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Energieeffizienz Elektro-Hybrider Fahrzeugantriebe = = Energy Effieincy of Electro-Hybrid Propulsion System.

紀錄類型:	書目-電子資源 : Monograph/item
正題名/作者:	Energieeffizienz Elektro-Hybrider Fahrzeugantriebe =/
其他題名:	Energy Effieincy of Electro-Hybrid Propulsion System.
其他題名:	Energy Effieincy of Electro-Hybrid Propulsion System.
作者:	Jander, Bojan.
面頁冊數:	1 online resource (205 pages)
附註:	Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-11, Section: B.
Contained By:	Dissertations Abstracts International83-11B.
標題:	Global positioning systems--GPS. -
電子資源:	http://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=29100401click for full text (PQDT)
ISBN:	9798426889149

Energieeffizienz Elektro-Hybrider Fahrzeugantriebe = = Energy Effieincy of Electro-Hybrid Propulsion System.
Jander, Bojan.

Energieeffizienz Elektro-Hybrider Fahrzeugantriebe =Energy Effieincy of Electro-Hybrid Propulsion System.Energy Effieincy of Electro-Hybrid Propulsion System. - 1 online resource (205 pages)

Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-11, Section: B.

Thesis (Ph.D.)--Technische Universitaet Berlin (Germany), 2022.

Includes bibliographical references

In dieser Arbeit wird die Energieeffizienz verschiedener elektro-hybrider Fahrzeugantriebe mithilfe numerischer Modelle untersucht. Es werden detaillierte Modelle der Antriebsstrangkomponenten entwickelt und mithilfe von Komponenten- und Systemversuchen validiert. Insbesondere steht der Verbrennungsmotor mit verschieden-dimensionalen Modellen bezuglich seiner Luftstrecke, der Warmefreisetzung bei der Verbrennung sowie einer detaillierten Abbildung des thermischen Eigenverhaltens im Fokus der Modellarbeit. Ein phanomenologisches Verbrennungsmodell ermoglicht die Vorausberechnung der Warmefreisetzung bei veranderten Randbedingungen wie etwa Ladedruck oder veranderlichen Ventilsteuerzeiten. Ein dreidimensionales FE-Modell der Metallstruktur des Verbrennungsmotors sowie einer damit gekoppelten Berechnung der Kuhlmitteltemperatur durch ein eindimensionales Rohrmodell ermoglicht einen detaillierten Abgleich des fur die Technologiebewertung zum Einsatz kommenden thermischen Mehrmassenmodells des Verbrennungsmotors, mit welchem die Kuhlmittel- sowie fur die Energieeffizienz relevante Schmiermitteltemperatur berechnet werden kann. Ein datengetriebener Ansatz zur Modellierung der Abgasreinigung ermoglicht Aussagen uber das Konvertierungsverhalten der wesentlichen gasformigen Abgasbestandteile in Abhangigkeit der Katalysatortemperatur, sowie des Abgasmassenstroms und des aktuellen LuftKraftstoff-Verhaltnis. Ein nulldimensionales Modell des Kennungswandlers ermittelt die im Getriebe auftretenden Verluste und berechnet durch die Verwendung eines einfachen thermischen Modells den von der Getriebeschmiermitteltemperatur abhangigen Kaltaufschlag der Getriebeverluste. Ein um einen thermischen Quellterm erweitertes Ersatzschaltbildmodell erster Ordnung wird genutzt, um den Batteriewirkungsgrad in Abhangigkeit vom Ladezustand sowie von der Zelltemperatur abzubilden. Die Berucksichtigung der Zelltemperatur auf Systemebene stellt einen Neuigkeitswert dar. Ebenfalls nulldimensional erfolgt die Modellierung der elektrischen Traktionsmaschine. Im Gegensatz zu den gangigen Ansatzen wird das thermische Eigenverhalten sowie der von der elektrischen Maschine abhangige Innenwiderstand und damit einhergehend die Verlustleistung berucksichtigt. Als Betriebsstrategie kommt eine ECMS zum Einsatz, welche fur jeden Zeitpunkt und in Abhangigkeit von Randbedingungen wie Batterieladezustand und Fahrzeuggeschwindigkeit eine kraftstoffoptimale Verteilung des angeforderten Antriebsmoments auf die beiden Antriebsaggregate vornimmt.Die Validierung der entwickelten Modelle erfolgt anhand von Komponentenversuchen sowie Gesamtsystemversuchen, welche mit einem Versuchsfahrzeug und Strasenversuchen durchgefuhrt wurden.Das entwickelte Antriebsstrangmodell wird genutzt, um verschiedene Technologien fur den PkwEinsatz bezuglich ihrer Energieeffizienz zu bewerten. Zum einen wird eine Verschiebung der relativen elektrischen Antriebsleistung vorgenommen, indem sowohl die elektrische als auch die thermodynamische Antriebsmaschine skaliert werden. Die Systemleistung sowie die Volllastkurve des Antriebs werden dabei konstant gehalten. Durch das Downsizing des Verbrennungsmotors und eine Anhebung der relativen elektrischen Antriebsleistung wird eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs von 14 % erreicht. Eine derartige Untersuchung mithilfe physikalischer Modelle findet sich in der veroffentlichten Literatur bisher nicht. Bei einer weiteren Anwendung erfolgt der Einsatz eines Ottomotors mit Miller-Steuerzeiten und abgesenkter Volllastkurve. Die konstante Systemleistung wird wiederum durch Skalierung der elektrischen Maschine gewahrleistet. Die Anwendung der Millersteuerzeiten bei einem elektro-hybriden Fahrzeugantrieb fuhrt zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von 6 %. Eine in bisherigen Arbeiten in Kombination mit einem Hybrid-Antrieb nicht bewertete Technologie stellt die Zylinderabschaltung dar, welche einen Verbrauchsvorteil von 3 % im WLTC aufweist. Eine Kombination der Miller-Steuerzeiten sowie der Zylinderabschaltung wird ebenfalls untersucht und zeigt einen Zuwachs des Systemwirkungsgrads von 9 % im WLTC. Diese Technologieauspragung stellt ebenfalls ein neuartiges Forschungsergebnis dar. Als weiteres wesentliches Ergebnis kann festgehalten werden, dass der Systemwirkungsgrad eines elektro-hybriden Fahrzeugantriebs essentiell vom Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors abhangt. Dieser beeinflusst direkt den Kraftstoffverbrauch auf verschiedene Art und Weisen. Zum einen sinkt der Kraftstoffverbrauch durch den Wirkungsgradanstieg des Verbrennungsmotors im zum Basissystem selben Betriebspunkt. Auserdem wird die Betriebsstrategie durch den Anstieg des verbrennungsmotorischen Wirkungsgrades beeinflusst, sodass die Lastpunktanhebung in einem System mit innovativer Technologie am Verbrennungsmotor mit hoheren Leistungsdifferenzen durchgefuhrt wird, als es im Basissystem der Fall ist. Dies fuhrt dazu, dass im weiteren Verlauf des untersuchten Zyklus elektrisches Fahren haufiger realisiert werden kann. Desweiteren kann eine Anhebung des verbrennungsmotorischen Wirkungsgrades sowie die damit einhergehende Beeinflussung der Betriebsstrategie zu einer Verschiebung des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors in wirkungsgradbessere Kennfeldbereiche fuhren.

Electronic reproduction.
Ann Arbor, Mich. :
ProQuest,
2023

Mode of access: World Wide Web

ISBN: 9798426889149Subjects--Topical Terms:

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Global positioning systems--GPS.
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500 $a Source: Dissertations Abstracts International, Volume: 83-11, Section: B.
500 $a Advisor: Biet, Clemens; Beidl, Christian; Wiedemann, Bernd; Meyer, Henning.
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520 $a In dieser Arbeit wird die Energieeffizienz verschiedener elektro-hybrider Fahrzeugantriebe mithilfe numerischer Modelle untersucht. Es werden detaillierte Modelle der Antriebsstrangkomponenten entwickelt und mithilfe von Komponenten- und Systemversuchen validiert. Insbesondere steht der Verbrennungsmotor mit verschieden-dimensionalen Modellen bezuglich seiner Luftstrecke, der Warmefreisetzung bei der Verbrennung sowie einer detaillierten Abbildung des thermischen Eigenverhaltens im Fokus der Modellarbeit. Ein phanomenologisches Verbrennungsmodell ermoglicht die Vorausberechnung der Warmefreisetzung bei veranderten Randbedingungen wie etwa Ladedruck oder veranderlichen Ventilsteuerzeiten. Ein dreidimensionales FE-Modell der Metallstruktur des Verbrennungsmotors sowie einer damit gekoppelten Berechnung der Kuhlmitteltemperatur durch ein eindimensionales Rohrmodell ermoglicht einen detaillierten Abgleich des fur die Technologiebewertung zum Einsatz kommenden thermischen Mehrmassenmodells des Verbrennungsmotors, mit welchem die Kuhlmittel- sowie fur die Energieeffizienz relevante Schmiermitteltemperatur berechnet werden kann. Ein datengetriebener Ansatz zur Modellierung der Abgasreinigung ermoglicht Aussagen uber das Konvertierungsverhalten der wesentlichen gasformigen Abgasbestandteile in Abhangigkeit der Katalysatortemperatur, sowie des Abgasmassenstroms und des aktuellen LuftKraftstoff-Verhaltnis. Ein nulldimensionales Modell des Kennungswandlers ermittelt die im Getriebe auftretenden Verluste und berechnet durch die Verwendung eines einfachen thermischen Modells den von der Getriebeschmiermitteltemperatur abhangigen Kaltaufschlag der Getriebeverluste. Ein um einen thermischen Quellterm erweitertes Ersatzschaltbildmodell erster Ordnung wird genutzt, um den Batteriewirkungsgrad in Abhangigkeit vom Ladezustand sowie von der Zelltemperatur abzubilden. Die Berucksichtigung der Zelltemperatur auf Systemebene stellt einen Neuigkeitswert dar. Ebenfalls nulldimensional erfolgt die Modellierung der elektrischen Traktionsmaschine. Im Gegensatz zu den gangigen Ansatzen wird das thermische Eigenverhalten sowie der von der elektrischen Maschine abhangige Innenwiderstand und damit einhergehend die Verlustleistung berucksichtigt. Als Betriebsstrategie kommt eine ECMS zum Einsatz, welche fur jeden Zeitpunkt und in Abhangigkeit von Randbedingungen wie Batterieladezustand und Fahrzeuggeschwindigkeit eine kraftstoffoptimale Verteilung des angeforderten Antriebsmoments auf die beiden Antriebsaggregate vornimmt.Die Validierung der entwickelten Modelle erfolgt anhand von Komponentenversuchen sowie Gesamtsystemversuchen, welche mit einem Versuchsfahrzeug und Strasenversuchen durchgefuhrt wurden.Das entwickelte Antriebsstrangmodell wird genutzt, um verschiedene Technologien fur den PkwEinsatz bezuglich ihrer Energieeffizienz zu bewerten. Zum einen wird eine Verschiebung der relativen elektrischen Antriebsleistung vorgenommen, indem sowohl die elektrische als auch die thermodynamische Antriebsmaschine skaliert werden. Die Systemleistung sowie die Volllastkurve des Antriebs werden dabei konstant gehalten. Durch das Downsizing des Verbrennungsmotors und eine Anhebung der relativen elektrischen Antriebsleistung wird eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs von 14 % erreicht. Eine derartige Untersuchung mithilfe physikalischer Modelle findet sich in der veroffentlichten Literatur bisher nicht. Bei einer weiteren Anwendung erfolgt der Einsatz eines Ottomotors mit Miller-Steuerzeiten und abgesenkter Volllastkurve. Die konstante Systemleistung wird wiederum durch Skalierung der elektrischen Maschine gewahrleistet. Die Anwendung der Millersteuerzeiten bei einem elektro-hybriden Fahrzeugantrieb fuhrt zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von 6 %. Eine in bisherigen Arbeiten in Kombination mit einem Hybrid-Antrieb nicht bewertete Technologie stellt die Zylinderabschaltung dar, welche einen Verbrauchsvorteil von 3 % im WLTC aufweist. Eine Kombination der Miller-Steuerzeiten sowie der Zylinderabschaltung wird ebenfalls untersucht und zeigt einen Zuwachs des Systemwirkungsgrads von 9 % im WLTC. Diese Technologieauspragung stellt ebenfalls ein neuartiges Forschungsergebnis dar. Als weiteres wesentliches Ergebnis kann festgehalten werden, dass der Systemwirkungsgrad eines elektro-hybriden Fahrzeugantriebs essentiell vom Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors abhangt. Dieser beeinflusst direkt den Kraftstoffverbrauch auf verschiedene Art und Weisen. Zum einen sinkt der Kraftstoffverbrauch durch den Wirkungsgradanstieg des Verbrennungsmotors im zum Basissystem selben Betriebspunkt. Auserdem wird die Betriebsstrategie durch den Anstieg des verbrennungsmotorischen Wirkungsgrades beeinflusst, sodass die Lastpunktanhebung in einem System mit innovativer Technologie am Verbrennungsmotor mit hoheren Leistungsdifferenzen durchgefuhrt wird, als es im Basissystem der Fall ist. Dies fuhrt dazu, dass im weiteren Verlauf des untersuchten Zyklus elektrisches Fahren haufiger realisiert werden kann. Desweiteren kann eine Anhebung des verbrennungsmotorischen Wirkungsgrades sowie die damit einhergehende Beeinflussung der Betriebsstrategie zu einer Verschiebung des Betriebsbereichs des Verbrennungsmotors in wirkungsgradbessere Kennfeldbereiche fuhren.
520 $a In this work, the energy efficiency of different electro-hybrid vehicle powertrains is investigated using numerical models. Detailed models of the powertrain components are developed and validat-ed by means of component and system tests. In particular, the model work focuses on the combus-tion engine by means of different-dimensional models with respect to its air path, the heat release during combustion and a detailed representation of the thermal behavior. A phenomenological com-bustion model allows to predict the heat release under changing boundary conditions such as load pressure or changing valve timing. A three-dimensional finite element model of the metal structure of the combustion engine and a coupled calculation of the coolant temperature by means of an one-dimensional pipe model enables a detailed comparison of the thermal multi-mass model of the com-bustion engine used for the technology assessment, with which the coolant temperature and the lubricant temperature, which are relevant for energy efficiency, can be calculated. A data-driven modeling approach of the exhaust gas aftertreatment systems calculates the conversion behavior of the exhaust gas components as a function of the catalyst temperature, the exhaust gas mass flow and the current air-fuel ratio. A zero-dimensional model of the gearbox determines the losses occur-ring in the transmission and, by using a simple thermal model, calculates the impact of transmission losses as a function of the transmission lubricant temperature. A first-order equivalent circuit model extended by a thermal source term is used to model the battery efficiency as a function of the state of charge and the cell temperature. The electric motor is also modeled as a zero dimensional model. In contrast to the common approaches, the thermal behavior as well as the internal resistance de-pendent on the electric machine and thus the power loss are taken into account. An ECMS is used for the operating strategy, which distributes the requested drive torque to the two drive units in a fuel-optimal manner for each point in time and depending on boundary conditions such as battery charge state and vehicle speed.The validation of the developed models is based on component tests and overall system tests, which are carried out with a test vehicle and road tests.The developed powertrain model is used to evaluate different technologies for passenger cars. On the one hand, a variation of the relative electric drive power is performed by scaling both the electric motor and the internal combustion engine. By downsizing the combustion engine and increasing the relative electric drive power, a 14 % reduction in fuel consumption is achieved. In another applica-tion, a gasoline engine with Miller valve-timing and a lowered full-load curve is used. Constant system power is again ensured by scaling the electric motor. The application of Miller timing to an electro-hybrid vehicle powertrain results in a 6 % reduction in fuel consumption. A technology not evaluated in previous work in combination with a hybrid powertrain is cylinder deactivation, which shows a fuel consumption advantage of 3 % in WLTC. A combination of Miller timing and cylin-der deactivation is also investigated and shows an increase in system efficiency of 9 % in the WLTC. This technology also represents a new research result. Another important result is that the system efficiency of an electro-hybrid vehicle drive depends essentially on the efficiency of the combustion engine. This directly influences fuel consumption in various ways. On the one hand, fuel consumption is reduced by the increase in efficiency of the combustion engine at the same op-erating point as the base system. In addition, the operating strategy is influenced by the increase in combustion engine efficiency, so that the load point increase in a system with innovative technology on the combustion engine is carried out with higher power differences than is the case in the basic system. As a result, electric driving can be realized more frequently in the further course of the cycle under investigation. Furthermore, an increase in combustion engine efficiency and the associated influence on the drive strategy can lead to a shift in the operating range of the combustion engine to more efficient map ranges.
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