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67
Kundenorientierte Dimensionierung von Hybridantrieben 16. Okt. 2009 Symposium in IFA Alternative Antriebssysteme und Leichtbau Haldensleben

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Kundenorientierte Dimensionierung von Hybridantrieben

16. Okt. 2009

Symposium in IFAAlternative Antriebssysteme und Leichtbau

Haldensleben

2

Anforderungsoptimierung für elektrifizierte Antriebe

1. Anforderungen und Kriterien der

Fahrzeugentwicklung

2. Der Kundeneinsatzbereich

3. Antriebskonzept- und

Komponentenoptimierung

4. Zusammenfassung

3

Kundeneinsatzbereich(Kundenbetrieb)

Anforderungsprofil

(Lastenheft)

Konventionellnach

3F-Methode

Ziel: „Punktlandung“ bei Kundenanforderungen

Anforderungsoptimierung

4

Anforderungsoptimierung

Kundeneinsatzbereich(Kundenbetrieb)

Anforderungsprofil

(Lastenheft)

Konventionellnach

3F-Methode

Anforderungenfür HEV / EV

• Verbrauch

• Reichweite

• Kosten

• Nutzlast

• Einsatzflexibilität

• Verfügbarkeit

• Lade-

geschwindigkeit

• Infrastruktur

• Recycling

• …

Wie findet man die repräsentativen Anforderungen an die elektrischen Antriebe?

5

Anforderungsoptimierung für elektrifizierte Antriebe

1. Anforderungen und Kriterien der

Fahrzeugentwicklung

2. Der Kundeneinsatzbereich

3. Antriebskonzept- und

Komponentenoptimierung

4. Zusammenfassung

9

Fahrer

Fahrumgebung

FahrstreckeVerkehrs-führung

Steigung

Reibwert

Fahrzeug

Fahrweise

Fahrpedale

1 3 5

2 4 R

Schaltung

Fahrzeugtyp

Getriebe

Batterie

Leistungs-elektronik

VKM

E-Motor Betriebs-strategie

Beladung

Kundeneinsatzbereich = 3F-Parameterraum

Lenkung

11

Kundeneinsatzbereich für den Antriebsstrang

schonend

durch-

schnittlich

sportlich

Fahrweise

Landstraße

Berg

Autobahn

Anhänger-betrieb

voll

mittel

Fah

rze

ug

be

lad

un

g

leicht

Fahrzeug

Fahrer

Fahrumgebung

1 3 5

2 4 R

Fahrstr

eckeStadt

„Der 3F-Würfel“

15

Kundeneinsatzbereich für den Antriebsstrang

schonend

durch-

schnittlich

sportlich

Fahrweise

Landstraße

Berg

Autobahn

Anhänger-betrieb

voll

mittel

Fah

rze

ug

be

lad

un

g

leicht

Fahrzeug

Fahrer

Fahrumgebung

1 3 5

2 4 R

Fahrstr

eckeStadt

Vertreter

Taxi

Lieferservice Notarzt/Polizei

SpezielleKundentypen: ,…

16

Landstraße

Berg

Autobahn

schonend

durch-

schnittlich

sportlich

Fahrweise

Fahrstr

eckeStadt

Fah

rze

ug

be

lad

un

g

70.000 km je Fahrzeug,z.B. 320 Nm, 1450 kg, Kompaktklasse

min. 30 Fahrer

Messung mitSerienfahrzeugen

Erfassung des Kundeneinsatzbereichs

Anhänger-betrieb

voll

mittel

leicht

„Der 3F-Würfel“

17

Beschleunigungen amRadträger

Antriebsmomente Geschwindigkeit(Correvit)

Fahrbahn-

unebenheiten(Laser)

Aufbau-beschleunigungen

Kamera

CAN Daten

Antriebsstrang

• Last

• Getriebeöltemp.

• Drehzahlen

• Drehmomente

• Gang

• …

Fahrer

• Gaspedalposition und -gradient

• Lenkwinkel und -geschwindigkeit

• Bremsdruck

• Bremslichtschalter

• …

Regelsysteme

• ABS

• EPS

• ASR

• Gierwinkelgeschw.

• …

Fahrumgebung

• Außentemperatur

• Verkehrsdichte

• …

GPS• Höhe

• Längengrad

• Breitengrad

Atmosphär.Drucksensor• Höhe

(Straßenprofil)

Analog Daten

(Telemetrie + DMS)

(Beschleunigungsaufnehmer)

(Beschleunigungsaufnehmer)

Aufgezeichnete Messdaten

18

Verwendete Messtechnik

Beispiel: Anhängerfahrt GroßglocknerTelemetriesysteme Zeitdaten-erfassung

19

3F-Messungen in China, Mittel- und Osteuropa

21

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

22

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

Antriebs- und Fahrwerkkonzepte- Front/Quer

- Standard

- Allrad

Fahrzeugklassen- vom Kleinwagen bis zum Fullsize-SUV / Oberklasse

Variation in den Messkampagnen hinsichtlich:

Antrieb- Otto- und Dieselmotoren unterschiedlicher Leistungsklassen

- Hybridantriebe

Getriebe- MT, AMT, AT, DCT, eCVT

Ausstattung der Fahrzeuge- Fahrerassistenzsysteme, Sonderausstattung, etc.

23

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

24

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

Leistungsgewichts-klassen [kg/kW]:

7…99…1111..1313…1515…17> 17

25

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

Häufigkeitsverteilungen

aus den Messdaten

= f (Fahrer

Fahrum-

gebung

Fahrzeug)

•Geschwindigkeits-verhalten

•Beschleunigungs-

verhalten

•Verzögerungsverh.

•Stopp-Phasen

•Querbeschleunigung

•Lenkbewegung

•Abstandsverhalten

•...

���� 3F-Fingerprint

26

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

3F-Fingerprint

für Längsdynamik

(Häufigkeitsverteilungen für

v, a, z, tStopp)

identisch

• bei gleichem Leistungsgewicht

• unabhängig vom Antriebskonzept

27

Messungen: BMW130i und Lexus GS450h

Antriebsstrang :

Antrieb :

VKM :

Antriebsleistung[kW] :

vmax[km/h] :

Leistungsgew. [kg/kW] :

Voll-HybridLeistungsverzweigt

Standard

3,5L V6 (Otto)

147 (EM)218 (VKM)

210*

7,6(bei 1940 kg)

Konventionell

Standard

3,0L V6 (Otto)

195 (VKM)

250

7,4(bei 1450 kg)

Lexus GS450h BMW 130i

254 ges.

*abgeregelt

28

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

Leistungsgewichts-klassen [kg/kW]:

7…99…1111..1313…1515…17> 17

33

vx0

25

0

50

vFzg.[k

m/h

],

Zeit [s]

Zeitanteil Fahrgeschwindigkeit sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

∆t1

∆t2

3F-Fingerprint Geschwindigkeitsverteilung

Geschwindigkeitsbereich 45…50 km/h:

vx = 45…50 km/h

∆t1 + ∆t2 + …

Gesamt-FahrzeitZeitanteil45…50 =

100 150 200

v [km/h]250

Zeitanteil [%]

∆tx

15

0

5

10

20

vx

= 7 %

Zeitabschnitt

Geschwindigkeits-klasse

Zeitanteil von vx [%]

34

0

25

0

50

vFzg.[k

m/h

],

Zeit [s]

Zeitanteil Fahrgeschwindigkeit sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

3F-Fingerprint Geschwindigkeitsverteilung

100 150 200

v [km/h]250

Zeitanteil [%]

∆tx

15

0

5

10

20

vx

50

Zeitabschnitt

Geschwindigkeits-klasse

Zeitanteil von vx [%]

35

0

25

0

50

vFzg.[k

m/h

],

Zeit [s]

Zeitanteil Fahrgeschwindigkeit sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

3F-Fingerprint Geschwindigkeitsverteilung

100 150 200

v [km/h]250

Zeitanteil [%]

∆tx

15

0

5

10

20

vx

50

Zeitabschnitt

Geschwindigkeits-klasse

Zeitanteil von vx [%]

BMW

36

0

25

0

50

vFzg.[k

m/h

],

Zeit [s]

Zeitanteil Fahrgeschwindigkeit sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

3F-Fingerprint Geschwindigkeitsverteilung

100 150 200

v [km/h]250

Zeitanteil [%]

Zeitabschnitt

Geschwindigkeits-klasse

Zeitanteil von vx [%]

∆tx

15

0

5

10

20

vx

50

BMW

Lexus

38

Geschwindigkeitsverteilung

BMWLexus

50 100 150 200

Zeitante

il[%

]

v [km/h]

Zeitante

il[%

]Zeitante

il[%

]

50 100 150 200

v [km/h]50 100 150 200

v [km/h]

schonend durchschnittlich sportlichFahrstilS

tad

tLan

dstr

eA

uto

bahn

0 0 0

15

0

5

10

15

0

5

10

15

0

5

10

* 210 km/h: v-Abregelung

*

mittlere Beladung

42

OG

P,v

Fzg.[k

m/h

]

25

0

3F-Fingerprint Beschleunigungs-/Verzögerungsverhalten

50

Zeit [s]

7,5

0Zeit [s]

a[m

/s²]

-7,5

Sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

46

25

0

3F-Fingerprint Beschleunigungsverhalten

50

7,5

0

-7,5

50 100 150 200

vStart [km/h]

7,5

0

-7,5

0 250

a [m/s²]Zeit [s]

Zeit [s]

OG

P [

km

/h]

a[m

/s²]

Besc

hle

u-

nig

ung

Sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

Beschleunigung

vStart

amax

49

25

0

3F-Fingerprint Verzögerungsverhalten

50

7,5

0

a [

m/s

²]

-7,5

100 150 200

vStart [km/h]

7,5

0

-7,5

0 250

a [m/s²]Zeit [s]

Zeit [s]

OG

P [

km

/h]

40

Besc

hle

u-

nig

ung

Verz

ö-

geru

ng

Sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

Beschleunigung

Verzögerung

vStart

amax

50

50

25

0

3F-Fingerprint Beschleunigungs-/Verzögerungsverhalten

50

7,5

0

a [

m/s

²]

-7,5

100 150 200

vStart [km/h]

7,5

0

-7,5

0 250

a [m/s²]Zeit [s]

Zeit [s]

OG

P [

km

/h]

Besc

hle

u-

nig

ung

Verz

ö-

geru

ng

Sportlicher Stadtfahrer, mittlere Beladung

Beschleunigung

Verzögerung

vStart

amax

51

50

25

0

3F-Fingerprint Beschleunigungs-/Verzögerungsverhalten

50

7,5

0

a [

m/s

²]

-7,5

100 150 200

vStart [km/h]

7,5

0

-7,5

0 250

ā [m/s²]Zeit [s]

Zeit [s]

OG

P [

km

/h]

Beschleunigung

Verzögerung

vStart

amax

Besc

hle

u-

nig

ung

Verz

ö-

geru

ng

Mittelwert Beschleunigung / Verzögerung sportlicher Stadtfahrer

BMW

52

25

0

Mittelwert Beschleunigung / Verzögerung sportlicher Stadtfahrer

3F-Fingerprint Beschleunigungs-/Verzögerungsverhalten

50

7,5

0

a [

m/s

²]

-7,5

Zeit [s]

Zeit [s]

OG

P [

km

/h]

Beschleunigung

Verzögerung

vStart

amax

Durchschnitt

50 100 150 200

vStart [km/h]

7,5

0

-7,5

0 250

ā [m/s²]

50 100 150 200

vStart [km/h]

7,5

0

-7,5

0 250

ā [m/s²]BMWLexus

σBMW = σLexus

54

Durchschnittliche Beschleunigung

50 100 150 200

vStart [km/h]50 100 150 200

vStart [km/h]50 100 150 200

vStart [km/h]

FahrstilS

tad

tLan

dstr

eA

uto

bahn

0 0 0

7,5

0

-7,5ā[m

/s²]

7,5

0

-7,5ā[m

/s²]

7,5

0

-7,5ā[m

/s²]

BMWLexus

schonend durchschnittlich sportlich

Beschleunigung

Verzögerung

* Bremsassistent beim Lexus

*

*

mittlere Beladung

60

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

62

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

Simulationin MOVE3F

63

Datenbasis des Kundeneinsatzbereichs

900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 2700100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Fahrzeugmasse [kg]

Dre

hm

om

ent

[Nm

]

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

3F-Fingerprint

Modularevariantenbasierte

Entwicklungsplattformfür

3F-Simulationen(Matlab/Simulink)

64

Fahrermodell

Fahrumgebungs-modell

Fahrzeugmodell

Modulare Variantenbasierte Entwicklungsplattform für 3F-Simulationen (MOVE 3F)

• Simulationsumgebung auf Basis von Matlab Simulink

• unterschiedliche Antriebe (HEV, EV, konventionell, …) und Antriebsstränge (Front-Quer, Standard, …) mit diversen Getriebetypen (MT, AT, …)

Datenbasis aus umfangreichen Messungen im 3F-Parameterraum

Simulation des Kundeneinsatzbereichs

65

Kundeneinsatzbereich (3F) identifiziert, quantifiziert

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

3F-Fingerprint

= f (Fahrer

Fahrum-

gebung

Fahrzeug)

= f (Fahrer

Fahrum-

gebung

Fahrzeug)

•Geschwindigkeits-verhalten

•Beschleunigungs-verhalten

•Verzögerungsverh.

•Stopp-Phasen

•Querbeschleunigung

•Lenkbewegung

•Abstandsverhalten

•...

vFzg ā tHalt

Fahr-geschwindigkeit

Beschleunigung/Verzögerung

Haltedauer

69

Anforderungsoptimierung für elektrifizierte Antriebe

1. Anforderungen und Kriterien der

Fahrzeugentwicklung

2. Der Kundeneinsatzbereich

3. Antriebskonzept- und

Komponentenoptimierung

4. Zusammenfassung

70

Konzeptvorhaben

+

Hybridfahrzeug

Elektrofahrzeug

Verteilerfahrzeug

Identifikation

• des optimalen Antriebskonzepts

• der benötigten Komponenten

• der Komponentenanforderungen

71

Zulieferer

Prozess zum optimalen Konzept

3F-Fingerprint

Kunden-einsatzbereich

Simulation in MOVE3F

1

2

3a

Topologien,Konzepte

Bewertung und

Auswahl

Optimale Konzepte Optimale Topologie

Komponente 3b

4

Anforderungs-katalog

Komponenten-optimierung

EW PL: sc du sp M: sc du sp V: sc du sp A: sc du sp

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

E WP

S tad t

Land

B AB

B erg

EW P

St adt

Land

BAB

Ber g

Last-kollektive

Gang-anteile

Belastungs-zahlen

72

Zulieferer

Prozess zum optimalen Konzept

3F-Fingerprint

Kunden-einsatzbereich

Simulation in MOVE3F

1

2

3aBewertung

und Auswahl

Optimale Konzepte Optimale Topologie

Komponente 3b

4

Anforderungs-katalog

Komponenten-optimierung

EW PL: sc du sp M: sc du sp V: sc du sp A: sc du sp

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

E WP

S tadt

Land

B AB

B erg

EW P

St adt

Land

BAB

Ber g

Last-kollektive

Gang-anteile

Belastungs-zahlen

Topologien,Konzepte

73

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

3F-Fingerprint

= f (Fahrer

Fahrum-

gebung

Fahrzeug)

= f (Fahrer

Fahrum-

gebung

Fahrzeug)

•Geschwindigkeits-verhalten

•Beschleunigungs-verhalten

•Verzögerungsverh.

•Stopp-Phasen

•Querbeschleunigung

•Lenkbewegung

•Abstandsverhalten

•...

Kundeneinsatzbereich

3F

-Fin

ge

rp

rin

t

vFzg ā tHalt

Fahr-geschwindigkeit

Beschleunigung/Verzögerung

Haltedauer

74

Zulieferer

Prozess zum optimalen Konzept

3F-Fingerprint

Kunden-einsatzbereich

Simulation in MOVE3F

1

2

3aBewertung

und Auswahl

Optimale Konzepte Optimale Topologie

Komponente 3b

4

Anforderungs-katalog

Komponenten-optimierung

EW PL: sc du sp M: sc du sp V: sc du sp A: sc du sp

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

E WP

S tadt

Land

B AB

B erg

EW P

St adt

Land

BAB

Ber g

Last-kollektive

Gang-anteile

Belastungs-zahlen

Topologien,Konzepte

76

Topologie- und Konzeptvarianten

Ko

nzep

te

Range Extender

TT

E-Fahrzeug

T

Parallel-Hybrid

Top

olo

gie

Getriebe E-Maschine Batterie Leistungs-elektronik

Kom

pon

en

ten

77

Simulation der Varianten in 3F

Ko

nzep

teRange Extender

TT

E-Fahrzeug

T

Parallel-Hybrid

Top

olo

gie

Range Extender

TT

E-Fahrzeug

T

Parallel-Hybrid

Top

olo

gie

Getriebe E-Maschine Batterie Leistungs-elektronik

Kom

pon

enten

Ergebnis

80

60

40

20

0

-20

SOC[%]

PBatterie [kW]

vFzg[km/h] Fahrweise

FahrstreckeF

ahrz

eug-

bela

dung

79

Optimales Konzept

Bew

ertu

ng

un

d A

usw

ah

l

Beschleunigung(0����100)*

Ver-brauch

ReichweiteEnergiebilanz

(ERekuperation/EAntrieb)

Elas-tizität*

Batterie-kapazität

++

+

0

-

--

80

60

40

20

0

-20

SOC[%]

PBatterie [kW]

vFzg[km/h]

*mittels Bestimmungsfahrt

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

82

Optimale Topologie identifiziert

Range Extender

TT

E-Fahrzeug

T

Parallel-Hybrid

Beschleunigung(0����100)

Ver-brauch

ReichweiteEnergiebilanz

Elas-tizität

Batterie-kapazität

Bew

ertu

ng

un

d A

usw

ah

l

Batt.: 30 kWhEM: 40 kWGetr.: 1 Gang

Batt.: 15 kWhEM: 100 kWGetr.: 1 Gang

Batt.: 2 kWhEM: 15 kWGetr.: 6-Gang DCTVKM: 110 kW

83

Optimales Konzept der ausgewählten Topologie

1Ergebnis der Schritte 3a

110 kW

TT

15 kW

EM

VKM 6 Gänge

DCT

2 kWh

Bew

ertu

ng

un

d A

usw

ah

l

84

Zulieferer

Prozess zum optimalen Konzept

3F-Fingerprint

Kunden-einsatzbereich

Simulation in MOVE3F

1

2

3aBewertung

und Auswahl

Optimale Konzepte Optimale Topologie

Komponente 3b

4

Anforderungs-katalog

Komponenten-optimierung

EW PL: sc du sp M: sc du sp V: sc du sp A: sc du sp

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

E WP

S tadt

Land

B AB

B erg

EW P

St adt

Land

BAB

Ber g

Last-kollektive

Gang-anteile

Belastungs-zahlen

Topologien,Konzepte

85

Anforderungen an das Getriebe des optimalen Konzepts

Getr

ieb

e

T

86

Getr

ieb

e

Anforderungen an das Getriebe des optimalen Konzepts

T

Motordrehzahl [1/min]

Moto

rmom

ent

[Nm

]

0,5 1,0 1,5

Vollast

be [g/kWh]

Optimaler η-Bereich

Relative Betriebspunkt-häufigkeit [%]

1000 2000 3000 4000 5000 60000

40

80

120

160

200

26

0

260

280

280

280

300

300300

300

30

0

320

320

320

320

340 340

340360

360

360400

400

400460

460460

560560 560

680 680

1000 1000

Sportlicher AutobahnfahrerSportlicher Autobahnfahrer

VKM

89

Getr

ieb

e

Anforderungen an das Getriebe des optimalen Konzepts

T

η Entladen

η Laden

Optimaler η-Bereich

Relative Betriebspunkt-häufigkeit [%]

1,25 2,5 3,75

E-Zweig: Batterie, Inverter, E-Maschine

85

80

75

70

65

60

70

-4

-8

-12

2000 4000 6000

Leistung [kW]

Drehzahl [1/min]0

4

8

12

2000 4000 6000

85

75

80 70

65

60

6570

Leistung [kW]

Drehzahl [1/min]0

EntladenEntladen LadenLaden

75

Sportlich BABSportlich BAB

91

Getr

ieb

e

Anforderungen an das Getriebe des optimalen Konzepts

T

0

200

400

-200

100 102 104101 103 105

Sportlicher StadtfahrerSportlicher StadtfahrerEin

gangsm

oment

[Nm

]

Anzahl Überrollungen

Alle Gänge1. Gang2. Gang3. Gang4. Gang5. Gang6. Gang

92

Getr

ieb

e

Anforderungen an das Getriebe des optimalen Konzepts

T

0

200

400

-200

100 102 104101 103 105

Schonender StadtfahrerSchonender StadtfahrerEin

gangsm

oment

[Nm

]

Anzahl Überrollungen

Alle Gänge1. Gang2. Gang3. Gang4. Gang5. Gang6. Gang

93

Getr

ieb

e

Anforderungen an das Getriebe des optimalen Konzepts

T

Ein

gangsm

oment

[Nm

]

Anzahl Überrollungen

Gangspezifisch repräsentatives Kollektiv aus 3F

0

200

400

-200

100 102 104101 103 105

Alle Gänge1. Gang2. Gang3. Gang4. Gang5. Gang6. Gang

FahrweiseFahrstr

ecke

Fahrz

eug-

bela

dung

94

Getr

ieb

e

Anforderungen an das Getriebe des optimalen Konzepts

T

Ein

gangsm

oment

[Nm

]

Anzahl Überrollungen

relevant für die Dimensionierung

/ Lebensdauer des Getriebes

Gangspezifisch repräsentatives Kollektiv aus 3F

0

200

400

-200

100 102 104101 103 105

Alle Gänge1. Gang2. Gang3. Gang4. Gang5. Gang6. Gang

100

T

Ku

pp

lun

gen

Anforderungen an die Kupplungen des optimalen Konzepts

101

T

Ku

pp

lun

gen

Anforderungen an die Kupplungen des optimalen Konzepts

1300 1400 15000

50

100

150

200v [km/h]

Wiederstart VKM

Zeit [s]

Sta

dt

Anzahl St-St in 5Min.

Häufigkei

t je

1000 k

m

0 2 4 6 80

50

100

150schonenddurchschnittlichsportlich

102

T

Ku

pp

lun

gen

Anforderungen an die Kupplungen des optimalen Konzepts

relevant für:thermische

Belastung derst-st Kupplung3

4

8

f1

Autobahn

Landstraße

Stadt

f1*:max. Häufigkeit st-st in 5 Minuten

Sta

dt

Anzahl St-St in 5Min.

Häufigkei

t je

1000 k

m

0 2 4 6 80

50

100

150schonenddurchschnittlichsportlich

103

T

Ku

pp

lun

gen

Anforderungen an die Kupplungen des optimalen Konzepts

relevant für:

Verschleiß derst-st Kupplung

3

4

8

f1

20

200

1400

z

Autobahn

Landstraße

Stadt

f1*:max. Häufigkeit st-st in 5 Minuten

z: Anzahl st-st auf 1000 km

Sta

dt

Anzahl St-St in 5Min.

Häufigkei

t je

1000 k

m

0 2 4 6 80

50

100

150schonenddurchschnittlichsportlich

104

� Betriebspunkte im n-M-Diagramm

� Verbrauchsverhalten im betriebswarmen

Zustand� Verlustleistungen

� Lastwechsel-häufigkeiten

T

Repräsentative Anforderungen durch 3F

� Schalthäufigkeiten

� Schaltkollektive� Drehzahlhäufigkeiten

� Drehmoment-Überrollungskollektive / Betriebspunkte (gangabhängig)

� Verlustleistungen

� Energiebilanz

� Ein-, Ausgangsleistung

� Leistungsdurchsatz

� Ein-, Ausgangsleistung� Betriebspunkte im n-M-

Kennfeld

� Drehmoment-Überrollungskollektive

� Beugewinkelkollektive

105

Zulieferer

Prozess zum optimalen Konzept

3F-Fingerprint

Kunden-einsatzbereich

Simulation in MOVE3F

1

2

3aBewertung

und Auswahl

Optimale Konzepte Optimale Topologie

Komponente 3b

4

Anforderungs-katalog

Komponenten-optimierung

EW PL: sc du sp M: sc du sp V: sc du sp A: sc du sp

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

E WP

S tadt

Land

B AB

B erg

EW P

St adt

Land

BAB

Ber g

Last-kollektive

Gang-anteile

Belastungs-zahlen

Topologien,Konzepte

106

Zulieferer

Prozess zum optimalen Konzept

3F-Fingerprint

1

2

3aBewertung

und Auswahl

Komponente 3b

4

EW PL: sc du sp M: sc du sp V: sc du sp A: sc du sp

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

E WP

S tadt

Land

B AB

B erg

EW P

St adt

Land

BAB

Ber g

Last-kollektive

Gang-anteile

Belastungs-zahlen

Anforderungs-optimierung

Komponenten-optimierung

Topologien,Konzepte

107

3F-Fingerprint

Konzepte

Bewertung und

Auswahl

Komponente EW PL: sc du sp M: sc du sp V: sc du sp A: sc du sp

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

E WP

S tadt

Land

B AB

B erg

EW P

St adt

Land

BAB

Ber g

Last-kollektive

Gang-anteile

Belastungs-zahlen

Zulieferer

Lastenheft

1

2

3a

3b

4

Anforderungs-optimierung

Komponenten-optimierung

Anforderungen an den

Antriebsstrang und

seine Komponenten

1...3

108

Anforderungsoptimierung für elektrifizierte Antriebe

1. Anforderungen und Kriterien der

Fahrzeugentwicklung

2. Der Kundeneinsatzbereich

3. Antriebskonzept- und

Komponentenoptimierung

4. Zusammenfassung

109

Zusammenfassung

Kundenorientierte Dimensionierung von Hybridantrieben

16. Okt. 2009Symposium in IFA

Alternative Antriebssysteme und LeichtbauHaldensleben

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