30.09.2014 11:00 Alter: 3 yrs

Endspurt im Projekt Advanced Simulation of Hybridized Powertrains “ASimHP”

Hybridisierte Fahrzeugantriebe weisen stark ausgeprägte Wechselwirkungen zwischen ihren einzelnen Komponenten und große Freiheitsgrade in ihrer Konzeption und im Betrieb auf. Diese Zusammenhänge durch Simulation zu identifizieren und daraus gewonnene Erkenntnisse für die Fahrzeugentwicklung zu nutzen, ist Ziel des von der Vector-Stiftung geförderten Projektes, für das am FKFS eine neuartige Simulationsplattform aufgebaut wurde. Sie kann verschiedene Simulationswerkzeuge, die je nach Anwendung bisher weitgehend unabhängig voneinander eingesetzt wurden, miteinander verbinden. In der jetzt beginnenden letzten Projektphase, die bis Oktober 2015 dauert, werden mithilfe der Plattform verschiedene Fahrzeugkonfigurationen und Einsatzprofile durch Simulationen untersucht.

Bild: Übersicht über die Simulationsdiziplinen mit Eingangs- und Zielgrößen

Der Startschuss zu „ASimHP“ (Advanced Simulation of Hybridized Powertrains) fiel im November 2012. In einem ersten Schritt entstanden Komponentenbibliotheken für die Modellierung von Hybridfahrzeugen. Eingesetzt wurden dafür einschlägige Simulationswerkzeuge aus Fahrdynamik, Elek­trik/Elektronik, Verbrennungsmotoren und Regelungstechnik. Mithilfe dieser Bibliotheken konnte ein modular aufgebautes Simulationsmodell eines Plug-In-Hybrid Fahrzeugs mit serieller Antriebskonfiguration erstellt werden. Dieser Antrieb wurde gewählt, weil er durch die mechanische Entkoppelung von Verbrennungsmotor und Antriebsrädern für diese Untersuchung besonders geeignet ist und die Vorteile eines rein elektrisch und eines verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugs in besonderer Weise vereint.

 

Die kombinierte Verwendung unterschiedlicher Simulationswerkzeuge entspricht einem neuen Trend in der computergestützten Auslegung und Beurteilung hybrider Antriebskonzepte. Während zuvor die einzelnen Fahrzeugkomponenten getrennt beurteilt und universelle beziehungsweise stark vereinfachende Simulationstools eingesetzt wurden, ist es jetzt möglich, die gegenseitigen Wechselwirkungen der einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs besser zu erkennen und daraus Optimierungspotenziale abzuleiten. Den zweiten Schwerpunkt der Untersuchung bilden unterschiedliche Betriebs- und Ladestrategien für den elektrischen Energiespeicher. Hierfür wurde zusätzlich zum Modell des Hybridfahrzeugs das Simulationsmodell eines real vorhandenen, rein elektrisch betriebenen Referenzfahrzeugs erstellt. Es basiert auf dem am FKFS als Erprobungsfahrzeug eingesetzten Smart fortwo electric drive. Anhand der Datenmengen, die der Smart fortwo electric drive als Messfahrzeug liefert, lassen sich die Simulationsergebnisse, die mit dem Hybridmodell erzielt wurden, den Werten eines Serienelektrofahrzeugs gegenüberstellen und mit ihnen abgleichen.

 

Mit den Methoden der Statistischen Versuchsplanung werden in der letzten Projektphase ab sofort Simulationen mit gezielten Parametervariationen durchgeführt. So lässt sich ermitteln, wie die einzelnen Stellgrößen Fahrzeugeigenschaften beeinflussen, die für den Energiehaushalt und für die Umwelt, aber auch für den Fahrkomfort relevant sind. Die Strecken, die während der Simulation gefahren werden, sowie die Geschwindigkeitsprofile stammen aus Aufzeichnungen, die mit Messfahrzeugen aus der Elektrofahrzeugflotte des FKFS im realen Straßenverkehr und mit ausgewählten Probanden gewonnen wurden. Auf diese Weise wird der Realitätsbezug der Simulation sicher gestellt. Diese Erkenntnisse lassen es zu, Rückschlüsse bei der Entwicklung und Konzeption neuer Antriebskonfigurationen und Betriebsstrategien zu ziehen und Einsparpotentiale zu identifizieren.


Dateien:

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