Title: Entwicklung eines adaptiven Hybridfahrzeug-Betriebsstrategiekonzepts für Realfahrtbedingungen
Other Titles: Development of an adaptive Hybrid vehicle operating strategy approach for real driving conditions
Language: Deutsch
Authors: Beyfuss, Bastian 
Qualification level: Doctoral
Advisor: Hofmann, Peter 
Assisting Advisor: Geringer, Bernhard 
Issue Date: 2019
Number of Pages: 161
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Hybridfahrzeuge bieten gegenüber konventionellen Fahrzeugen den Freiheitsgrad einer, innerhalb gewisser Grenzen, freien Lastpunktwahl des Verbrennungsmotors. Hierdurch ergeben sich komplett neue Möglichkeiten, den Verbrennungsmotor zu betreiben. Ein Extremfall hierfür stellen der serielle Hybrid und das Elektroauto mit Range Extender dar, die beide den Verbrennungsmotor hauptsächlich in seinem effizientesten Betriebspunkt betreiben. Auch bei parallelen Hybriden und leistungsverzweigten Hybriden wird versucht, die Lasteinstellung der Verbrennungskraftmaschine mit geringstem Kraftstoffeinsatz vorzunehmen, um einen hohen Gesamtwirkungsgrad zu erreichen. Ihr Verbrennungsmotorbetrieb orientiert sich beispielsweise am Verlauf des Moments mit dem minimalen Kraftstoffverbrauch bei der jeweiligen Drehzahl. Die Ermittlung des Wirkungsgradkennfelds eines Motors und die anschließende Ableitung des Bestpunkts sowie der Momentenlinie des minimalen Kraftstoffverbrauchs erfolgt üblicherweise mithilfe einer Kennfeldvermessung des Aggregats am Motorprüfstand unter Normbedingungen. Jedoch stellt dieses Kennfeld die statischen Verhältnisse bei bestimmten Randbedingungen dar und ist somit auch nur für ebendiese spezifischen Bedingungen zum Zeitpunkt der Messung gültig. Die vorliegenden Arbeit zeigt, wie verschiedene Einflüsse das Wirkungsgradkennfeld eines aufgeladenen 2.0-l-Turbo-Ottomotors qualitativ und quantitativ beeinflussen. Hierdurch wird deutlich, dass bei Abweichungen zu den Prüfstandsbedingungen, Absolutwert und Lage des optimalen Betriebspunkts des Verbrennungsmotors stark abweichen können und demnach eine Betriebsstrategieauslegung auf ein statisches Betriebskennfeld unzureichend ist. Um dem im Realeinsatz entgegnen zu können, wird ein Ansatz abgeleitet, der es erlaubt, in Echtzeit das aktuelle Wirkungsgradkennfeld zu prädizieren und in einer Hybrid-Betriebsstrategie zu berücksichtigen. Hiermit kann sichergestellt werden, dass unter jeglicher Bedingung der effizienteste Betriebspunkt eingestellt wird. Zusätzlich wird gezeigt, dass die Koppelung von Wirkungsgradprädiktion und Betriebsstrategie auch zu einem generell effizienteren Verbrennungsmotorbetrieb führt, da ineffiziente Betriebspunkte mit Zündwinkeleingriffen, aufgrund von Motorklopfen, möglichst vermieden werden. Es können somit Verbrauchsvorteile von bis zu 10 % für klopfrelevante Fälle aufgezeigt werden. Sämtliche Ergebnisse der Arbeit sind am realen Motor validiert.

Compared to conventional vehicles, hybrid electric vehicles offer the possibility to freely set the combustion engine operation point, within certain limits. This creates completely new ways of operating the combustion engine. An extreme case for this is the serial hybrid vehicle or battery electric vehicle with range extender. Both of them mainly operate the combustion engine at its most efficient operating point. Parallel and combined hybrid electric vehicles also try to operate their combustion engines at high efficiencies to reach a good overall efficiency. In this case, the combustion engine operation is determined by the torque curve with minimal fuel consumption at the respective engine speed. The determination of the combustion engines efficiency map and the following derivation of the best point as well as the torque curve with minimal fuel consumption is usually done at the engine test bench under norm conditions. However, this map represents the static characteristics under certain boundary conditions and is therefore only valid for these specific conditions at the time of the measurement. The present work shows, which influences affect the efficiency map of a turbocharged 2.0l gasoline engine qualitatively and quantitatively. It shows that the absolute value and position of the optimum operating point of a combustion engine differs strongly if deviations from the standard test bench conditions occur. To solve this problem, an approach is derived that allows the prediction of the current efficiency map in real time and that can be integrated into a hybrid operating strategy. This ensures that the most efficient operating point can be set under any condition. In addition, it is shown that the coupling of this efficiency prediction and an operating strategy also leads to a generally more efficient combustion engine operation since inefficient operation with ignition angle interventions due to engine knock is avoided. Thus, consumption advantages of up to 10 % can be shown for knock-relevant cases. All results of the work are validated on the real engine.
Keywords: Hybridfahrzeug; Betriebsstrategie; Energiemanagement
hybrid electric vehicle; operating strategy; operation management
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-134071
http://hdl.handle.net/20.500.12708/1479
Library ID: AC15563537
Organisation: E315 - Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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