Antriebsstrangoptimierung von Hybridsystemen unter Berücksichtigung thermischer Einzelkomponentenwirkungsgrade

Um den Anforderungen der zukünftigen CO2- und Emissionsgesetzgebung gerecht zu werden, ist eine ganzheitliche Auslegung von Hybridantriebssträngen notwendig. In diesem Beitrag wird ein Ansatz präsentiert, der die thermischen Wirkungsgrade von Verbrennungsmotor, E-Motor, Batterie, Inverter, Getriebe und deren Interaktion berücksichtigt.Für die Untersuchungen wird ein Gesamtfahrzeugmodell mit thermischen Effizienzmodellen auf Subsystemebene verwendet. Neben den thermischen Komponentenmodellen werden auch die Kühl- und Schmiersysteme der unterschiedlichen Kreisläufe modelliert, sodass auch die transiente Leistungsanforderung der Nebenverbraucher berücksichtigt wird. Eine Bewertung des Energieverbrauchs für die Fahrzeuginnenraumklimatisierung wird über ein thermisches Kabinen-Modell ermöglicht.Vor der thermischen Systemoptimierung wird zunächst in der Systemabsicherung anhand eines beispielhaften Worst-Case-Szenarios die Kühlsystemperformance geprüft. Anschließend werden intelligente Regelstrategien für die elektrifizierten Nebenverbraucher entwickelt, um einen niedrigen Energieverbrauch, hohe Komponentenwirkungsgrade und thermische Sicherheit zu ermöglichen. Für die erforderliche Gesamtoptimierung der Regelsysteme wird exemplarisch eine Regelstrategie für eine elektrische Wasserpumpe und ein elektrisches Proportionalventil über den Ansatz der statistischen Versuchsplanung (engl.: Design of Experiments) definiert.Abschließend werden die Unterschiede zwischen dem ganzheitlichen Auslegungsansatz und dem Ansatz ohne Berücksichtigung thermischer Einzelkomponentenwirkungsgrade im WLTC für unterschiedliche Umgebungstemperaturen inklusive aktivierter Innenraumklimatisierung vorgestellt.