Simulation hybrider Antriebskonzepte mit Kurzzeitspeicher für Kraftfahrzeuge:
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| Published: |
Aachen
Ika
2002
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| Series: | Schriftenreihe Automobiltechnik
60 |
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INHALTSVERZEICHNIS
NOMENKLATUR
III
1
EINLEITUNG
1
2
ALTERNATIVE
KRAFTSTOFFE
UND
FAHRZEUGANTRIEBE
5
2.1
PRIMAERENERGIETRAEGER
UND
KRAFTSTOFFE
.
5
2.1.1
ERDGAS
.
6
2.1.2
FLUESSIGGAS
.
7
2.1.3
PFLANZENOELE
.
7
2.1.4
ALKOHOLE
.
7
2.1.5
ELEKTRISCHER
STROM
.
8
2.1.6
WASSERSTOFF
.
9
2.2
ALTERNATIVE
ANTRIEBSKONZEPTE
.
9
2.2.1
ELEKTROANTRIEBE
.
9
2.2.2
BRENNSTOFFZELLENANTRIEBE
.
10
2.2.3
HYBRIDANTRIEBE
.
11
2.2.3.1
PARALLELHYBRIDE
.
12
2.2.3.2
SERIELLE
HYBRIDE
.
14
2.2.3.3
MISCHHYBRIDE
.
15
3
KOMPONENTEN
VON
HYBRIDANTRIEBEN
17
3.1
WAERMEKRAFTMASCHINEN
.
17
3.1.1
OTTOMOTOR
.
17
3.1.2
DIESELMOTOR
.
18
3.1.3
GASTURBINE
.
19
3.2
ELEKTRO-MECHANISCHE
ENERGIEWANDLER
.
19
3.2.1
GLEICHSTROMMASCHINE
.
19
3.2.2
ASYNCHRONMASCHINE
.
20
3.2.3
SYNCHRONMASCHINE
.
21
3.2.4
RELUKTANZMASCHINE
.
21
3.2.5
VERGLEICH
DER
ANTRIEBE
.
21
3.3
ELEKTRISCHE
ENERGIESPEICHER
.
22
3.3.1
BATTERIEN
.
22
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.1.1
BLEIBATTERIEN
.
23
3.3.1.2
NICKEL-CADMIUM-BATTERIEN
.
23
3.3.1.3
NICKEL-METALLHYDRID-BATTERIEN
.
24
3.3.1.4
NATRIUM-SCHWEFEL-BATTERIEN
.
24
3.3.1.5
NATRIUM-NICKELCHLORID-BATTERIEN
.
24
3.3.1.6
LITHIUM-IONEN-BATTERIEN
.
24
3.3.1.7
VERGLEICH
DER
BATTERIEN
.
25
3.3.2
SUPERKONDENSATOREN
.
25
3.3.3
ELEKTRO-MECHANISCHE
SCHWUNGRAEDER
.
27
3.3.4
VERGLEICH
DER
SPEICHER
.
28
4
SIMULATION
VON
KRAFTFAHRZEUGANTRIEBEN
29
4.1
BERECHNUNGSMETHODEN
IN
DER
LAENGSDYNAMIK
.
29
4.1.1
WIRKUNG-URSACHE-PRINZIP
.
31
4.1.2
URSACHE-WIRKUNG-PRINZIP
.
32
4.1.3
TORSIONSFAEHIGER
ANTRIEBSSTRANG
.
33
4.2
VERWENDETE
SIMULATIONSSOFTWARE
.
33
4.3
AUFBAU
DER
MODELLBIBLIOTHEK
.
34
5
MODELLIERUNG
DES
KONVENTIONELLEN
ANTRIEBS
37
5.1
KONVENTIONELLER
ANTRIEBSSTRANG
.
37
5.1.1
FEDER-DAEMPFER-ELEMENTE
.
38
5.1.2
VERBRENNUNGSMOTOR
.
38
5.1.2.1
MOTORMOMENT
.
39
5.1.2.2
KRAFTSTOFFVERBRAUCH
.
39
5.1.2.3
EMISSIONEN
.
39
5.1.3
KUPPLUNG
.
41
5.1.3.1
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
DER
KUPPLUNG
.
41
5.1.3.2
REIBUNGSVERHALTEN
DER
KUPPLUNG
.
42
5.1.4
SCHALTGETRIEBE
.
43
5.1.5
DIFFERENTIALGETRIEBE
UND
ANTRIEBSWELLEN
.
46
5.2
FAHRZEUGMODELL
.
47
5.2.1
AERODYNAMISCHER
WIDERSTAND
.
48
5.2.2
STEIGUNGSWIDERSTAND
.
48
5.2.3
BEWEGUNGSGLEICHUNG
DES
FAHRZEUGS
.
49
5.2.4
ACHSLASTVERTEILUNG
.
49
5.3
RAEDER
UND
REIFEN
.
50
5.3.1
ROLLWIDERSTAND
.
50
5.3.2
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
DER
RAEDER
.
52
5.3.3
REIBUNGSVERHALTEN
GEBREMSTER
RAEDER
.
53
5.3.4
KRAFTUEBERTRAGUNG
ZWISCHEN
REIFEN
UND
FAHRBAHN
.
54
5.4
FAHRERMODELL
.
58
INHALTSVERZEICHNIS
III
5.4.1
REGELUNG
DER
GESCHWINDIGKEIT
.
59
5.4.2
ANFAHR
UND
SCHALTVORGAENGE
.
61
5.5
VALIDIERUNG
DES
MODELLS
FUER
DEN
KONVENTIONELLEN
ANTRIEB
.
64
6
MODELLIERUNG
DER
HYBRIDANTRIEBE
71
6.1
HYBRIDSPEZIFISCHE
ANPASSUNGEN
DES
VERBRENNUNGSMOTORS
.
74
6.1.1
REDUKTION
DER
NENNLEISTUNG
.
74
6.1.2
LIMITIERTER
BETRIEBSBEREICH
.
75
6.1.3
INTERMITTIERENDER
MOTORBETRIEB
.
75
6.2
MODELLIERUNG
ELEKTRISCHER
ENERGIEWANDLER
UND
-SPEICHER
.
76
6.2.1
ELEKTROMOTOR/GENERATOR
.
76
6.2.2
NICKEL-METALLHYDRID-BATTERIE
.
77
6.2.3
ELEKTRO-MECHANISCHES
SCHWUNGRAD
.
81
6.2.4
KONDENSATORSPEICHER
.
86
6.3
ALLGEMEINE
BETRACHTUNGEN
ZU
BETRIEBSSTRATEGIEN
.
90
6.3.1
VON
DER
BETRIEBSSTRATEGIE
BEEINFLUSSBARE
GROESSEN
.
90
6.3.2
KLASSIFIZIERUNG
VON
BETRIEBSSTRATEGIEN
.
91
6.3.3
DIE
BETRIEBSSTRATEGIE
BEEINFLUSSENDE
GROESSEN
.
92
6.4
MODELLIERUNG
DES
EINWELLEN-PARALLELHYBRIDS
.
94
6.4.1
ANTRIEBSSTRANGMODELL
.
94
6.4.2
AUSLEGUNG
DER
KOMPONENTEN
.
96
6.4.2.1
ELEKTROMOTOR
.
96
6.4.2.2
SPEICHER
.
96
6.4.3
BETRIEBSSTRATEGIE
.
98
6.4.4
BETRIEBSVERHALTEN
DES
PARALLELHYBRIDS
MIT
BATTERIE
.
102
6.5
MODELLIERUNG
DES
SERIELLEN
HYBRIDS
.
105
6.5.1
ANTRIEBSSTRANGMODELL
.
109
6.5.2
AUSLEGUNG
DER
KOMPONENTEN
.
110
6.5.2.1
GENERATOR
.
110
6.5.2.2
ELEKTROMOTOR
.
111
6.5.2.3
SPEICHER
.
112
6.5.3
BETRIEBSSTRATEGIE
.
113
6.5.4
BETRIEBSVERHALTEN
DES
SERIELLEN
HYBRIDS
MIT
SCHWUNGRAD
.
116
6.6
MODELLIERUNG
DES
MISCHHYBRIDS
MIT
LEISTUNGSVERZWEIGUNG
.
121
6.6.1
ANTRIEBSSTRANGMODELL
.
122
6.6.1.1
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
DES
PLANETENGETRIEBES
.
124
6.6.1.2
DREHZAHL
UND
MOMENTENVERHAELTNISSE
.
126
6.6.2
AUSLEGUNG
DER
KOMPONENTEN
.
127
6.6.2.1
GENERATOR
.
127
6.6.2.2
ELEKTROMOTOR
.
128
6.6.2.3
SPEICHER
.
130
6.6.3
BETRIEBSSTRATEGIE
.
130
IV
INHALTSVERZEICHNIS
6.6.4
BETRIEBSVERHALTEN
DES
LEISTUNGSVERZWEIGTEN
HYBRIDS
MIT
KONDENSATOR
SPEICHER
.
134
7
VERGLEICH
DER
ANTRIEBE
141
7.1
EINFLUSS
DES
ANTRIEBSKONZEPTES
.
142
7.1.1
FAHRLEISTUNGEN
.
142
7.1.2
WIRKUNGSGRAD
UND
KRAFTSTOFFVERBRAUCH
.
144
7.1.2.1
VERGLEICHSKRITERIEN
.
144
7.1.2.2
KONSTANTE
GESCHWINDIGKEITEN
.
145
7.1.2.3
FAHRZYKLEN
.
147
7.1.3
ENERGIEFLUSS
UND
WIRKUNGSGRADE
DER
EINZELKOMPONENTEN
.
151
7.2
EINFLUSS
DES
ENERGIESPEICHERKONZEPTES
.
155
7.2.1
FAHRLEISTUNGEN
.
155
7.2.2
WIRKUNGSGRAD
UND
KRAFTSTOFFVERBRAUCH
.
157
7.2.2.1
KONSTANTE
GESCHWINDIGKEITEN
.
157
7.2.2.2
FAHRZYKLEN
.
161
7.3
SCHLUSSFOLGERUNGEN
.
163
8
ZUSAMMENFASSUNG
167
A
IN
DER
SIMULATION
VERWENDETE
FAHRZYKLEN
169
LITERATURVERZEICHNIS
173 |
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