Rekuperation in elektrischen Energiebordnetzen von Kraftfahrzeugen
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2006
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 12, Verkehrstechnik, Fahrzeugtechnik ; 623 |
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Nomenklatur VIII
Kurzfassung XIII
1 Einführung 1
2 Elektrischer Energiefluss im Fahrzeug 7
2.1 Generierung elektrischer Energie im Kraftfahrzeug 7
2.2 Elektrische Lasten 9
2.3 Möglichkeiten der Optimierung 15
2.4 Elektrische Komponenten 17
2.4.1 Klauenpolgenerator 17
2.4.2 Batterie 23
2.4.3 Doppelschichtkondensator 25
2.4.4 Gleichstromwandler 35
2.4.5 Längsregler 38
3 Kraftstoffverbrauchssimulation im Antriebsstrang 40
3.1 Nebenaggregate 40
3.1.1 Lenkhilfepumpe 41
3.1.2 Klimakompressor 42
3.1.3 Wasserpumpe 42
3.2 Verbrennungsmotor 43
3.2.1 Mechanisches Modell 43
3.2.2 Dynamik des induzierten Moments 44
3.2.3 Verbrauchsmodellierung 45
3.2.4 Verbrauchsrelevante Motorfunktionen 45
3.3 Anfahrelemente 46
3.3.1 Anfahrkupplung 46
3.3.2 Hydrodynamischer Wandler 47
3.3.3 Wandlerüberbrückungskupplung 48
3.4 Getriebe 49
3.4.1 Getriebeölpumpe 50
3.4.2 Hinterachsgetriebe 50
3.5 Rad 50
V
Inhaltsverzeichnis
3.6 Bremsen 51
3.7 Fahrwiderstände 52
3.7.1 Dynamischer Fahrwiderstand 52
3.7.2 Luftwiderstand 53
3.7.3 Rollwiderstand 53
3.7.4 Steigungswiderstand 53
3.8 Fahrer 54
4 Rekuperationstopologien 55
4.1 Topologie 1: Herkömmliches Bordnetz 55
4.1.1 Aufbau 55
4.1.2 Spezifikation 55
4.1.3 Betriebsstrategie 58
4.1.4 Regelung 59
4.2 Topologie 2:14 V Bordnetz mit gekoppeltem Kondensator 64
4.2.1 Aufbau 64
4.2.2 Spezifikation 65
4.2.3 Betriebsstrategie und Regelung 65
4.3 Topologie 3:14 V Bordnetz mit entkoppeltem Kondensator 69
4.3.1 Aufbau 69
4.3.2 Spezifikation 69
4.3.3 Betriebsstrategie 70
4.3.4 Regelung 71
4.4 Topologie 4: Bordnetz mit MVG und Längsregler 73
4.4.1 Aufbau 73
4.4.2 Spezifikation 74
4.4.3 Betriebsstrategie 75
4.4.4 Regelung 77
4.5 Topologie 5: Bordnetz mit MVG und Gleichspannungswandler 79
4.5.1 Aufbau 79
4.5.2 Spezifikation 79
4.5.3 Betriebsstrategie 80
4.5.4 Regelung 81
5 Bewertung der Konzepte 83
5.1 Fahrprofile 83
5.1.1 Gesetzliche Zyklen 83
5.1.2 Kundenrekuperationszyklus 85
5.1.3 Vergleich Fahrzyklen versus Kundenverhalten 85
5.1.4 Schub und Bremsverhalten im Kundenbetrieb 88
5.2 Simulation 91
5.2.1 Objektorientierte Modellierung 91
5.2.2 Modellstrukrur 92
5.2.3 Bordnetzmodellierung 93
5.3 Modellvalidierung 95
VI
Inhaltsverzeichnis
5.3.1 Validierung der Verbrauchsberechnung 95
5.3.2 Validierung des elektrischen Systems 98
5.3.3 Validierung des Gesamtfahrzeugs 101
5.4 Simulationsszenarien 103
5.5 Bewertungskriterien 105
6 Ergebnisse 106
6.1 Topologie 1 107
6.1.1 Fahrzeugspezifische Verbrauchspotenziale 107
6.1.2 Dimensionierung 109
6.2 Topologie 2 110
6.2.1 Fahrzeugspezifische Verbrauchspotenziale 110
6.2.2 Dimensionierung 110
6.3 Topologie 3 112
6.3.1 Fahrzeugspezifische Verbrauchspotenziale 113
6.3.2 Dimensionierung 114
6.4 Topologie 4 116
6.4.1 Fahrzeugspezifische Verbrauchspotenziale 116
6.4.2 Dimensionierung 117
6.5 Topologie 5 118
6.5.1 Fahrzeugspezifische Verbrauchspotenziale 118
6.5.2 Dimensionierung 119
6.6 Zusammenfassende Bewertung der Topologien 121
7 Zusammenfassung und Ausblick 124
A Anhang 127
A.l Transientes Batteriemodell 127
A.2 Wirkungsgraddefinition für Doppelschichtkondensatoren 129
A.3 Kennfelder der Getriebeölpumpe und des Hinterachsgetriebes 130
A.4 Bestimmung der Bremsenergie aus Fahrzeugmessungen 132
Literaturverzeichnis 133
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