Realfahrtbasierte Bewertung des ökologischen Potentials von Fahrzeugantriebskonzepten:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düren
Shaker
2021
|
| Ausgabe: | 1. Auflage |
| Schriftenreihe: | Forschungsberichte Mechatronische Systeme im Maschinenbau
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Literaturverzeichnis Seite 197-210 |
| Beschreibung: | XIII, 210 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 339 g |
| ISBN: | 9783844082364 3844082360 |
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| adam_text | Forschungsberichte Mechatronische Systeme im Maschinenbau
Arved Eßer
Realfahrtbasierte Bewertung des ökologischen
Potentials von Fahrzeugantriebskonzepten
D 17 (Diss TU Darmstadt)
Shaker Verlag
Düren 2021
Inhaltsverzeichnis
Kurzfassung
Inhaltsverzeichni
Abbildungsverzeichnis eeeneenenennenene nenne m 4 ceaearennts Vv
Tabell eichnis nenn on serien Vill
Nomenklatur
1 Einleitung
1 1 Motivation der Arbeit
1 2 Zielsetzung der Arbeit
1 3 Struktur der Arbeit
2 Methodische Grundlagen
esnansennnennsensner rs resnten 7
2 1 Beschreibung der Fahrweise durch repräsentative Fahrzyklen een 7
211 Ubersicht von Verfahren der Fahrzyklensynthese 8
212_ Markov-Ketten-Verfahren
213 Bewertung der Güte von synthetischen Fahrzyklen
2 2 Stellvertreterfahrzeuge in der ökologischen Bewertung von Antriebskonzepten 14
2 3 Modeilbasierte Auslegung von Fahrzeugantrieben
3 Erfassung der relevanten Betriebs- und Umgebungsdaten eueneenuneneeen 19
3 1 Versuchsfahrzeug und Datenaufzeichnung
3 2 Rekonstruktion der Straßensteigung -
3 3 Klassifizierung der Fahrtdistanzen
3 4 Außentemperatur
4 Fahr imulati dell
41 Simulationsanforderungen und Modelltyp
4 2 Fahrwiderstände
43 Generische Topologie
Erfüllung der Traktionsanforderungen durch die Antriebsmaschinen
4 5 Ausl forderungen
46 Modellierung der Antriebskomponenten
461 Elektrische Maschine und Leistungselektronik
462 Verbr ng
46 3 Br ffzell
464 Getriebe
Inhaltsverzeichnis
4 6 5 Batterie caeanenennneennerenneensnenrnsennannssnsnnsssnennsnsensnsenerserssensnsnensssnnontennaersnossantenen
466 Kraftstofftanks
47 Betriebsstrategie
471 Betriebsstrategie zur Erfüllung der Traktionsanforderungen
Elektrische Betriebsstrategie der FCEV-Konzepte
Betriebsverhalten im Vergleich von Fahrten geringer und hoher Distanz 69
Medellierung der Nebenverbraucher
Verbrauchsermittlung anhand beispielhafter Fahrzeugsimulationen
Kurnmentionelles Fahrzeug
Satterieelektrisches Fahrzeug cnenemenseneesnnnnnnennnensennanannensnsansennerneensrnnes nenn ran
Plug-in-Hybridfahrzeug in P2-Topologie
ot Krennstoffzellenfahrzeug
hy DHT-Antriebskonzept „TDT4LR“
5 Synthese repräsentativer Fahrzyklen und Validierung der Nutzbarkeit
5 1 Grundlagen des Validierungsprozesses
52 Hybrides Zyklensyntheseverfahren
521 Umsetzung des Markov-Ketten-Verfahrens eanenenneenenennenenensenennssnneneensnessnenenanne
522 Umsetzung des Segmentierungsverfahrens
5 3 Kriteriensatz zur Vorauswahl der Fahrzyklen
5 4 Ermitilungsfahrzeuge für den Verbrauchsabgleich eenenennenesneneneneessuennennsennenen
5 5 Validierungsergebnisse fiir die Realfahrdaten scccssssssesresssssreseveeresserseesseseee
551 Validierungsprozess am Beispiel des Gesamtfahrprofils des Poolfahrzeugs 103
552 Validierungsprozess am Beispiel des zweiten Teilfahrprofils des Poolfahrzeugs 112
5 6 Synthetische Fahrzyklen zur Abbildung des Nutzungsprofils des Poolfahrzeugs 114
5 7 Übersicht aller untersuchten Fahrzeugnutzungsprofile «uueneeennsennnesensenenneontenen 117
6 Vorgehen zur Ermittlung des ökologischen Potentials von Antriebskonzepten 120
6 1 Modellierung der Treibhausg: lissionen 120
611 THG-Emissionen in der Produktionsph 121
612_ THG-Emissionen in der Nutzungsphase nancen 125
613 THG-Emissionen in der Entsorgungsph 128
6 2 Genetische Optimierung zur Identifikation des ökologischen Potentials 129
7 Ergebnisse der realfahrtbasierten Bewertung des ökologischen Potentials
7 1 Ökologisches Potential im Bezugsjahr 2020
711 Artemis MiD400-Profil im Bezugsjahr 2020
712 Nutzungsprofil des Poolfahrzeugs im Bezugsjahr 2020
713 WLTC-MiD100-Profil im Bezugsjahr 2020
714 Artemis-Highway-Profil im Bezugsjahr 2020
inhaltsverzeichnis mM
7 1 5
Sensitivitätsanalyse der Reichweitenforderungen für BEV
Ökologisches Potential im Bezugsjahr 2030
721 Artemis-MiD400-Profil im Bezugsjahr 2030
722 Nutzungsprofil des Poolfahrzeugs im Bezugsjahr 20°
723 WLTC-MiD100-Profil im Bezugsjahr 2030
724_ Artemis-Highway-Profil im Bezugsjahr 2030
725 Sensitivitätsanalyse mit erhöhtem Anteil erneuerban
MiD400-Profil im Bezugsjahr 2030
Schlussbetrachtung der Ergebnisse des ökologischen I’
Übersicht der Ergebnisse in 2020 und 2030
732 Kritische Betrachtung der Ergebnisse
8 Zusammenfassung und Ausblick eeeuneeuenenenneee et 175
Anhang A Fahrzyklensynthese und Validierung der Nutzbarkeit ee 182
Anhang Al Diskretisierung des Markov-Ketten-Verfahrens in der Literatur een 182
Anhang A2 _ Parametrierungen der Ermittlungsfahrzeuge für den erweiterten
Verbrauchsabgleich
Anhang B Bewertung von THG-Emissionen
Anhang Bl Kraftstoffeigenschäften eeeeeenenneeeee ntes
Anhang B2 Rohstoffbasis von Bioethanol
Anhang C Überprüfung der Konvergenz des genetischen Algorithmus eeen 191
Anhang Ci Parametrierungen des BEV-2 eeeeeeeneen
Anhang C2 Parametrierungen des PHEV(P2)
Anhang D Weiterführende Details der Ergebnisse
Anhang D1 Parametrierung de BEV-1 im Artemis-MiD400-Profil
Anhang D2 Poolfahrzeug-Profil im Bezugsjahr 2020
Anhang D3 Ergebnisse Artemis-Highway-Profil in 2020
Literaturverzeichni
|
Inhaltsverzeichnis
Abbildu
Abbildung IT:
Aborldung 28:
peo
shoring 3
faa 3 8
Abbildung 3 9:
Abbildung RE
Abbildung 4 2:
Abbildung 4 3:
Abbildung 4 4:
Abbildung 4 5:
Abbildung 4 6:
Abbildung 4 7:
Abbildung 4 8:
Abbildung 4 9:
Abbildung 4 10
Abbildung 4 11
Abbildung 4 12:
Abbildung 4 13
Abbildung 4 14:
Abbildung 4 15
Abbildung 4 16:
Abbildung 4 17:
Abbildung 4 18:
Abbildung 4 19:
Abbildung 4 20:
2: Darstellung des „Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle“ (WLTC)
ngsverzeichnis
Schematische Darstellung der Optimierungsumgebung
Übersicht zur Literatur bezüglich der Zyklensynthese
Darstellung des „Neuen Europäischen Fahrzyklus“ (NEFZ) nennen 11
in Poolfahrzeug an der TU Darnıstadt
Shersicht des Nutzungsprofils des Poolfahreeugs 00 0 0 ccc cst tense eee eae 20
ahrten des Poolfahrzeugs auf einem Straßenabschnitt in Darmstadt 22
ir gebnis der Berechnung der Straßensteigungen
inehnisse der Klassifizierung der Fahrtdistanzen für das Poolfahrzeug rs
Fahrleistungsverteilung für das MiD400-Profil nueeesesennnsenstnennnnsnneranennnenene 26
Ergebnisse der Klassifizierung der Fahrtdistanzen für das MiD400-Distanzprofil 27
Ergebnisse der Klassifizierung der Fahrtdistanzen für das MiD100-Distanzprofil 29
Fagesmitteltemperaturen in Darmstadt im Zeitraum von 2010 bis Ende 2020 30
Generische Antriebstopologie zur Abbildung verschiedener Antriebsstrangkonzepte 37
Erweiterung der generischen Topologie zur Abbildung des TDT4LR-Konzepts 39
Beschleunigte Fahrt zur Überprüfung der Mindestbeschleunigungszeiten
Normierte Effizienzkennfelder der zwei verwendeten Referenzmaschinen
Datenbank der Outo-Verbrennungsmotoren
Wirkungsgradkennlinie des Brennstoffzellensystems nennneennenenmnener 51
Resultierender Gesamt-Getriebewirkungsgrad
Modellierung der Energiedichte des Batteriesystems
Modellierung der nutzbaren Entladetiefe der Batterie eneennenenensnsaunnunnnaneoneeneen 59
: Modellierung der Batteriealterung auf Basis von [93]
: Gewicht und Kapazität der Erdgastanks aus Verbundwerkstoff
Bestimmung der Massenzunahme von Erdgasfahrzeugen
: Ladezustand der Batterie bei Variation des Äquivalenzkostenfaktors u
Beispielhafte Simulation von zwei unterschiedliche parametrierten FCEV 70
: Modellierung der Nebenverbraucher der verschiedenen Antriebskonzeptklassen 73
Artemis-Fahrzyklen auf Basis von [12]
: Simulationsergebnisse einer beispielhaften ICEV-Parametrierung
Verbrauch der ICEV-Parametrierung auf dem Artemis-MiD400-Profil nennen
Simulation des beispielhaften BEV-2 auf dem Artemis-Highway-Zyklus
Verbrauch der BEV-2-Parametrierung auf dem Artemis-MiD400-Profil
Abbildung 4 21: Verbrauchswerte des BEV-2 für alle drei berücksichtigten Außentemperaturen 80
Abbildung 4 22: Simulationsergebnisse einer beispielhaften PHEV(P2)-Parametrierung na 82
Abbildung 4 23: Verbrauch der PHEV(P2)-Parametrierung auf dem Artemis-MiD400-Profil 83
Abbildungsverzeichnis Vv
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| adam_txt |
Forschungsberichte Mechatronische Systeme im Maschinenbau
Arved Eßer
Realfahrtbasierte Bewertung des ökologischen
Potentials von Fahrzeugantriebskonzepten
D 17 (Diss TU Darmstadt)
Shaker Verlag
Düren 2021
Inhaltsverzeichnis
Kurzfassung
Inhaltsverzeichni
Abbildungsverzeichnis eeeneenenennenene nenne m 4 ceaearennts Vv
Tabell eichnis nenn on serien Vill
Nomenklatur
1 Einleitung
1 1 Motivation der Arbeit
1 2 Zielsetzung der Arbeit
1 3 Struktur der Arbeit
2 Methodische Grundlagen
esnansennnennsensner rs resnten 7
2 1 Beschreibung der Fahrweise durch repräsentative Fahrzyklen een 7
211 Ubersicht von Verfahren der Fahrzyklensynthese 8
212_ Markov-Ketten-Verfahren
213 Bewertung der Güte von synthetischen Fahrzyklen
2 2 Stellvertreterfahrzeuge in der ökologischen Bewertung von Antriebskonzepten 14
2 3 Modeilbasierte Auslegung von Fahrzeugantrieben
3 Erfassung der relevanten Betriebs- und Umgebungsdaten eueneenuneneeen 19
3 1 Versuchsfahrzeug und Datenaufzeichnung
3 2 Rekonstruktion der Straßensteigung -
3 3 Klassifizierung der Fahrtdistanzen
3 4 Außentemperatur
4 Fahr imulati dell
41 Simulationsanforderungen und Modelltyp
4 2 Fahrwiderstände
43 Generische Topologie
Erfüllung der Traktionsanforderungen durch die Antriebsmaschinen
4 5 Ausl forderungen
46 Modellierung der Antriebskomponenten
461 Elektrische Maschine und Leistungselektronik
462 Verbr ng
46 3 Br ffzell
464 Getriebe
Inhaltsverzeichnis
4 6 5 Batterie caeanenennneennerenneensnenrnsennannssnsnnsssnennsnsensnsenerserssensnsnensssnnontennaersnossantenen
466 Kraftstofftanks
47 Betriebsstrategie
471 Betriebsstrategie zur Erfüllung der Traktionsanforderungen
Elektrische Betriebsstrategie der FCEV-Konzepte
Betriebsverhalten im Vergleich von Fahrten geringer und hoher Distanz 69
Medellierung der Nebenverbraucher
Verbrauchsermittlung anhand beispielhafter Fahrzeugsimulationen
Kurnmentionelles Fahrzeug
Satterieelektrisches Fahrzeug cnenemenseneesnnnnnnennnensennanannensnsansennerneensrnnes nenn ran
Plug-in-Hybridfahrzeug in P2-Topologie
ot Krennstoffzellenfahrzeug
hy DHT-Antriebskonzept „TDT4LR“
5 Synthese repräsentativer Fahrzyklen und Validierung der Nutzbarkeit
5 1 Grundlagen des Validierungsprozesses
52 Hybrides Zyklensyntheseverfahren
521 Umsetzung des Markov-Ketten-Verfahrens eanenenneenenennenenensenennssnneneensnessnenenanne
522 Umsetzung des Segmentierungsverfahrens
5 3 Kriteriensatz zur Vorauswahl der Fahrzyklen
5 4 Ermitilungsfahrzeuge für den Verbrauchsabgleich eenenennenesneneneneessuennennsennenen
5 5 Validierungsergebnisse fiir die Realfahrdaten scccssssssesresssssreseveeresserseesseseee
551 Validierungsprozess am Beispiel des Gesamtfahrprofils des Poolfahrzeugs 103
552 Validierungsprozess am Beispiel des zweiten Teilfahrprofils des Poolfahrzeugs 112
5 6 Synthetische Fahrzyklen zur Abbildung des Nutzungsprofils des Poolfahrzeugs 114
5 7 Übersicht aller untersuchten Fahrzeugnutzungsprofile «uueneeennsennnesensenenneontenen 117
6 Vorgehen zur Ermittlung des ökologischen Potentials von Antriebskonzepten 120
6 1 Modellierung der Treibhausg: lissionen 120
611 THG-Emissionen in der Produktionsph 121
612_ THG-Emissionen in der Nutzungsphase nancen 125
613 THG-Emissionen in der Entsorgungsph 128
6 2 Genetische Optimierung zur Identifikation des ökologischen Potentials 129
7 Ergebnisse der realfahrtbasierten Bewertung des ökologischen Potentials
7 1 Ökologisches Potential im Bezugsjahr 2020
711 Artemis MiD400-Profil im Bezugsjahr 2020
712 Nutzungsprofil des Poolfahrzeugs im Bezugsjahr 2020
713 WLTC-MiD100-Profil im Bezugsjahr 2020
714 Artemis-Highway-Profil im Bezugsjahr 2020
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7 1 5
Sensitivitätsanalyse der Reichweitenforderungen für BEV
Ökologisches Potential im Bezugsjahr 2030
721 Artemis-MiD400-Profil im Bezugsjahr 2030
722 Nutzungsprofil des Poolfahrzeugs im Bezugsjahr 20°
723 WLTC-MiD100-Profil im Bezugsjahr 2030
724_ Artemis-Highway-Profil im Bezugsjahr 2030
725 Sensitivitätsanalyse mit erhöhtem Anteil erneuerban'
MiD400-Profil im Bezugsjahr 2030
Schlussbetrachtung der Ergebnisse des ökologischen I’
Übersicht der Ergebnisse in 2020 und 2030
732 Kritische Betrachtung der Ergebnisse
8 Zusammenfassung und Ausblick eeeuneeuenenenneee et 175
Anhang A Fahrzyklensynthese und Validierung der Nutzbarkeit ee 182
Anhang Al Diskretisierung des Markov-Ketten-Verfahrens in der Literatur een 182
Anhang A2 _ Parametrierungen der Ermittlungsfahrzeuge für den erweiterten
Verbrauchsabgleich
Anhang B Bewertung von THG-Emissionen
Anhang Bl Kraftstoffeigenschäften eeeeeenenneeeee ntes
Anhang B2 Rohstoffbasis von Bioethanol
Anhang C Überprüfung der Konvergenz des genetischen Algorithmus eeen 191
Anhang Ci Parametrierungen des BEV-2 eeeeeeeneen
Anhang C2 Parametrierungen des PHEV(P2)
Anhang D Weiterführende Details der Ergebnisse
Anhang D1 Parametrierung de BEV-1 im Artemis-MiD400-Profil
Anhang D2 Poolfahrzeug-Profil im Bezugsjahr 2020
Anhang D3 Ergebnisse Artemis-Highway-Profil in 2020
Literaturverzeichni
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Inhaltsverzeichnis
Abbildu
Abbildung IT:
Aborldung 28:
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shoring 3
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Abbildung 3 9:
Abbildung RE
Abbildung 4 2:
Abbildung 4 3:
Abbildung 4 4:
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Abbildung 4 9:
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Abbildung 4 11
Abbildung 4 12:
Abbildung 4 13
Abbildung 4 14:
Abbildung 4 15
Abbildung 4 16:
Abbildung 4 17:
Abbildung 4 18:
Abbildung 4 19:
Abbildung 4 20:
2: Darstellung des „Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle“ (WLTC)
ngsverzeichnis
Schematische Darstellung der Optimierungsumgebung
Übersicht zur Literatur bezüglich der Zyklensynthese
Darstellung des „Neuen Europäischen Fahrzyklus“ (NEFZ) nennen 11
in Poolfahrzeug an der TU Darnıstadt
Shersicht des Nutzungsprofils des Poolfahreeugs 00 0 0 ccc cst tense eee eae 20
ahrten des Poolfahrzeugs auf einem Straßenabschnitt in Darmstadt 22
ir gebnis der Berechnung der Straßensteigungen
inehnisse der Klassifizierung der Fahrtdistanzen für das Poolfahrzeug rs
Fahrleistungsverteilung für das MiD400-Profil nueeesesennnsenstnennnnsnneranennnenene 26
Ergebnisse der Klassifizierung der Fahrtdistanzen für das MiD400-Distanzprofil 27
Ergebnisse der Klassifizierung der Fahrtdistanzen für das MiD100-Distanzprofil 29
Fagesmitteltemperaturen in Darmstadt im Zeitraum von 2010 bis Ende 2020 30
Generische Antriebstopologie zur Abbildung verschiedener Antriebsstrangkonzepte 37
Erweiterung der generischen Topologie zur Abbildung des TDT4LR-Konzepts 39
Beschleunigte Fahrt zur Überprüfung der Mindestbeschleunigungszeiten
Normierte Effizienzkennfelder der zwei verwendeten Referenzmaschinen
Datenbank der Outo-Verbrennungsmotoren
Wirkungsgradkennlinie des Brennstoffzellensystems nennneennenenmnener 51
Resultierender Gesamt-Getriebewirkungsgrad
Modellierung der Energiedichte des Batteriesystems
Modellierung der nutzbaren Entladetiefe der Batterie eneennenenensnsaunnunnnaneoneeneen 59
: Modellierung der Batteriealterung auf Basis von [93]
: Gewicht und Kapazität der Erdgastanks aus Verbundwerkstoff
Bestimmung der Massenzunahme von Erdgasfahrzeugen
: Ladezustand der Batterie bei Variation des Äquivalenzkostenfaktors u
Beispielhafte Simulation von zwei unterschiedliche parametrierten FCEV 70
: Modellierung der Nebenverbraucher der verschiedenen Antriebskonzeptklassen 73
Artemis-Fahrzyklen auf Basis von [12]
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Simulation des beispielhaften BEV-2 auf dem Artemis-Highway-Zyklus
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Abbildung 4 21: Verbrauchswerte des BEV-2 für alle drei berücksichtigten Außentemperaturen 80
Abbildung 4 22: Simulationsergebnisse einer beispielhaften PHEV(P2)-Parametrierung na 82
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