Energetisch gläsernes Fahrzeug : Erstellung eines parametrierbaren Gesamtfahrzeugmodells inkl. Komponenten-Datenbank zur Abbildung von Energieflüssen im Frahrzeug und Bewertung der Auswirkungen auf Co2-Emission und Kraftstoffverbrauch

Abstract

Die Einführung von neuen Prüfzyklen und strengeren Abgasnormen zwingt Autohersteller ihre Fahrzeuge hinsichtlich Verbrauch und CO2-Emission genau zu analysieren und zu optimieren. Fragen, die hier aufkommen, sind: Wo gibt es im Fahrzeug noch Einsparpotentiale? Wie groß ist deren Einfluss im Rahmen geltender Prüfzyklen? Speziell im Bereich des Thermomanagements erhofft man sich noch die eine oder andere Einsparung zu erzielen. Hier bietet die Gesamtfahrzeugsimulation eine Möglichkeit derartige Potentiale zu untersuchen und zu bewerten. Im Zuge dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell in MATLAB/Simulink erstellt, welches insbesondere das thermische Aufwärmverhalten von Fahrzeugkomponenten im Rahmen eines Zulassungszyklus beschreiben kann. Das Modell wird anhand eines Fahrzeugs aufgebaut und an weiteren Fahrzeugen getestet. Die Wärmeübergänge zwischen den Komponenten werden mit Hilfe von Messungen angepasst. Das elektrische Getriebeölheizen wird als Beispiel einer CO2-Sparmaßnahme am Simulationsmodell getestet und die Ergebnisse mit Werten aus der Literatur verglichen. Es konnte ein Gesamtfahrzeugsimulationsmodell erstellt werden, welches den Temperaturverlauf des Motors, des Kühlmittels und des Getriebes beschreiben kann. Durch wenige Adaptionen kann dieses vielseitig angewendet werden und je nach Detaillierungsgrad der betreffenden Komponenten Aussagen zu Einsparpotentialen treffen.

The introduction of new test cycles and stricter laws on emissions are forcing the automobile industry to analyze and optimize their vehicles concerning fuel consumption and CO2 emissions. But in what areas of the vehicle can improvements still be achieved? And how big is the impact of such an improvement on the CO2 emissions? Thermal management is a source for still unused fuel-saving potential. The vehicle simulation depicts a suitable tool to evaluate and assess this potential. In the course of this thesis a vehicle simulation model is created with MATLAB/Simulink. This simulation can display the thermal heat-up process of vehicle components during test cycles. The model was built around the data of a special vehicle and tested on other vehicles with enginetransmission-variations. Heat transfer between the components are adjusted with the help of vehicle measurements. An electric ATF heater is integrated as an example for a fuel-saving potential. The achieved result is compared to values found in literature. The created vehicle simulation model enables the user to depict the temperature progress of components over the course of test cycles. Through small adjustments the model can be applied on a wide range of use cases. Dependent on the level of detail of the particular component the impact on a possible fuel-saving can be determined.