdaten verifiziert. Die Ansteuerung der Antriebe des Triebstrangs übernimmt ein allgemein gültiges Energiemanagement, das für minimale Triebstrangverluste sorgt. Der mit den makroskopischen Simulationsmodellen berechnete Kraftstoffverbrauch der HEV wird mit Simulationsergebnissen für den Kraftstoffverbrauch konventioneller Fahrzeuge verglichen. Typische Einsparpotenziale betragen abhängig vom Fahrzyklus 15%...25%. Für den elektrischen Antriebsstrang der HEV wurden weiterhin mikroskopische Modelle mit hoher Detailgenauigkeit entwickelt. Die Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs sind dabei durch mathematische Modelle nachgebildet. Mit den mikroskopischen Modellen lassen sich kurzzeitige mechanische, elektrische und thermische Beanspruchungen innerhalb des elektrischen Antriebsstrangs berechnen, was anhand ausgewählter Beispiele gezeigt wird.
This work deals with the modeling of drive trains for hybrid electric vehicles (HEV). Compared to conventional, fuel driven vehicles they consume less gas. First, macroscopic simulation models for the calculation of the gas consumption of two different HEV's with parallel drive train will be presented. The components of the conventional drive train are modeled by efficiency maps or input/output-characteristics. The electric drive train consists of a Nickel-Metal-Hydride-Battery, a voltage source pulse width modulated, controlled inverter and a permanent magnet synchronous motor or alternatively a cage induction motor. The inverter and the electric machines are modeled by static loss models, thus enabling the calculation of their efficiency. For the inverter and the electric drives thermal multi-body models are implemented. The thermal models allow the calculation of different temperatures within the inverter and the electric motors. The calculated losses and the thermal stresses of the inverter and the electric motors are verified by measurement data. For the control of the drives a universal valid energy management has been designed. By this energy management the losses within the drive train are minimized. Simulation results for the gas consumption of the HEV's will be presented and compared with simulation results for conventional cars. Typical savings in gas consumption range between 15 % ... 25 % depending on the driving cycle. For the electric drive train detailed microscopic models have been modeled, too. Thereby the components of the electric drive train are simulated by dynamic mathematic models. These microscopic models allow the calculation of dynamical mechanical, electrical and thermal stresses within the electric drive train. Selected results of the microscopic simulation models will be shown and discussed.
Ein Beitrag zur Modellierung des Antriebsstrangs von Hybrid-Elektrofahrzeugen
Berichte aus der Fahrzeugtechnik ; 1-238
2009
238 Seiten, Bilder, Tabellen, 108 Quellen
Theses
German
British Library Conference Proceedings | 2019
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