Mobilität bewegt Menschen und ist ein wesentlicher Treiber von Wachstum und Wohlstand. Ein entscheidender Faktor ist dabei das heutige Verfügbarkeitsniveau von individueller Mobilität auf Basis von Antrieben mit einem Verbrennungsmotor. Heute und in Zukunft gilt es jedoch, schädliche Auswirkungen dieses letztlich offenen Verbrennungsprozesses entsprechend den technischen Möglichkeiten weitestgehend zu Minimieren. Die vorliegende Arbeit beschreibt dahingehend einen methodischen Ansatz zur Bewertung der RDE-Kritikalität von verbrennungsmotorischen Antrieben in Kraftfahrzeugen, welcher sich aus verschiedenen Modulen zusammensetzt. Neben einer detaillierten Prozessbeschreibung und -validierung anhand von beispielhaften Anwendungsfällen umfasst diese Arbeit ein daran anknüpfendes Beispiel für die integrierte Ableitung einer emissionsminimierenden Betriebsstrategie für Hybridfahrzeuge. Die erzielten Ergebnisse verdeutlichen die Potenziale des Ansatzes zur schnellen, strukturierten Identifikation konzeptspezifischer Schwachstellen infolge der gezielten Anregung derartiger Zustände und davon ausgehend die Ableitung emissionskritischster Most-Relevant-Tests. Darüber hinaus gelingt durch Verknüpfung der Methode mit einem ebenfalls entwickelten Ansatz einer Hybridstrategie, welche hohe Schadstoffemissionen als Kostenfunktion auf Basis von Deep Learning Modellen abschätzt, eine integrierte Betriebsstrategieentwicklung ohne explizite Implementierung emissionsmindernder Funktionen.
Aktualisiert: 2023-02-02
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Hybridfahrzeuge stellen wichtige Bausteine im aktuellen und zukünftigen Antriebsmix dar. Das Bewerten, Abstimmen und Testen eines hybriden Antriebsstrangs gilt aber als sehr komplex und aufwendig. Durch den Einsatz eines Motorprüfstands mit angeschlossener Simulation könnten diese Tätigkeiten entscheidend erleichtert werden. Bisher wird eine solche Entwicklungsumgebung aber nur wenig eingesetzt, mutmaßlich wegen Unsicherheiten über die Umsetzung und die Verlässlichkeit der Ergebnisse.
Mit dieser Arbeit wird ein Konzept entwickelt, um einen Verbrennungsmotor oder ein hybrides Aggregat auf dem Prüfstand als Teil eines virtuellen Hybridfahrzeuges zu betreiben. Das Konzept liefert Umsetzungsempfehlungen für alle Schnittstellen zwischen physisch vorhandenen und virtuellen Antriebsstrangkomponenten und für die Einbindung von Mess- und Konditioniergeräten.
Dass sich damit verschiedene Antriebstrangtopologien stabil darstellen lassen und eine hohe Übereinstimmung mit einem realen Fahrzeug erreicht werden kann, wird unter anderem mithilfe eines exemplarischen Motorprüfstands dargestellt. Dort wird sowohl ein Verbrennungsmotor in unterschiedliche hybride Antriebsstränge integriert, als auch - durch Vergleich eines Engine-in-the-Loop-Aufbaus mit einem Referenzantriebsstrang - detailliert ermittelt, ob die Simulationsanbindung Abweichungen in den Versuchsergebnissen hervorruft. Daneben wird ein Prüfling bestehend aus Verbrennungsmotor, Kupplung und E-Motor in die Simulation eingebunden.
Aus den Konzeptüberlegungen und den Versuchsergebnissen wird geschlossen, bei welchen Arbeitsschritten in der Entwicklung eines hybriden Antriebsstrangs sich durch den Hardware-in-the-Loop-Motorprüfstand bedeutende Verbesserungen gegenüber einer konventionellen Vorgehensweise ergeben.
Aktualisiert: 2021-12-20
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