Bewertung eines innovativen Hybridsystems für kleine Stadtfahrzeuge mittels Längsdynamiksimulation

Abstract

Kurzfassung In dieser Diplomarbeit wird ein neuartiges hybrides Antriebskonzept mittels Simulation untersucht und hinsichtlich des Potentials zur Kraftstoffeinsparung bewertet. Es wird ein geeignetes Längsdynamik-Simulationsmodell erstellt und die verwendeten Komponenten im Antriebsstrang möglichst realitätsnah modelliert. Die Betriebsstrategie für das neue Hybridkonzept wird hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs möglichst optimal gewählt und geeignet in das Simulationsmodell implementiert. Für die Bewertung des neuartigen Hybridkonzeptes wird der Kraftstoffverbrauch in den Fahrzyklen NEFZ bzw. US06 ermittelt und das Beschleunigungsverhalten untersucht. Zusätzlich wird ein Simulationsmodell für ein paralleles Hybridkonzept erstellt und zu Vergleichszwecken in den beiden Fahrzyklen simuliert. Es wird in der Arbeit gezeigt, dass bei geringen Leistungsanforderungen an den Antrieb im neuartigen hybriden Antriebskonzept Verbrauchsvorteile möglich sind und beschrieben weshalb diese Vorteile in Bereichen mit hohen Leistungsanforderungen verschwinden und sich ein schlechterer Verbrauch einstellt. Die Fahreigenschaften des neuen Hybridkonzeptes werden in der Diplomarbeit anschaulich dargestellt und die Auswirkungen auf den Betrieb des Konzeptes bewertet. Zum Abschluss werden mögliche Einsatzgebiete, in denen durch das neuartige hybride Antriebskonzept Verbrauchseinsparungen möglich sind, vorgeschlagen.

Abstract In this thesis a new kind of hybrid drive concept is analysed through simulation and the potential of fuel saving of the concept is evaluated. For the longitudinal dynamics simulation a suitable simulation model was built up and the applied hybrid components were modelled close to reality. In terms of fuel consumption an ideal operational strategy was chosen and implemented into the simulation model. For the evaluation of the new hybrid system, the fuel consumption was analysed in the driving cycles NEFZ and US06 and additionally the acceleration behaviour of the vehicle was determined. For the purpose of comparison a parallel hybrid system was modelled and simulated in the driving cycles. This thesis shows that there are possible savings in fuel consumption for moderate performance requirements and describes why these savings disappear if the performance requirements are getting higher. The driving characteristics of the new hybrid concept are presented in this thesis and the effects on the driveability are evaluated. In the closing of the thesis possible applications for the hybrid concept, where fuel savings are possible, are suggested.