Optimierung modularer Elektro- und Hybridantriebe

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ermöglicht die Generierung einer Vielzahl von verschiedenen Antriebskonzepten mit jeweils spezifischen Vor- und Nachteilen. Insbesondere dedizierte Hybridgetriebe (DHT) stellen eine vielversprechende Technologie dar, um die Eigenschaften heutiger Hybridantriebe weiter zu verbessern. Diese Arbeit thematisiert Methoden zur systematischen Bewertung beliebiger Antriebsstrangkonzepte bezüglich ihrer Fahrleistungs- und Effizienzeigenschaften. Es wird ein neuer Betriebsstrategieansatz entwickelt, mit dem das globale energetische Optimum von Hybridantrieben bei gleichzeitig niedrigem Berechnungsaufwand ermittelt werden kann. Das Verfahren basiert auf einer systematischen Abfolge von Teiloptimierungen ausgehend vom VKM- bis zum Hybrid-Betrieb. Das Vorgehen ermöglicht die Quantifizierung der Verbrauchspotentiale einzelner Hybridmodi. Die Betriebsstrategie ist mit einer modularen Antriebsstrangsimulation gekoppelt, die eine schnelle Parametrierung beliebiger Antriebskonzepte ermöglicht. Die Antriebsstrangsimulation kombiniert eine Fahrleistungs- mit einer Effizienzsimulation. Ferner wird eine Methode zur Parametervariation beschrieben, welche die Grundlage für die Optimierung von modularen Antriebskonzepten bildet. Anhand des Kennparameters der Effektivität von Hybridgetrieben wird gezeigt, dass der Getriebewirkungsgrad bei Hybridantrieben zentral für die Antriebsstrangeffizienz ist. Es werden die Wechselwirkungen zwischen mechanischem und elektrischem Aufwand für verschiedene DHT-Basiskonzepte untersucht. Darauf aufbauend werden modulare Antriebssysteme konzipiert, optimiert und mit optimalen Einzelkonzepten verglichen. Eine Modularisierung bei DHT-Konzepten ist mit geringen Nachteilen bzgl. Effizienz und Fahrleistungen realisierbar.