Ansatz zur Gesamtfahrzeugsimulation für E-Fahrzeuge zur ganzheitlichen Energieeffizienzanalyse
Florian Hofemeier
Vor dem Hintergrund einer sich in wichtigen Absatzmärkten weltweit verschärfenden CO_2-Regulierung spielt die Entwicklung alternativer Antriebskonzepte für die Automobilindustrie eine wichtige Rolle. Rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge als Null-Emissions-Fahrzeuge können hier sowohl zur Zielerreichung der gesetzlichen Flottenziele beitragen, als auch den Kundenwunsch einer nachhaltigen Individualmobilität erfüllen. Eine wesentliche Herausforderung bei der Entwicklung rein elektrisch angetriebener Fahrzeuge ist hierbei die Darstellung einer marktgerechten elektrischen Reichweite. Da aufgrund von Package- und Kostenrestriktionen der Batterieenergieinhalt von E-Fahrzeugen begrenzt ist, ist die effiziente Nutzung der Energie wesentlich für die Realisierung eines wettbewerbsüberlegenen Fahrzeugkonzeptes.
Das Potential einer Optimierung des elektrischen Antriebsstranges ist aufgrund der gegenüber konventionellen Fahrzeugen prinzipbedingt effizienteren Energiewandlungsvorgänge begrenzt, so dass andere Handlungsfelder an Bedeutung gewinnen. Ein integriertes Thermomanagementkonzept unter Verknüpfung von Antriebs- und Komfortfunktionen mit dem Ziel, zu jeder Zeit eine optimale Verteilung der verfügbaren Wärme im Gesamtfahrzeug zu gewährleisten, stellt hierbei einen vielversprechenden Ansatz dar. Mittels Gesamtfahrzeugsimulation lässt sich die hohe Komplexität eines solchen Systems in einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses beherrschen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Gesamtfahrzeugmodell konzipiert, aufgebaut und validiert, welches die Prognose der relevanten elektrischen, mechanischen und thermischen Energieströme transient unter verschiedenen Last- und Umgebungsbedingungen ermöglicht. Durch den modularen Aufbau über die Kopplung von Teilmodellen konnte eine teilweise Nutzung vorhandener valider Modelle sichergestellt sowie gleichzeitig die Übertragbarkeit auf andere Fahrzeugprojekte im Sinne einer Baukastenstruktur vorgehalten werden.
