Archiv der Kategorie: Engineering Service

E-Antriebskonzept

Hochleistung durch innovatives Zweigang-Getriebe

27. August 2019 | Engineering Service, Featured Article

Hochleistung durch innovatives Zweigang-Getriebe

Der Trend zu batterieelektrischen Fahrzeugen wird sich in Zukunft fortsetzen und wahrscheinlich noch beschleunigen. Besagte Fahrzeuge werden einen signifikanten Beitrag zur Erfüllung zukünftiger Kraftstoffverbrauchs- und Emissionsziele für Fahrzeugflotten leisten. Um kommerziell erfolgreich zu sein, benötigen diese neuen Fahrzeuge moderne und intelligente Lösungen für ihren Antriebsstrang einschließlich Batterie und Antriebseinheit.

Das optimale Konzept für eine Antriebseinheit muss auf Grundlage einer Beurteilung von Leistung, Effizienz und Kosten auf Systemebene entwickelt werden. Dies schließt alle Komponenten des Antriebsstrangs wie Batterie, Umrichter, Elektromotor und Getriebe ein. Dieses Ziel haben FEV und YASA mit Blick auf einen Hochleistungs-Pkw der oberen Mittelklasse verfolgt. Das Ergebnis ist ein Konzept für eine Antriebseinheit mit außergewöhnlicher Leistungsdichte und Effizienz auf Basis der einzigartigen Axialflussmotor-Technologie von YASA und eines innovativen Zweigang-­Getriebekonzepts von FEV.

Abb. 1: Kompakte elektrische Antriebseinheit mit Zweigang-Getriebe für Hochleistungs-Pkw

Abbildung 1 zeigt eine Außenansicht der Antriebseinheit einschließlich der wichtigsten technischen Daten. Mit einer Spitzenleistung von 300 kW und einem Gewicht von weniger als 85 kg bietet die Antriebseinheit eine herausragende Leistungsdichte von 3,5 kW/kg auf Systemebene. Das maximale Achsdrehmoment von 6.000 Nm übertrifft die typischen Radschlupfgrenzen bei Anwendungen sowohl mit Vorder- als auch mit Hinterradantrieb und gewährleistet eine überragende Beschleunigungsleistung auf Fahrzeugebene.

Elektromotor und Umrichter

Bei dem YASA-Motor handelt es sich um eine Axialfluss-Elektromaschine mit Dauermagneterregung. Diese Maschine wurde aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte (bis zu 15 kW/kg bei kundenspezifischen Motorkonstruktionen), ihrer hohen Effizienz (insbesondere im Teillastbetrieb) und ihrer kostengünstigen Herstellung ausgewählt. Bei diesem Motor umspült die Kühlflüssigkeit unmittelbar die Kupferwicklungen und sorgt so für eine sehr effiziente und gleichmäßige Kühlung jeder Wicklung. Die Umrichter von YASA zeichnen sich ebenfalls durch eine hohe Leistungsdichte aus. Dies wird durch eine direkte Ölkühlungstechnologie ­ermöglicht, die den Einsatz von schweren und kostenintensiven Kühlkörpern und Leistungshalbleiter-Packagings deutlich reduziert. Bei koaxialer Integration von Motor und Umrichter teilen sich diese einen gemeinsamen Kühlkreislauf, was zu weiter reduziertem Volumen sowie zu geringerer Masse und Komplexität der Verbindungen führt.

Abb. 2: Motor und Umrichter von YASA

Getriebekonzept

Passend zu der beschriebenen Motor-Umrichter-Kombination wurde ein lastschaltfähiges Zweigang-Konzept entwickelt. Abbildung 3 zeigt verschiedene Ansichten der Antriebseinheit. Die Zweigang-Funktionalität wird mithilfe eines Ravigneaux-Planetensatzes realisiert.

Abb. 3: Elektrische Hochleistungs-Antriebseinheit mit Zweigang-Getriebe von FEV

In Abbildung 4 ist die Topologie des Getriebes erläutert. Das Planetengetriebe ist koaxial zum Elektromotor angeordnet. Das kleine Sonnenrad (SS) dient als Eingang, und der Ring (R) als Ausgang zur Zwischenwelle und zum Differenzial. Die beiden Gänge werden mithilfe zweier Bremsen B1 und B2 realisiert. Bremse B1 ist mit dem Träger verbunden und mit einem Freilauf (One-Way Clutch, OWC) parallel geschaltet, B2 ist mit dem großen Sonnenrad (LS) verbunden. Obwohl diese Anordnung mechanisch komplexer ist als Architekturen mit einem einfachen Planetengetriebe, hat sie eine Reihe technischer Vorteile. Wie in der Tabelle „Schaltelement-Relativdrehzahlen“ dargestellt, liegt die Relativdrehzahl an den offenen Bremsen immer unter der Antriebsdrehzahl am kleinen Sonnenrad, eine wichtige Eigenschaft für minimale Schleppverluste. Gleichzeitig sind die von den Bremsen aufzubringenden Reaktionsmomente günstig, wie der Tabelle „Schaltelement-Drehmomente“ zu entnehmen ist. Die Bremse B2 muss weniger als die Hälfte des Eingangsdrehmoments abstützen. Die Bremse B1 muss zwar das 1,5-fache des Eingangsdrehmoments abstützen, wird aber vom parallel geschalteten Freilauf unterstützt. Dadurch kann die Bremse selbst kleiner ausgelegt werden, was die Schleppverluste weiter reduziert. Im Gegensatz zu Kupplungen wird bei Bremsen der Einsatz von Drehdurchführungen oder Einrücklagern zur Betätigung des Schaltelements vermieden. Außerdem kann die Wärmekapazität der Bremsen über die Dicke ihrer (nicht rotierenden) Stahllamellen skaliert werden, ohne dass sich dies negativ auf die rotierenden Trägheiten auswirkt. Die ausschließliche Verwendung von Bremsen war daher ein wichtiges Kriterium bei der Wahl des Konzepts. Beide Bremsen werden über einen in Serie befindlichen, bedarfsgerecht arbeitenden Aktuator der Firma LuK betätigt. Die auch als HCA (Hydrostatic Clutch Actuator, hydrostatischer Kupplungsaktuator) bezeichnete Einheit arbeitet mit einem bürstenlosen Elektromotor für jedes Schaltelement, das über eine Spindel einen hydraulischen Hauptkolben betätigt. Aufgrund der leckagefreien Übertragungsstrecke ist dieses System sehr effizient. Dank der guten axialen Zugänglichkeit der Bremsen könnten alternativ auch elektromechanische Betätigungskonzepte verwendet werden.

Abb. 4: Zweigang-Konzept auf Basis eines Ravigneaux-Satzes

In Abbildung 5 werden die Funktionen der Bremsen und des Freilaufs erläutert. Dort wird noch ein weiterer Vorteil dieser Anordnung genannt: Im ersten Gang kann im Zugbetrieb die Bremse B1 geöffnet werden, wobei das Reaktionsmoment am Planetenträger nur vom Freilauf bereitgestellt wird. Aus diesem Zustand heraus kann das Hochschalten unter Last, das hinsichtlich Schaltkomfort am kritischsten ist, einfach durch das Schließen der Bremse B2 erfolgen. Diese Art der Schaltung ist einfacher und robuster als eine konventionelle Lastschaltung, die normalerweise die gleichzeitige Regelung von zwei Schaltelementen erfordert. Der gleiche Vorteil gilt für das Herunterschalten unter Last, wobei nur B2 geöffnet werden muss. Bei Null-Drehzahl des Trägers übernimmt automatisch der Freilauf und schaltet so in den ersten Gang.

Abb. 5: Funktionen von Bremse und Freilauf

Kühl- und Schmierkonzept

Wie oben bereits erwähnt, teilen sich der Elektromotor und der Umrichter einen gemeinsamen Kühlkreislauf. Durch die Verwendung eines speziellen Öls für elektrische Antriebseinheiten, das die Anforderungen sowohl der elektrischen als auch der mechanischen Bauteile erfüllt, kann das Getriebe ebenfalls in diesen Kühlkreislauf integriert werden. Derzeit ist eine solche Kühlflüssigkeit noch in der Entwicklung, sie kann aber innerhalb einer 3-jährigen Serienentwicklung bereitgestellt werden. Der offensichtliche Vorteil eines so hoch integrierten Kühl- und Schmierölkreislaufs liegt darin, dass diese Lösung weniger komplex und kostengünstiger ist, da nur eine Pumpe, ein Kühler und nur wenige externe Schlauchleitungen erforderlich sind. Zudem werden die Schnittstellen zum Fahrzeug erheblich vereinfacht. Alternativ können auch separate Ölkreisläufe für Elektromotor/Umrichter und Getriebe verwendet werden. In diesem Fall stehen die benötigen Öle sofort zur Verfügung und können für die Anforderungen der einzelnen Kreisläufe individuell angepasst werden. Das Entwicklungsrisiko wird so reduziert, allerdings steigen die Komplexität und die Kosten des Gesamtsystems. In Abbildung 6 ist die Variante mit einem gemeinsamen Kühl- und Schmierkreislauf erläutert.

Abb. 6: Kühl- und Schmierkonzept

Eine elektrische Ölpumpe saugt Öl aus dem Ölsumpf und leitet es über einen Öl/Wasser-Wärmetauscher zum Umrichter. Von dort fließt das Öl durch den Elektromotor und anschließend zurück zum Getriebe, wo der Volumenstrom geteilt wird. Ein Teil des Öls wird in die Hauptwelle des Planetengetriebes eingespeist, von wo aus es nicht nur den Radsatz schmiert, sondern auch bei Bedarf die Bremsen kühlt. Der Rest des Öls läuft nicht in den Ölsumpf ab, sondern wird in einem Tank (Reservoir) im Getriebe zwischengespeichert. Von dort aus werden weitere Komponenten über verschiedene Kanäle geschmiert, darunter die Zahnradeingriffe und die Lager der Zwischenwelle. Dank einer intelligenten Regelungsstrategie für die Ölpumpe lassen sich der Füllstand des Tanks und damit auch der Ölstand im Getriebe variieren, was wesentlich zu einer Reduktion der Getriebeverluste durch Planschen und damit zu einer Effizienzsteigerung beiträgt. Abbildung 7 zeigt zwei Innenansichten des Getriebes einschließlich des integrierten Ölreservoirs. Ein Parksperren-System ist auf der Zwischenwelle angeordnet und kann durch einen eigenständigen elek­tromechanischen Park-by-Wire-Aktuator betätigt werden.

Abb. 7: Innenansichten des lastschaltfähigen Zweigang-Getriebes

Zusammenfassung

Die hier vorgestellte Zweigang-Antriebseinheit nutzt eine Kombination aus einem elektrischen Axialflussmotor und einem koaxial angeordneten Umrichter, welche sich durch ihre hohe Leistungsdichte auszeichnet und dennoch modular aufgebaut ist. Das Getriebe basiert auf einem Ravigneaux-Planetensatz mit zwei Bremsen als Schaltelementen. Zusammen mit einem Freilauf ist dies ein vorteilhafter Aufbau sowohl im Hinblick auf Schleppverluste als auch hinsichtlich Regelbarkeit und Schaltkomfort. Durch die bedarfsgerechte Betätigung der Bremsen wird der Energieverbrauch minimiert. Der Elektromotor, der Umrichter und das Getriebe teilen sich optional einen einzigen gemeinsamen Kühl- und Schmierölkreislauf. So kann die Komplexität reduziert und die Schnittstellen zwischen Antriebseinheit und Fahrzeug vereinfacht werden. Mit einer Spitzenleistung von 300 kW und einem Gewicht von weniger als 85 kg bietet die Antriebseinheit eine herausragende Leistungsdichte von 3,5 kW/kg auf Systemebene. Das maximale Achsdrehmoment von 6.000 Nm übertrifft sogar die typischen Radschlupfgrenzen bei Anwendungen sowohl mit Vorder- als auch mit Hinterradantrieb und gewährleistet eine überragende Beschleunigung auf Fahrzeugebene.

Schlussbemerkung

Das in diesem Artikel vorgestellte Konzept für eine Antriebseinheit wurde von YASA und FEV gemeinsam entwickelt. Eigentümer der hier beschriebenen Motor- und Umrichtertechnologie ist YASA Limited, ein Entwickler und Hersteller von Elektromotoren und Umrichtern mit Sitz in Großbritannien. Das beschriebene Zweigang-Getriebekonzept ist Eigentum von FEV.

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Optimiertes Energiemanagement für 48 V-Mildhybrid-Antriebe

48 Volt

6. August 2019 | Engineering Service, Featured Article

48 Volt

Bei der Betrachtung gegenwärtiger Antriebsentwicklungen und Marktprognosen nimmt die ­ 48 V-Technologie einen beachtlichen Stellenwert im Kraftfahrzeugsektor ein. Sie ist damit ein wichtiger Bestandteil in der Elektrifizierungsstrategie vieler Automobilhersteller. Mit moderatem technischen Aufwand lassen sich kurzfristig CO2-Einsparungen in der Fahrzeugflotte realisieren. Gleichzeitig bietet eine 48 V-Elektrifizierung erhebliches Potenzial zur Verringerung der Emissionen im Realbetrieb (Real Driving Emissions, RDE). Bei der Vielzahl an Funktionalitäten, zum Beispiel Brems­energierückgewinnung, Lastpunktoptimierung, Motorstoppsegeln sowie Elektri­fizierungsmöglichkeiten im Bereich der Aufladung, Fahrdynamik, Klimatisierung und Abgasanlage, ist schon heute absehbar, dass die Leistungs- und Energiereserven konkurrenzfähig ausgelegter 48 V-Systeme eingeschränkt sind.

Der Vergleich mit Hochvolt-Hybridsystemen in Abbildung 1 veranschaulicht, dass sich der Betriebsbereich von 48 V-Mildhybridsystemen deutlich in Richtung der Systemgrenzen verlagert. Die steigende Zahl an 48 V-Komponenten erhöht zusätzlich die Dynamik der Lastanforderungen sowie die Freiheitsgrade hinsichtlich der Betriebsstrategie. Damit einher gehen Wechselwirkungen, dynamische Randbedingungen und eine hohe Systemkomplexität, die regelbasierte Betriebsstrategien an ihre Grenzen führen. Die Umsetzung eines prädiktiven Energiemanagements ist daher vielversprechend, da die verfügbare elektrische Energie und Leistung im 48 V-Bordnetz optimal verteilt und somit einen bestmöglichen Betrieb kosten- und ressourcenschonend dimensionierter 48 V-Systeme ermöglicht.

Abb. 1: Vergleich der Betriebsbereiche eines Hochvolt-Plug-in-Hybrids (PHEV) und eines 48 V-Mildhybrids (MHEV) im WLTC

Konzeptfahrzeug

FEV hat in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen University ein 48 V-Mild-Hybrid-Konzeptfahrzeug entwickelt. Das Fahrzeug basiert auf einem Mercedes-Benz AMG A45 mit Allradantrieb und einem Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe. Das Serienfahrzeug ist mit einem turboaufgeladenen 2,0-l-Ottomotor mit einer spezifischen Leistung von 133 kW/l ausgestattet. Diese beachtliche Leistung wird durch den Einsatz eines großen Abgasturboladers (ATL) erreicht, der trotz Twin-Scroll-Technologie das maximale Drehmoment im unteren Drehzahlbereich signifikant einschränkt und zu einem spürbar verzögerten Ansprechverhalten führt. In diesem Kontext kann eine elektrifizierte Aufladung und/oder eine elektrische Drehmomentunterstützung die Elastizität insbesondere im verbrauchsgünstigen, niedrigen Drehzahlbereich erheblich verbessern. Der 48 V-Mildhybrid-Antriebsstrang ist in Abbildung 2 schematisch dargestellt. Zentrales Element ist der Riemenstartergenerator (RSG) im Riementrieb des Verbrennungsmotors (VM). Die P0-Topologie ermöglicht Hybridfunktionen wie Rekuperation, Lastpunktverschiebung und elektrische Drehmomentunterstützung. Da die mit dem Riemen maximal übertragbare Leistung begrenzt ist und eine permanente Koppelung zum Verbrennungsmotor besteht, ist das System nicht für rein elektrisches Fahren prädestiniert.

Abb. 2: 48 V-Mildhybrid-Antriebsstrang des Konzeptfahrzeugs

Weiterhin ist ein elektrischer Verdichter ­(eV) im Ladeluftpfad stromaufwärts des Ladeluftkühlers positioniert. Der eV erreicht ein maximales Druckverhältnis von 1,45 und kann den Ladedruck und damit das Ansprechverhalten in Betriebsbereichen niedriger Abgasenthalpie, unabhängig vom Betriebszustand des ATL, signifikant erhöhen. Das Konzeptfahrzeug wird mithilfe eines Rapid-Control-Prototyping-Entwicklungssteuergerätes (RCP) betrieben.

Regelbasierte Betriebsstrategie

Die elektrische Aufladung über den eV sowie die elektrische Drehmomentunterstützung des RSG werden über eine fahrleistungsorientierte regelbasierte Betriebsstrategie mit prioritätsbasierter Leistungsaufteilung gesteuert (Abbildung 3). Die Betriebsstrategie besteht aus den drehmomentunterstützenden Funktionen im Antriebsmanagement sowie der übergeordneten Leistungsaufteilung im elektrischen Energiemanagement. Die elektrische Aufladung wird über das Druckverhältnis von gewünschtem und aktuellem Ladedruck im Saugrohr gesteuert. Solange der Wastegate(WG)-geregelte ATL nicht den gewünschten Ladedruck liefert, wird der Druck im Luftpfad über den eV zusätzlich erhöht. Die erforderliche Drehzahl wird anhand des Verdichterkennfeldes des eV berechnet und anschließend entsprechend der verfügbaren elektrischen Leistung begrenzt.

Abb. 3: Fahrleistungsorientierte regelbasierte Betriebsstrategie mit prioritätsbasierter Leistungsaufteilung

Im Gegensatz zur elektrischen Aufladung, bei der die Antriebs­energie aus der zusätzlichen Luft- und Kraftstoffmasse resultiert, wandelt der RSG elektrische direkt in mechanische Antriebsenergie um, die den Verbrennungsmotor unterstützt (Abbildung 2). Das vom RSG geforderte Drehmoment folgt aus der Differenz zwischen dem aktuellen Drehmoment des Verbrennungsmotors und des Fahrerwunsches. Bei Betätigung des Fahrpedals ist diese Differenz positiv, sodass der RSG das Drehmomentdefizit transient auffüllt. Das RSG-Drehmoment wird anschließend entsprechend der verfügbaren elektrischen Leistung limitiert.

Die elektrischen Leistungsgrenzen der einzelnen 48 V-Komponenten werden vom elektrischen Energiemanagement vorgegeben. Während einer Beschleunigung muss die 48 V-Batterie neben dem eV und dem RSG auch noch die Kühlmittelpumpe sowie das 12-V-System über den DC/DC-Wandler versorgen. Daher ist es erforderlich, eine situationsabhängige Priorisierung der 48 V-Komponenten vorzunehmen. Die verfügbare Batterie-Entladeleistung wird dabei vom Batteriemanagementsystem (BMS) vorgegeben. Die verfügbare elektrische Entladeleistung für die jeweilige 48 V-Komponente wird anschließend in Abhängigkeit ihrer Priorität und der tatsächlichen Leistungsaufnahme höher priorisierter Verbraucher berechnet. Um einen zuverlässigen Fahrzeugbetrieb sicherzustellen, haben dabei die Motorkühlung und das 12 V-System eine hohe Priorität. Die verbleibende Leistung wird dem eV und dem RSG unter Berücksichtigung eines kalibrierbaren Leistungsverhältnisses zur Verfügung gestellt.

Auch wenn solche regelbasierten Ansätze durch weiterführende Abhängigkeiten verbessert werden können, gibt es prinzipbedingte Nachteile. So reagiert die Betriebsstrategie lediglich auf den aktuellen Systemzustand und passt die Stellgrößen unabhängig vom erwarteten Lastszenario an. Da aber das zeitliche Verhalten des Drehmomentaufbaus sowie die Effizienz maßgeblich von dem Lastszenario, der gewählten Betriebsstrategie des elektrifizierten Antriebs (VM mit ATL, eV und RSG) und den elektrischen Systemgrenzen abhängen, ist diese Ansteuerung in der Regel suboptimal.

Optimiertes Energiemanagement

Prädiktive optimierungsbasierte Energiemanagementstrategien nutzen dynamische Streckeninformationen aus dem elektronischen Horizont zur langfristigen Optimierung der Routenführung und Geschwindigkeitstrajektorie. Auf Basis dieser Informationen sowie geeigneter Fahrzeugsensorik zur Umfelderkennung berechnet das Hybridmanagement unter Berücksichtigung der elektrischen Leistungsgrenzen und Lastprädiktion optimale Trajektorien für Gangwahl, Antriebsdrehmoment und Ladestrategie über einen mittelfristigen Horizont. Aus den prädizierten Systemgrößen kann weiterhin ein erwartbarer Ladezustandsverlauf des elektrischen Energiespeichers abgeleitet werden, der einen Energiegewichtungsfaktor adaptiert. Dieser Faktor repräsentiert den Stellenwert der elektrischen Energie in der Energiebilanz und nimmt unmittelbar Einfluss auf die energetische Optimierung im Antriebsmanagement (Gleichung 1).

Gleichung 1

ETot = ∑N k=0E Chem(kT) + ξE El(kT)

Gleichzeitig wird das Ansprechverhalten über die Regelung des Antriebsmoments, das sich aus dem verbrennungsmotorischen und elektrischen Drehmoment zusammensetzt (Gleichung 2), unter Einhaltung dynamischer Systemgrenzen des 48 V-Systems optimiert.

Gleichung 2

ΔMAntrieb = ∑N k=0M Antrieb, Soll (kT) − MVM(kT) − iRiemenMRSG(kT)

Die nichtlineare modellprädiktive Regelung (NMPR) greift auf ein echtzeitfähiges, vereinfachtes Prozessmodell des 48 V-Mildhybrid-Antriebsstrangs zurück und arbeitet bei einem zeitlichen Horizont von wenigen Sekunden mit einer Zeitschrittweite im Hundertstel- bis Zehntelsekunden-Bereich zur Abbildung der nichtlinearen Systemdynamik.

Die NMPR berechnet den optimalen Stellgrößenverlauf des WG und des eV, die über den Luftpfad das verbrennungsmotorische Drehmoment beeinflussen, sowie den des RSG, dessen Moment sich über den Riementrieb addiert. Auf diese Weise werden sowohl die Unterschiede im zeitlichen Verhalten des Ladeluftpfads und des RSG-Drehmoments als auch deren Einfluss auf die Gesamteffizienz des elektrifizierten Antriebsstrangs in der Optimierung berücksichtigt.

Ergebnisse

Die NMPR wurde in einer validierten Co-Simulation eines B-Segment 48 V-Mildhybrids mit turboaufgeladenem Ottomotor, elektrischer Verdichtung und P0-RSG näher untersucht. Abbildung 4 zeigt einen Vergleich der NMPR und des regelbasierten Ansatzes bei einer Volllastbeschleunigung für verschiedene Energiegewichtungsfaktoren ξ. Ein Energiegewichtungsfaktor von 4 ist gleichbedeutend mit einem Gesamtladewirkungsgrad von 25 Prozent, während die elektrische Energie im Grenzfall Null, beispielsweise aufgrund eines hohen Batterieladezustands und einer bevorstehenden Bergabfahrt, kostenlos ist. Wegen der fehlenden Vorausschau reagiert die regelbasierte Betriebsstrategie in beiden Fällen gleich, während die NMPR die Stellgrößen für WG, eV und RSG zur Erreichung eines gewünschten Antriebsmoments situationsabhängig anpasst. Darüber hinaus zeigt die Variation der Optimierungsparameter, dass die NMPR das Antriebsmoment mit zunehmender Gewichtung der Energie (h˜NMPR ↑) reduziert, um den Energieaufwand zu minimieren. Ist die elektrische Energie kostenlos (ξ = 0), wird das Antriebsmoment auf den RSG verlagert, während der eV bei geöffnetem WG Ladedruck aufbaut, um die Ladungswechselverluste zu reduzieren. Im Gegensatz dazu unterstützt die NMPR bei ξ = 4 nur kurzzeitig mit dem RSG, um die schnelle Dynamik der elektrischen Maschine auszunutzen und anschließend elektrische Energie einzusparen.
Die Betriebsstrategie ist in einem derartigen Beschleunigungsszenario immer ein Kompromiss zwischen Ansprechverhalten und Energieeffizienz. Das Ansprechverhalten wird über die Beschleunigungszeit und die Energieeinsparung über den Kehrwert des effektiven Antriebswirkungsgrads beschrieben. Über eine Variation der elektrischen Leistungsbegrenzung wurden die Randbedingungen verändert.

Abb. 4: NMPR-Optimierung für verschiedene Energiegewichtungsfaktoren bei einer Volllastbeschleunigung im 5. Gang im Vergleich zum regelbasierten Ansatz (Gewichtungsverhältnis Energie/Ansprechverhalten)

Zusätzlich wurden für jede dieser Leistungstrajektorien die Priorisierung der regelbasierten Betriebsstrategie sowie das Gewichtungsverhältnis der NMPR-Optimierung variiert. Es wird deutlich, dass eine zunehmende Energieeinsparung zu Lasten des Ansprechverhaltens geht. Allerdings löst die NMPR den Zielkonflikt deutlich besser und kann sowohl den Energieverbrauch als auch die Energieeinsparung über den Kehrwert des effektiven Antriebswirkungsgrads beschreiben. Über eine Variation der elektrischen Leistungsbegrenzung wurden die Randbedingungen verändert. Je stärker die elektrische Leistungsbegrenzung ist und je geringer der Fokus auf dem Ansprechverhalten liegt, desto stärker entfaltet sich das Potenzial der NMPR.

Mehr Informationen zu 48V Mildhybrid Antrieben erhalten Sie unter 48v.fev.com

Autoren:
Philip Griefnow, RWTH Aachen University
Prof. Jakob Andert, RWTH Aachen University
Dr. Georg Birmes, FEV Europe GmbH

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