Systematische Synthese, Variation, Simulation und Bewertung von Mehrgang- und Mehrantrieb-Systemen rein elektrischer und hybrider Fahrzeugantriebsstränge
Dissertation Christoph Danzer
Christoph Dänzer
In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Anwendung einer Methodik beschrieben, mit welcher eine komponentenübergreifende, systematische und nahezu vollständige Variation der energetisch relevanten Auslegungskenngrößen von hybriden und elektrischen Antriebssträngen ermöglicht wird. Damit werden komplexe Systemzusammenhänge, Sensitivitäten und Optimierungspotentiale verschiedener Antriebstopologien anhand einer
multikriteriellen Auswertung von gewichteten Zielgrößen dokumentiert und bewertet.
Im Gegensatz zum Stand der Technik und Wissenschaft wird in dieser Arbeit weiterhin ein neuartiger Entwicklungsansatz beschrieben, welcher die Synthetisierung von Verlustkennfeldern für elektrische Maschinen ermöglicht. Damit können in die Variation von Auslegungseigenschaften neben skalaren Parametern nunmehr auch eine Vielzahl möglicher
Verlustkennfelder einbezogen werden.
Anhand der beschriebenen Ansätze, Strukturen und Algorithmen werden jeweils vier Variationsstudien einerseits für elektrische Antriebstopologien mit bis zu zwei Elektromaschinen und mehreren Gängen und andererseits für zielführende Topologien hybrider Antriebssysteme durchgeführt, ausgewertet und die Ergebnisse und Sensitivitäten dokumentiert. Abschließend erfolgt der topologieübergreifende Vergleich von zielführenden Antriebskonfigurationen.
In the present dissertation the development and application of a methodology is described, which enables the component-comprehensive, systematical and nearly complete variation of energetically relevant dimensioning parameters of hybrid and pure electric powertrains.
Therewith complex system correlations, sensitivities and potentials of optimization are documented and assessed for various powertrain topologies based on a multicriterial assessment process with weighting factors for different target properties. In contrast to the state of the art furthermore a novel development approach is implemented and described for the synthesis of loss maps for electrical motors. Additionally to the variation of scalar parameters this leads to the extension of variation ranges by various loss maps for electrical motors. Based on the developed approaches, implemented structures and algorithms each four variation studies are conducted on the one hand for pure electric powertrain topologies with up to two electrical motors and multi-speed transmissions and on the other hand for hybrid powertrain systems with the documentation of results and sensitivities. Finally the powertrain topologies are assessed and compared by means of the best total configurations and theirs properties.
