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30.04.2014 | Fahrzeugtechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Prüf- und Inbetriebnahmeprozess von Hybridfahrzeugen

Autor:
Andreas Burkert
3:30 Min. Lesedauer

Hybridfahrzeuge fahren effizient. Doch wie wirtschaftlich werden sie produziert? Eine Herausforderung ist nämlich der Prüf- und Inbetriebnahmeprozess, der beim elektrifizierten Antriebsstrang eigenen Regeln folgen muss. Ein neues Verfahren zum Prüfen und Adaptieren des Verbrennungsmotors eines Hybrid- oder eines Range-Extender-Antriebs erleichtert künftig die Arbeit - dank eines simplen Tricks.

Erst nach dem Prüf- und Inbetriebnahmeprozess zum Schluss der Fahrzeugmontage ist ein Fahrzeug bereit für den Einsatz auf der Straße. Die Reifeprüfung wird dazu auf einem Rollenprüfstand absolviert, auf dem verschiedene Prüfungen und Adaptionen durchgeführt werden. Der Automobilhersteller stellt damit zum einen den richtigen Verbau und die Kontaktierung der Komponenten sicher. Zum anderen können Systemparameter für die Verbrennungsmaschine gelernt werden. Dass dabei je nach Konfiguration und Ausstattung die Prüfzeiten an den Stationen unterschiedlich ausfallen, ist bisher noch das kleinere Übel. Immerhin benötigen verbrennungsmotorische Umfänge unterschiedlichste Bereitschaften von Sensoren oder Temperaturen des Öls oder Kühlmittels.

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Mit der hohen Nachfrage nach Hybridfahrzeugen steigt nun auch noch der Umfang der Prüfungen. Aus vielen Gründen lassen sich zudem Prüfungen nicht wie im Prozess geplant durchführen. So weisen die Autoren der Springer-Publikation "Neue Chance zur Effizienzsteigerung Hybridfahrzeuge in der Produktion" unter anderem darauf hin, dass bei einer vollgeladenen Hochvoltbatterie ein Hybridfahrzeug auch elektrisch durch die Produktion fahren könnte. Um verwertbare Ergebnisse zu erhalten, müsste der Verbrennungsmotor aktiv gestartet und die elektrische Fahrt bis zu der Prüfung unterdrückt werden. Auch müssen eigentliche Prüfumfänge für die Hybridkomponenten abgesichert werden. "Wird beispielsweise eine Prüfung beim Verbrennungsmotor im Schubbetrieb (Motor wird geschleppt) durchgeführt, so ist dies unter Umständen bei einem Hybridantrieb nicht möglich."

Die elektrische Maschine dient als Betriebspunktsteller

Es bedarf also einer Anpassung beziehungsweise einer Umgehung der Betriebsstrategie des Fahrzeugs, um die Inbetriebnahme prozesssicher durchführen zu können. Doch nun könnte ein neues Verfahren zum Prüfen und Adaptieren des Verbrennungsmotors eines Hybrid- oder eines Range-Extender-Antriebs die Arbeit erleichtern.

Der Clou: Der elektrische Antriebsstrang wird mit einbezogen indem die elektrische Maschine als Betriebspunktsteller für den Verbrennungsmotor dient. Dazu muss sie nur während den Prüfungen kraftschlüssig verbunden und das Getriebe in die Park- beziehungsweise Neutralstellung gebracht werden. Der Elektromotor übernimmt dann die Aufgabe des Rollenprüfstands, der bei konventionellen Antrieben die Betriebspunkte stellt.

Dazu schreiben die Autoren: "Durch eine aktive Ansteuerung der elektrischen Maschine können Betriebspunkte für den Verbrennungsmotor gestellt und Fahrprofile für Prüfungen oder Adaptionen ohne einen Rollenprüfstand durchgeführt werden. Der nutzbare Prüfbereich gerade bei Hybridfahrzeugen mit geringer elektrischer Leistung wird dabei durch den maximalen Drehmomentverlauf der elektrischen Maschine begrenzt. Der nutzbare Prüfbereich für den Verbrennungsmotor resultiert durch das maximale Drehmoment des Elektromotors."

Prüfungen im Mittel um mehr als 50 Prozent schneller

Erste Ergebnisse beweisen den Erfolg des neuen Verfahrens. "Eine Regelung der elektrischen Maschine und eine Ansteuerung des Verbrennungsmotors sind möglich", so die Autoren und verweisen auf vergleichbare Ergebnisse der Messungen. Von großer Bedeutung aber ist, dass der Zeitbedarf von Prüfungen im Mittel um bis zu 58 Prozent reduziert werden konnte. "Gerade bei Prüfverfahren mit Lastwechseln zeigten sich die Vorteile, die die elektrische Maschine gegenüber einem Rollenprüfstand hat."

Dies liegt vor allem an der Möglichkeit, schnell Prüfbereiche anfahren und die Betriebspunkte schnell und stabil stellen zu können. Außerdem zeigte die Analyse der Prüfverfahren, dass die Streuung der Prüfzeiten verringert und somit die Prüfprozesse planbarer werden. Weiterhin ergeben sich durch den Freiheitsgrad, Betriebspunkte frei stellen zu können, neue Potenziale, um Prüfungen neu zu gestalten oder zu optimieren.

Und noch ein Vorteil ergibt sich: "Durch die Verwendung von Prüfverfahren, bei der die elektrische Maschine generatorisch wirkt, wird der elektrische Energiespeicher des Hybridfahrzeugs aufgeladen. Dadurch kann der Produktionsprozess abgesichert werden und die teure Ladetechnik für die Traktionsbatterie entfallen".

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