Aufgrund des Reichweitenproblems elektrischer Antriebe im PKW, bedingt durch die begrenzte Energiespeicherkapazität aktueller Batterietechnologien, stellt sich die Frage nach dem Optimum der Energieeffizienz des gesamten Antriebsstranges (Batterie, Leistungselektronik, E-Maschine, Getriebe, Triebstrang). Oberstes Gebot ist es demnach, den limitierten Energieinhalt eines Batteriesystems optimal auszunutzen und als Zugkraft oder Energie für andere Verbraucher (Klimatisierung, Licht, Entertainment) bereitzustellen. Zur Validierung des Energieverbrauchs werden üblicherweise Fahrzyklen zu Grunde gelegt, die reproduzierbar mit dem Fahrzeug, auf dem Prüfstand oder in der Theorie mittels Simulationsrechnungen durchfahren werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der systematischen Analyse von hybriden und rein elektrischen Antriebssträngen im Hinblick auf die Energieeffizienz. Beim Betrachten der Ergebnisse wird deutlich, dass - analog zum verbrennungsmotorischen Fahren - im Wirkungsgradkennfeld der Kraftmaschine Betriebspunktverschiebungen, etwa durch Nutzung eines Kennungswandlers, durchaus sinnvoll erscheinen. Die Kennungswandlung der elektrischen Betriebspunkte kann einfach, auch auf mechanischem Wege, durch ein Getriebe mit entsprechend ausgewählten Übersetzungen realisiert werden. Lastpunktverschiebungen hin zu günstigeren Wirkungsgraden sind im elektrischen Antrieb nicht nur im Zugbetrieb relevant, sondern auch bei der Bremsenergierückgewinnung im Rekuperationsbetrieb von großem Interesse. Im hybriden Antriebsstrang kann die E-Maschine, auf entsprechende Weise in das Getriebe integriert, die bereits vorhandenen Übersetzungen intelligent mitnutzen (Torque-Split-Hybrid oder P2-Hybrid). Der rein elektrische Antrieb oder der Axle-Split-Hybrid muss diese Übersetzungen im Bedarfsfall zusätzlich vorsehen. Durchgeführte Verbrauchssimulationen belegen, dass mit optimierter Übersetzungsauswahl, abhängig von der betrachteten Fahrzeugplattform, ein Energieeinsparpotenzial im zweistelligen Prozentbereich ausgewiesen werden kann. Die vorgestellten Antriebskonzepte gehen von der reinen EV-Anwendung bis zur komplexen Hybridapplikation im SUV-Bereich.

    Due to the range problems of electrical drives in vehicles caused by the limited energy capacity of current battery technologies, the question arises for the best energy efficiency of the overall drive train (battery, power electronics, e-motor, transmission, drive train). The ultimate ambition is therefore, to use the limited energy of a battery system in an optimum way, providing it for traction or to energize other facilities (air conditioning, light, entertainment). Generally, driving cycles that are reproducible in the vehicle, at the test stand or in theory with simulation computation, are taken as basis to validate the energy consumption. The present article deals with the systematic analysis of hybrid- and pure electric drive trains with regard to the energy efficiency. When looking at the results, it is clear that - analogue to combustion engine driving - shifting operation points in the e-machine's efficiency operation map, for example by using a torque- and speed converter, seems absolutely reasonable. Converting torque and speed of the electrical operation points is, for example by mechanical means with a gearbox and its appropriately chosen ratios, easily realised. Electric drives load-level shifting for more convenient efficiency grades is not only relevant at tractive mode but also of great value for regenerative braking in recuperation mode. At hybrid drive trains the e-motor will intelligently use the already existing transmissions when appropriately integrated in the gearbox (torque-split hybrid or P2-hybrid). If necessary this transmission has to be added in a pure-electric drive or axle-split hybrid. Accomplished simulations on consumption show that an energy-saving potential in two-digit percentage ranges can be achieved when optimized ratios depending on the vehicle platform are chosen. The presented drive concepts range from pure electric vehicle applications to complex hybrid applications of SUVs.


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    Title :

    Entwicklung von innovativen Hybriden und rein elektrischen Antriebssträngen


    Additional title:

    Development of innovative hybrid- and pure electric drivetrains


    Contributors:


    Publication date :

    2011


    Size :

    11 Seiten, 10 Bilder, 2 Tabellen, 11 Quellen



    Type of media :

    Conference paper


    Type of material :

    Print


    Language :

    German , English




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