Lastdatengenerierung für die Auslegung von elektrischen PKW-Antrieben

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Generierung von Lastdaten für die Auslegung von Getrieben elektrisch betriebener Kraftfahrzeuge. Es werden die Daten der Messfahrten von drei elektrisch betriebenen Fahrzeugen ausgewertet. Aus den Daten werden Lastkollektive erstellt, die die Belastung des jeweiligen Fahrzeuglebens abbilden. Dazu wird ein bestehender Lebensdauer-Zyklus (für Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen) nachgebildet und für die Verwendung von Elektroautos angepasst. Darauf aufbauend wird ein neuer Zyklus entwickelt, der auf anderen Strecken basiert. Die Messdaten von diesen Strecken werden ausgewertet und zu dem neuen Zyklus kombiniert. Das geschieht unter dem Gesichtspunkt, dass der neue Zyklus ein ähnliches Lastkollektiv für das Getriebe liefern soll wie der alte Zyklus. Als nächster Schritt wird ein Simulationsmodell aufgebaut, mit dem die Getriebebelastung (Drehmoment und Drehzahl) während einer Fahrt simuliert werden können. Dem Modell werden das Steigungsprofil der Strecke und das Geschwindigkeitsprofil entsprechend der Messfahrten vorgegeben. Durch den Vergleich der simulierten und der gemessenen Drehmomente am Abtrieb des Getriebes wird das Modell kalibriert. Des Weiteren werden die Messdaten und das Simulationsmodell verwendet, um den Einfluss von Fahrzeugparametern wie Fahrzeugmasse, Motorleistung und maximales Drehmoment auf die Belastung am Getriebe zu ermitteln. Außerdem wird untersucht, welche Auswirkungen die Rekuperationsstrategie auf die Belastung im Schubbetrieb hat. Es hat sich gezeigt, dass sich im Zugbetrieb in erster Linie die Masse und das Leistungsgewicht des Fahrzeugs auf die Lastdaten auswirken. Im Schubbetrieb ist die Belastung wesentlich von den Begren-zungen der Rekuperationsleistung und dem Rekuperationsmoment abhängig.

This thesis deas with the generation of load data for the design of gearboxes of electrically powered automobiles. Measurement data of test drives with three different vehicles are evaluated. With this data, load spectra are generated reperesenting the load of a total vehicle lifetime. Therefore, an existing lifetime cycle (for vehicles with combustion engines) is replicated and adapted for the application of electrically powered cars. In addition a new cycle is being created by applying other routes, where measurement data of these routes are analyzed and combined. Here, the aim is to find a new cycle which leads to a similar load on the gearbox as the initial cycle. In the next step a simulation model is created that simulates torque and speed at the gearbox during driving. Route data are prepared for simulation, where the gradient profiles of the routes as well as the speed profiles are applied. Comparing the simulated torques on the output of the gearbox to the measured torques allows for calibration of the model. Measured data as well as the simulation model are used to determine the influence of vehicle parameters such as vehicle mass, motor power and maximum torque on the load acting on the gearbox. Additionally, the impact of the recuperation strategy on the coast load is evaluated. The results show that the mass and the power-to-weight ratio of the vehicle have main impact on the load during traction conditions. The coast load is dominated by the limitation of power and torque during recuperation.