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
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
aß
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
aß
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
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
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
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