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Über dieses Buch

Jing Cheng untersucht simulativ den Magerbetrieb im P2-Hybridantriebsstrang. Dafür erstellt die Autorin ein Gesamtsystemmodell für genauere Simulationsergebnisse und entwickelt ein Verfahren zur Parametrisierung des Gesamtsystemmodells. Der Schwerpunkt ihrer Untersuchung liegt auf dem Verbrauchseinfluss. Eine regelbasierte und eine optimierte Hybridbetriebsstrategie (Equivalent Consumption Minimization Strategy, ECMS) werden in der Simulation eingesetzt. Die Autorin zeigt, dass sich der Optimierungsalgorithmus ECMS auch auf die Rohemissionen erweitern lässt.

​Die Autorin:

Jing Cheng hat am Lehrstuhl für Fahrzeugantriebe des IVK an der Universität Stuttgart promoviert und ist aktuell Berechnungsingenieurin mit Schwerpunkt Gesamtsystemsimulation für die konventionellen und Hybridantriebsstränge bei einem deutschen Automobilkonzern.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Nach einer über hundert Jahre dauernden Dominanz des Verbrennungsmotors als Antriebsquelle für Fahrzeuge, ist in den vergangenen Jahren ein Wandel insbesondere beim Individualverkehr zu beobachten. Erzwungen wird diese auch durch die immer strengeren Grenzwerte für die Luftqualität, die ein lokal emissionsfreies Fahren attraktiv erscheinen lassen. Die europäische Union fordert die Fahrzeughersteller auf, den CO2-Flottenverbrauch bis 2020 unter 95 g/km zu senken [12].
Jing Cheng

Kapitel 2. Stand der Technik

Zusammenfassung
Die Verbrennung im Verbrennungsmotor ist ein schneller Oxidationsprozess des Kraftstoffs wobei die Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemischs für eine stabile Verbrennung essentiell ist. Fahrzeugmotoren lassen sich nach äußerer und innerer Gemischbildung unterscheiden. Äußere Gemischbildung findet typischerweise im Ottomotor mit Kanaleinspritzung statt.
Jing Cheng

Kapitel 3. Gesamtsystemmodellierung für Hybridfahrzeug

Zusammenfassung
Zunächst wird in diesem Kapitel das gängige Aufbauprinzip einer Gesamtsystemsimulation für das Hybridfahrzeug erläutert. Die Prämisse für das Simulationsmodell des Gesamtsystems ist durch die Abbildung des Fahrzeugverhaltens Verbrauch und Rohemissionen mit der notwendigen Dynamik möglichst in Echtzeit zu prognostizieren. Der Fokus liegt dabei auf der Modellierung des Verbrennungsmotors.
Jing Cheng

Kapitel 4. Datenbasis für Kalibrierung und Validierung

Zusammenfassung
Der untersuchte Parallelhybridantriebsstrang verfügt über die Konfiguration in Abbildung 4.1, die auch als P2-Hybridanstriebstrang bezeichnet wird. Der Stand stammt ursprünglich aus dem in [43] vorgestellten Mercedes C350e Plug-In-Hybridfahrzeug. Wie in Kapitel 2 schon beschrieben wird, befindet sich der Elektromotor in dieser Anordnung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe.
Jing Cheng

Kapitel 5. Streckenmodell für Verbrennungsmotoren

Zusammenfassung
Je nach Simulationsanforderung und Zweck findet das Gesamtsystemmodell mit unterschiedlichen Komplexitätsstufen in Bezug auf Modellierung des Verbrennungsmotors Einsatz (siehe Kapitel 6 und 7).
Jing Cheng

Kapitel 6. Simulation mit regelbasierter Betriebsstrategie

Zusammenfassung
Die Untersuchung für ein Hybridfahrzeug in der frühen Entwicklungsphase lässt sich oft durch einfache Kennfeld-Berechnung durchführen, jedoch gilt der Schluss daraus aufgrund der Komplexität des Fahrzeugsystems nur beschränkt in Praxis. Das Gesamtsystemmodell mit erweitertem Motormodell soll die Abweichung zwischen Simulation und Versuch verringern. Kapitel 5.1 hat die drei Ausführungen der Simulationsmodelle erläutert und die folgenden Rechenergebnisse ergeben sich aus der Gesamtsystemsimulation mit den komplexen Streckenmodellen.
Jing Cheng

Kapitel 7. Simulation mit optimierender Betriebsstrategie

Zusammenfassung
Wie in Kapitel 2.2.3 erläutert, kommen kausale oder nicht-kausale Optimierungsansätze zum Einsatz, je nachdem ob die Streckeninformation in der Zukunft verfügbar ist. Kausale Optimierungsansätze sind auch als Online-Optimierung, nicht-kausalen Optimierungsansätze als Offline-Optimierung bekannt. Die Online-Optimierung findet oft in der Praxis Anwendung. Sie benötigt keine oder wenige Informationen über die zukünftige Strecke.
Jing Cheng

Kapitel 8. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung
Um auch zukünftigen Anforderungen an den Verbrauch und das Emissionsverhalten von Kraftfahrzeugen gerecht zu werden, ist eine weitere Steigerung des Wirkungsgrads beim Verbrennungsmotor und höhere Elektrifizierung des Antriebsstrangs unerlässlich. Insbesondere im Teillastbereich, in dem der stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotor einen relativ schlechten Wirkungsgrad aufweist, kann hier durch elektrische Fahrt die Effizienz des Fahrzeugs gesteigert werden. Wird dagegen der Verbrennungsmotor in diesem Betriebsbereich mager betrieben, kann auch in der Teillast der Wirkungsgrad des Ottomotors deutlich gesteigert werden.
Jing Cheng

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