Hybridfahrstrategien
Das IFS beschäftigt sich seit knapp 2 Jahrzehnten mit Betriebsstrategien für Hybridfahrzeuge. Während die Freiheitsgrade bei konventionell angetriebenen Fahrzeugen im Wesentlichen auf die Gangwahl beschränkten, ergeben sich durch die 2 verschiedenen Antriebsmaschinen weitere Fragen über die Verteilung der Antriebsleistung, das Starten und Abschalten der Verbrennungskraftmaschine. Durch die Möglichkeit, umgesetzten Energie aus dem Kraftstoff in der Batterie zwischen zu speichern, ergibt sich eine zeitliche Entkopplung der Motorleistung und der momentan benötigten Antriebsleistung. Dadurch ergeben sich auch weitere Möglichkeiten der Optimierung durch Vorausschauinformationen aus Karten. Während dieser Zeit sind am IFS diverse Dissertationen zum Thema entstanden.
Nutzungsorientierte Auslegung
Im Gegensatz zur klassischen Dimensionierung und Auslegung bietet die Simulationstechnik die Möglichkeit sehr schnell verschiedene Parameterkombinationen von Antriebsträngen für verschiedene Anwendungsfälle bewerten zu können. Durch Anwendung von Optimierungsalgorithmen lassen sich somit optimale Kombinationen von Antriebsleistungen, Hybridisierungsgraden, Batteriekapazitäten, Gangübersetzungen und Weitere finden, ohne teure Prototypen und Prüfstandzeit in der Frühphase der Entwicklung zu benötigen.
laufende Forschungsprojekte
48V-Mild-Hybrid (MHEV) mit teilhomogener Dieselverbrennung
Laufzeit: 01.01.2018 - 31.03.2022
Ansprechpartner: Jan Klingenstein, M.Sc. und Andreas Schneider, M.Sc.
Projektbeschreibung:
Im Zuge der sich immer mehr verschärfenden Abgasgesetzgebung und der geplanten Einführung der Typgenehmigung im realen Fahrbetrieb müssen speziell für den Dieselmotor Wege gefunden werden, um die vergleichsweise hohen Stickstoffoxid- und Partikelemissionen zu reduzieren. Neben der Elektrifizierung des Antriebsstrangs bietet die Adaption eines teilhomogenen Brennverfahrens eine weitere Lösungsmöglichkeit zur Entschärfung dieses Zielkonfliktes. Besonders für den transienten Motorbetrieb verlangt die ausgeprägte Sensitivität der teilhomogenen Verbrennung auf veränderte Randbedingungen im Luft- und Kraftstoffpfad ein genaues Steuer- bzw. Regelverhalten des Verbrennungsmotors. Die, mit diesem alternativen Brennverfahren einhergehenden, erhöhten Kohlenwasserstoff-Emissionen erfordern den Einsatz eines elektrisch beheizten Katalysators in Verbindung mit dem 48V-Bordnetze eines milden Diesel-Hybrids. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Optimierung der Betriebsstrategie für einen Dieselhybridverbund mit teilhomogener Verbrennung unter Berücksichtigung der Abgasnachbehandlung. Eine Phlegmatisierung des Dieselmotors mit angepasster Verbrennungsregelung erlaubt die Kompensation der Luftpfadträgheit in transienten Phasen und ermöglicht so eine weitere Reduktion der Emissionen. Im Rahmen des beantragten Vorhabens soll das Konzept für reale, RDE-relevante Fahrzustände optimiert werden. Wird im Projekt durch den Versuchsträger nachgewiesen, dass ein Konzept im städtischen Bereich zu einer Reduktion der Schadstoffbelastung führt, ist dies von volkswirtschaftlichem und gesellschaftlichem Gesamtinteresse.
Kernziele des Vorhabens: Kraftstoff- und Schadstoffreduktion durch homogenes Dieselbrennverfahren und Elektrifizierung des Antriebstranges.
Fördermittelgeber: BMWi/AiF - Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen
Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.
Antriebsstrang 2040
Projektlaufzeit: 01.04.2019 – 30.09.2021
Ansprechpartner: Tobias Stoll, M.Sc.
Projektpartner: Universität Stuttgart, Institut für Akustik und Bauphysik (IABP)
Projektbeschreibung:
Die Studie untersucht mögliche Antriebsstrangkonfigurationen zum Erreichen der CO2-Ziele im Jahr 2040. Es werden eine Limousine, ein Sports Utility Vehicle (SUV) und ein leichtes Nutzfahrzeug (~5 t Zuladung) betrachtet. Im ersten Arbeitsschritt wird der Markt und die Gesetzgebung anhand bestehender Studien und Zielvorgaben untersucht. In einem zweiten Arbeitsschritt erfolgt die Betrachtung möglicher Antriebsstrangkonfigurationen für die zu untersuchenden Fahrzeugtypen. Anschließend werden die vielversprechendsten Fahrzeugkonzepte für eine weiterführende Betrachtung und Simulation ausgewählt. Parallel zur Simulation der Fahrzeugtypen erfolgt eine Analyse der Umweltwirkung der ausgewählten Fahrzeugkonzepte durch ein Life Cylce Assesment. Hierbei werden die Fahrzeugproduktion, die Kraftstoffproduktion (well to tank) und der Kraftstoffverbrauch (tank to wheel) des Fahrzeugs untersucht.
Kernziele des Vorhabens: Gegenüberstellung des Verbrauchs, als auch der Umweltwirkung (CO2-Emissionen) verschiedener zukünftiger Antriebsstrangtechnologien über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeuges.
Fördermittelgeber: Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.
Für weitere Informationen zum Projekt stehen Ihnen auch die Ansprechpartner der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V. (FVV) zur Verfügung.
Projektlaufzeit: 01.05.2018 – 30.04.2021
Ansprechpartner: Ralf Kleisch, M.Sc.
Projektbeschreibung:
Die fortschreitende Elektrifizierung von Fahrzeugen führt heute zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Antriebsstrangarchitekturen. Insbesondere hybride Antriebsstrangkonfigurationen, die einen Verbrennungsmotor beinhalten und eine oder mehrere elektrische Maschinen, machen dabei einen Großteil der möglichen Architekturen aus.
Um den richtigen Antriebsstrang aus dieser Vielfalt, basierend auf der richtigen Wahl der Topologie sowie der Bestimmung der einzelnen Komponenten, auszuwählen, wird ein Optimierungswerkzeug benötigt, das in der Lage ist, die optimale Antriebskonzepte auf der Grundlage spezifischer Fahranforderungen zu bewerten und identifizieren. Um die Vielfalt der Konzepte beherrschen zu können, werden die optimalen Antriebsstränge in verschiedenen Stufen berechnet. Eine benutzerdefinierte Fahranforderung wird mit Hilfe der entwickelten Toolkette anhand verschiedener Optimierungsalgorithmen für mehrere Antriebsstrangkonfigurationen und unterschiedliche Granularitätsstufen berechnet.
Kernziele des Vorhabens:
Simulationsgestützte Ermittlung optimaler Hybrid-Antriebsstrangkonfigurationen hinsichtlich Topologie und Komponentendimensionierung
Fördermittelgeber: Promotionskolleg HYBRID
Abgeschlossene Forschungsprojekte
Antriebstrangsynthese
Projektlaufzeit: 01.05.2018 – 30.04.2021
Ansprechpartner: Ralf Kleisch, M.Sc.
Projektbeschreibung:
Die fortschreitende Elektrifizierung von Fahrzeugen führt heute zu einer Vielzahl von unterschiedlichen Antriebsstrangarchitekturen. Insbesondere hybride Antriebsstrangkonfigurationen, die einen Verbrennungsmotor beinhalten und eine oder mehrere elektrische Maschinen, machen dabei einen Großteil der möglichen Architekturen aus.
Um den richtigen Antriebsstrang aus dieser Vielfalt, basierend auf der richtigen Wahl der Topologie sowie der Bestimmung der einzelnen Komponenten, auszuwählen, wird ein Optimierungswerkzeug benötigt, das in der Lage ist, die optimale Antriebskonzepte auf der Grundlage spezifischer Fahranforderungen zu bewerten und identifizieren. Um die Vielfalt der Konzepte beherrschen zu können, werden die optimalen Antriebsstränge in verschiedenen Stufen berechnet. Eine benutzerdefinierte Fahranforderung wird mit Hilfe der entwickelten Toolkette anhand verschiedener Optimierungsalgorithmen für mehrere Antriebsstrangkonfigurationen und unterschiedliche Granularitätsstufen berechnet.
Kernziele des Vorhabens:
Simulationsgestützte Ermittlung optimaler Hybrid-Antriebsstrangkonfigurationen hinsichtlich Topologie und Komponentendimensionierung
Fördermittelgeber: Promotionskolleg HYBRID
Die Promotion als Karrieresprungbrett in Industrie, Wirtschaft und Forschung!
Ihre Ansprechpartner
Hans-Jürgen Berner
Dipl.-Ing.Bereichsleiter Thermodynamik und Brennverfahren
[Foto: Hans-Jürgen Berner]
Thomas Riemer
Dr.-Ing.Bereichsleiter Fahrzeugmechatronik 3 Mobilität
[Foto: Thomas Riemer]