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2010 | Buch

Hybridantriebe Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Konventioneller Antriebsstrang und Hybridantriebe

herausgegeben von: Konrad Reif

Verlag: Vieweg+Teubner

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Anwendungsbezogene Darstellungen sind das Kennzeichen der Buchreihe „Bosch Fachinformation Automobil“. Ganz auf den Bedarf an praxisnahem Hintergrundwissen zugeschnitten, findet der Auto-Fachmann einen umfassenden Überblick über den Aufbau und die Funktionsweise heutiger Hybridfahrzeuge einschließlich Brennstoffzellen und alternativen Kraftstoffen, einen Überblick über Getriebe und eine ausführliche Darstellung der elektronischen Getriebesteuerung. Der Band bietet das Bosch-Fachwissen aus erster Hand und eignet sich damit hervorragend für den Alltag des Entwicklungsingenieurs, für die berufliche Weiterbildung, für Lehrgänge, zum Selbststudium oder zum Nachschlagen in der Werkstatt.

Die eModule der Bosch Fachinformation Automobil: Schnelle Bereitstellung passgenauer Informationen zu thematisch abgegrenzten Wissensgebieten sind das Kennzeichen des Online-Angebots, das als pdf-Download zur sofortigen Nutzung bereitsteht. Die individuelle Auswahl ermöglicht die Zusammenstellung nach eigenem Bedarf. Im Reiter Internetressourcen / E-Mails finden Sie den Link zum Downloadbereich der eModule.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Hybridantriebe
Zusammenfassung
Ein Konzept zur Kraftstoffeinsparung, zur Reduzierung von CO 2 - und Schadstoffemissionen und gleichzeitig zur Erhöhung von Fahrspaß und Fahrkomfort stellen elektrische Hybridfahrzeuge (Hybrid Electric Vehicle, HEV) dar. Sie verwenden zum Antrieb sowohl einen Verbrennungsmotor als auch mindestens einen Elektromotor (E-Maschine). Dabei gibt es eine Vielzahl von HEV-Konfigurationen, die zum Teil verschiedene Optimierungsziele verfolgen und die in unterschiedlichem Maße elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs nutzen.
Konrad Reif
Betrieb von Hybridfahrzeugen
Zusammenfassung
Der Betrieb des elektrischen Hybridfahrzeugs wird wesentlich durch die Betriebsstrategie bestimmt. Je nach übergeordnetem Optimierungsziel (Emissionsminderung, Kraftstoffeinsparung) legt die Betriebsstrategie in jedem Moment die Verteilung des angeforderten Antriebsmoments auf den Verbrennungsmotor und die elektrische Maschine fest, sodass der Verbrennungsmotor in möglichst günstigen Betriebspunkten arbeitet. Darüber hinaus steuert die Betriebsstrategie die Erzeugung elektrischer Energie zum Laden der Traktionsbatterie.
Konrad Reif
Regeneratives Bremssystem
Zusammenfassung
Beim regenerativen Bremsen wird kinetische Energie der Antriebsräder durch die E-Maschine - die dafür generatorisch betrieben wird - in elektrische Energie umgewandelt. So kann ein Teil der Energie, die beim Bremsen normalerweise als Reibungswärme verloren geht, in Form von elektrischer Energie in die Batterie eingespeist und anschließend genutzt werden. Gleichzeitig wird durch den generatorischen Betrieb der E-Maschine eine das Fahrzeug abbremsende Wirkung erzielt.
Konrad Reif
Elektroantriebe für Hybridfahrzeuge
Zusammenfassung
Elektrisch angetriebene Straßenfahrzeuge sind bereits in den 1920er Jahren in geringen Stückzahlen gebaut worden, erste Hybridfahrzeuge kamen in kleinsten Stückzahlen ab ca. 1980 auf den Markt. Relevante Stückzahlen erreichte jedoch erst der Toyota Prius ab Modelljahr 1998. Während zunächst ausschließlich der Gleichstrom-Kommutatormotor eingesetzt wurde, kam in den letzten 20 Jahren aufgrund der Fortschritte in der Stromrichtertechnik dann ausschließlich der Drehstrom-Antrieb zum Einsatz.
Konrad Reif
Bordnetze für Hybridfahrzeuge
Zusammenfassung
Das Bordnetz eines Fahrzeugs mit Start/Stopp-System ist einem konventionellen Bordnetz sehr ähnlich. Bordnetze für Mild- oder Full-Hybridantriebe hingegen verfügen über eine Hochspannungsebene und unterscheiden sich damit deutlich vom Bordnetz eines konventionellen Fahrzeugs.
Konrad Reif
Brennstoffzellen für den Kfz-Antrieb
Zusammenfassung
Wasserstoff als Energieträger kann auf zwei Arten für den Fahrzeugantrieb genutzt werden. Eine Möglichkeit ist die direkte Nutzung in einem Verbrennungsmotor, der das Fahrzeug antreibt. Alternativ kann mit dem Wasserstoff in einer Brennstoffzelle elektrischer Strom erzeugt werden, der zum Antrieb eines Elektromotors eingesetzt wird.
Konrad Reif
Alternative Kraftstoffe
Zusammenfassung
Neben alternativen Antriebskonzepten werden auch verschiedene Ansätze zur Nutzung alternativer Kraftstoffe verfolgt. Der Begriff „alternativ“ bezieht sich dabei nicht auf bestimmte Eigenschaften oder Vorzüge eines Kraftstoffs, sondern besagt lediglich, dass es sich um eine Alternative zu konventionellem Ottooder Dieselkraftstoff handelt. Zu den alternativen Kraftstoffen zählen sowohl regenerative Kraftstoffe, die aus Biomasse oder mittels Windkraft und Solarstrom erzeugt werden, als auch Kraftstoffe auf der Basis fossiler Energieträger.
Konrad Reif
Getriebe für Kraftfahrzeuge
Zusammenfassung
Jeder Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs arbeitet in einem bestimmten Drehzahlbereich, begrenzt durch die Leerlauf- und Maximaldrehzahl. Leistung und Drehmoment werden nicht gleichmäßig angeboten, und die Maximalwerte stehen nur in Teilbereichen zur Verfügung.
Konrad Reif
Elektronische Getriebesteuerung
Zusammenfassung
Bei unübersichtlichen Verkehrssituationen, in fremder Umgebung oder bei schlechten Witterungsverhältnissen (z.B. starker Regen, Schnee oder Nebel) kann manuelles Schalten den Autofahrer derart ablenken, dass schwer kontrollierbare Situationen entstehen. Dies trifft auch auf das lästige, fortwährend durchzuführende Ein- und Auskuppeln bei stockendem Verkehr mit „Stop and go“ zu. Ein automatisches Getriebe mit elektronischer Steuerung bietet dem Fahrer bei diesen und anderen Verkehrssituationen Unterstützung und Entlastung, sodass er sich voll auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren kann.
Konrad Reif
Sensoren
Zusammenfassung
Sensoren erfassen Betriebszustände (z.B. Motordrehzahl) und Vorgabewerte (z.B. Fahrpedalstellung). Sie wandeln physikalische Größen (z.B. Druck) oder chemische Größen (z.B. Abgaskonzentration) in elektrische Signale um.
Konrad Reif
Sensorsignalverarbeitung
Zusammenfassung
Bevor die Sensorsignale der allgemeinen digitalen Auswertung zugeführt werden (siehe Abschnitt „Datenverarbeitung“), bedürfen sie der spezifischen Aufbereitung.
Konrad Reif
Steuergerät
Zusammenfassung
Mit der Digitaltechnik ergeben sich vielfältige Müglichkeiten zur Steuerung und Regelung elektronischer Systeme im Kraftfahrzeug. Viele Einflussgrüßen künnen gleichzeitig mit einbezogen werden, sodass sich die Systeme bestmüglich betreiben lassen. Das Steuergerät empfängt die elektrischen Signale der Sensoren, wertet sie aus und berechnet die Ansteuersignale für die Stellglieder (Aktoren). Das Steuerungsprogramm – die „Software“ – ist in einem Speicher abgelegt. Die Ausführung des Programms übernimmt ein Mikrocontroller. Die Bauteile des Steuergeräts werden als „Hardware“ bezeichnet. Das Steuergerät für die „Elektronische Getriebesteuerung“ umfasst alle Steuer- und Regelalgorithmen für das Triebstrangmanagement (koordinierte Steuerung von Motor und Getriebe).
Konrad Reif
Elektrohydraulische Aktuatoren
Zusammenfassung
Elektrohydraulische Aktuatoren (auch Aktoren genannt) bilden die Schnittstelle zwischen der elektrischen Signalverarbeitung (Informationsverarbeitung) und dem Systemprozess (Mechanik). Sie setzen die Stellsignale geringer Leistung in eine Stellkraft mit der für den Prozess erforderlichen erhöhten Leistung um.
Konrad Reif
Module für Getriebesteuerung
Zusammenfassung
Module sind kompakte Funktions- und Baueinheiten. Sie ermöglichen die Integration verschiedener standardisierter Bauelemente bei geringstem Bauteileaufwand und Bauraum sowie vereinfachten Schnittstellen. Je nach Grad der Integration gibt es hydraulische, elektrische oder elektrohydraulische Module.
Konrad Reif
Backmatter
Metadaten
Titel
Konventioneller Antriebsstrang und Hybridantriebe
herausgegeben von
Konrad Reif
Copyright-Jahr
2010
Verlag
Vieweg+Teubner
Electronic ISBN
978-3-8348-9711-4
Print ISBN
978-3-8348-1303-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-8348-9711-4

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