In dieser Arbeit wurde die Auslegung und Anwendung einer Betriebsstrategie für den Einsatz in Hybridfahrzeugen vorgestellt. Mithilfe eines numerischen Verfahrens, der diskreten dynamischen Programmierung (DDP), wurde das globale Verbrauchsoptimum bestimmt und als Referenz für die Auslegung einer kausalen, lokal optimalen Betriebsstrategie verwendet. Diese berücksichtigt sowohl die verschiedenen Betriebsarten des Hybridfahrzeugs, die unterschiedlichen Brennverfahren, die Einhaltung von Emissionsgrenzwerten als auch die Anforderungen an Fahrdynamik, Fahrkomfort und Akustik. Hierbei wurde insbesondere der Einfluss der kontrollierten ottomotorischen Selbstzündung (CAI) auf das Hybridfahrzeug untersucht. Zunächst wurden die Grundlagen von Hybridfahrzeugen und Verbrennungsmotoren, insbesondere des Brennverfahrens CAI, und deren Potenziale betrachtet. Es wurde gezeigt, dass der Erfolg wirkungsgradsteigernder Maßnahmen vom betrachteten Fahrzyklus abhängt, der wiederum Einfluss auf die Auslegung von Fahrzeug und Betriebsstrategie nimmt. Zur Untersuchung der entwickelten Betriebsstrategie im Rahmen des modellbasierten Entwicklungsprozesses wurde ein detailliertes Modell des Hybridantriebsstrangs entwickelt. Anhand von Messdaten wurden alle Teilmodelle validiert und erlauben somit quantitative Aussagen über den Kraftstoffverbrauch. Mithilfe des Simulationsmodells und der angepassten DDP konnte der minimal erreichbare Verbrauch ermittelt werden. Die Hybridisierung des Basisfahrzeugs spart 12,4 % Kraftstoff ein, während der Einsatz des Brennverfahrens CAI in verschiedenen Normzyklen eine vergleichsweise geringe, zusätzliche Einsparung von bis zu 1,2 % erzielt. Bei Fahrten konstanter Geschwindigkeit konnten hingegen bis zu 9 % Verbrauchsreduzierung aufgezeigt werden, was ein hohes Verbrauchspotenzial im Realbetrieb verspricht. Des Weiteren konnten die Ergebnisse der DDP als Referenz für die Entwicklung der kausalen Betriebsstrategie eingesetzt werden. Die kausale, lokal optimale Betriebsstrategie koordiniert die verschiedenen Betriebsarten, stellt die Einhaltung der Ladezustandsgrenzen sicher und wurde für den Fahrzeugeinsatz robustifiziert. Durch den Vergleich mit den Ergebnissen der DDP konnte nachgewiesen werden, dass die kausale Betriebsstrategie Ergebnisse nahe des globalen Optimums erreicht. Auch hier zeigt sich durch den Einsatz des Brennverfahrens CAI nur ein vergleichsweise geringer Verbrauchsvorteil von bis zu 1,4 % für die Normzyklen und 7,7 % für eine Fahrt konstanter Geschwindigkeit bei 70 km/h. Neben der Verbrauchsreduzierung wurde in der Betriebsstrategie eine Abgasnachbehandlungsstrategie umgesetzt, mit der die gesetzlichen Emissionsgrenzwerte auf Kosten einer geringeren Verbrauchsreduzierung eingehalten werden. Dennoch lässt sich bei Verwendung des Brennverfahrens CAI eine Überschreitung der Grenzwerte für die Stickoxid-Emissionen nur durch zusätzliche Maßnahmen in der Betriebsstrategie vermeiden. Allerdings heben diese den Verbrauchsvorteil gegenüber dem Hybridfahrzeug ohne CAI fast vollständig auf.


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    Title :

    Optimale Betriebsstrategie für Hybridfahrzeuge unter Berücksichtigung homogenisierter Brennverfahren


    Contributors:

    Publication date :

    2012


    Size :

    136 Seiten, Bilder, Tabellen, 103 Quellen


    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German






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