Lösungsraumanalyse für Plug-In-Hybridfahrzeuge hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Bauraumkonzept

Ein verändertes Umfeld für individuelle Mobilität lässt neben Elektrofahrzeugen auch Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEVs) in den Fokus der Öffentlichkeit rücken. Es existiert ein großer technischer Lösungsraum für die Entwicklung solcher Fahrzeugkonzepte. Der Lösungsraum aus Energieinhalt des Hochvolt-Speichers (HV-Speicher) und Leistung der elektrischen Maschine wird hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Bauraumkonzept analysiert.
In der Wirtschaftlichkeitsanalyse von PHEVs aus Käufersicht werden die Mehrkosten in der Anschaffung den reduzierten Verbrauchskosten bei der Nutzung gegenübergestellt. Der Kraftstoffverbrauch wird mit Fahrzyklen und monatelang aufgezeichneten Realfahrten verschiedener Fahrer ermittelt. Für die optimale Auslegung des elektrischen Systems darf der Energieinhalt des HV-Speichers nicht zu klein gewählt werden aufgrund eines hohen Grundbetrags an zusätzlichen Kosten. HV-Speicher mit eher höherem Energieinhalt sind auch außerhalb des Optimums wegen der stärker steigenden Mehrkosten im Vergleich zum geringer zunehmenden Verbrauchsvorteil.
Die Bauraumkonzeptanalyse fokussiert auf die geometrische Integration des HV-Speichers im Gesamtfahrzeug. Bei PHEVs werden dafür Bauräume im Tunnel- und Tankbereich bevorzugt und der mögliche Energieinhalt wird ermittelt. Der identifizierte optimale Auslegungsbereich des elektrischen Systems hinsichtlich Wirtschaftlichkeit wird unter geometrischen Randbedingungen aus der Bauraumkonzeptanalyse weiter eingegrenzt.
Der Kern des ganzheitlichen Ansatzes sind entwickelte parametrische Modelle geeignet für die frühe Entwicklungsphase auf Komponenten- und Gesamtfahrzeug­ebene. Die Ergebnisse sind für das Jahr 2011/12 mit Prognosen in die Jahre 2020 und 2025. Sensitivitätsanalysen zeigen die Auswirkungen von Parametervariatio­nen. Der interdisziplinäre Ansatz mit der erstmaligen Kombination von Kosten, Verbrauch und Bauraumkonzept eines PHEVs zur optimalen Auslegung des elektrischen Systems stellt den wissenschaftlichen Beitrag dar.