Lösungsraumanalyse für Plug-In-Hybridfahrzeuge hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Bauraumkonzept
Lehrstuhl für Mechatronik - Prof. Dr. Schramm (Verlag)
978-3-944339-10-8 (ISBN)
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In der Wirtschaftlichkeitsanalyse von PHEVs aus Käufersicht werden die Mehrkosten in der Anschaffung den reduzierten Verbrauchskosten bei der Nutzung gegenübergestellt. Der Kraftstoffverbrauch wird mit Fahrzyklen und monatelang aufgezeichneten Realfahrten verschiedener Fahrer ermittelt. Für die optimale Auslegung des elektrischen Systems darf der Energieinhalt des HV-Speichers nicht zu klein gewählt werden aufgrund eines hohen Grundbetrags an zusätzlichen Kosten. HV-Speicher mit eher höherem Energieinhalt sind auch außerhalb des Optimums wegen der stärker steigenden Mehrkosten im Vergleich zum geringer zunehmenden Verbrauchsvorteil.
Die Bauraumkonzeptanalyse fokussiert auf die geometrische Integration des HV-Speichers im Gesamtfahrzeug. Bei PHEVs werden dafür Bauräume im Tunnel- und Tankbereich bevorzugt und der mögliche Energieinhalt wird ermittelt. Der identifizierte optimale Auslegungsbereich des elektrischen Systems hinsichtlich Wirtschaftlichkeit wird unter geometrischen Randbedingungen aus der Bauraumkonzeptanalyse weiter eingegrenzt.
Der Kern des ganzheitlichen Ansatzes sind entwickelte parametrische Modelle geeignet für die frühe Entwicklungsphase auf Komponenten- und Gesamtfahrzeugebene. Die Ergebnisse sind für das Jahr 2011/12 mit Prognosen in die Jahre 2020 und 2025. Sensitivitätsanalysen zeigen die Auswirkungen von Parametervariationen. Der interdisziplinäre Ansatz mit der erstmaligen Kombination von Kosten, Verbrauch und Bauraumkonzept eines PHEVs zur optimalen Auslegung des elektrischen Systems stellt den wissenschaftlichen Beitrag dar.
Prof. Dr.-Ing. Dieter Schramm leitet seit 2004 den Lehrstuhl für Mechatronik an der Universität Duisburg-Essen. Seit 2006 ist er Dekan der Fakultät für Ingenieurwissenschaften. Davor war er 20 Jahre in der Automobilindustrie u.a. als Entwicklungsleiter und Geschäftsführer tätig.
Inhalt
1 Motivation und Einleitung
1.1 Motivation und Randbedingungen
1.2 Ziele der Arbeit
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen der Entwicklung und des Lösungsraums von PHEVs
2.1 Entwicklung elektrifizierter Fahrzeuge
2.1.1 Definition von elektrifizierten Fahrzeugen
2.1.2 Conversion und Purpose Design
2.1.3 Entwicklungsphasen
2.2 Definition des Lösungsraums
2.3 Maßkonzept – Hauptabmessungen im Fahrzeug
2.4 Topologie – Komponentenanordnung im Fahrzeug
2.5 Komponenten – Typen und Auslegung 15
2.5.1 Grundlagen des verbrennungsmotorischen und elektrischen Systems
2.5.2 Elektrochemischer Hochvolt-Speicher
2.5.3 Elektrische Maschine
2.5.4 Leistungselektronik
2.5.5 Weitere Komponenten des Elektrifizierungsumfangs
2.6 Methodik der Lösungsraumanalyse
2.7 PHEV-Konfiguration als Prämisse für die Analysen
3 Wirtschaftlichkeitsanalysen von PHEVs aus Käufersicht
3.1 Stand der Forschung
3.2 Kostenmodell und -analyse
3.2.1 Definition und Charakterisierung der Kosten
3.2.2 Methoden zur Kalkulation der Herstellkosten
3.2.3 Kostenmodell des HV-Speichers
3.2.4 Kostenmodell der E-Maschine
3.2.5 Kostenmodell der Leistungselektronik
3.2.6 Kostenmodell der weiteren Komponenten
3.2.7 Mehrkosten eines PHEVs aus Käufersicht
3.3 Verbrauchsmodell und -analyse
3.3.1 Definition und Charakterisierung des Verbrauchs
3.3.2 Modell zur Verbrauchsbestimmung
3.3.3 Mehrstufige Berechnung des Leistungs- und Energiebedarfs
3.3.4 Modellierung der Betriebsstrategie
3.3.5 Verbrauch im Fahrzyklus
3.3.6 Sensitivitätsanalysen durch Parametervariation im Fahrzyklus
3.3.7 Auswahl der Fahr- und Nutzungsprofile im Realbetrieb
3.3.8 Verbrauch und Verbrauchskosten im Realbetrieb
3.4 Wirtschaftlichkeitsanalyse hinsichtlich Kosten und Verbrauch von PHEVs
3.4.1 Definition des wirtschaftlich optimalen Auslegungsbereichs
3.4.2 Lösungsraumanalyse hinsichtlich des Quotienten aus Kosten und Verbrauch
3.4.3 Lösungsraumanalyse hinsichtlich der Amortisationsdauer
3.5 Zusammenfassung und Fazit der Wirtschaftlichkeitsanalyse
4 Bauraumkonzeptanalysen für HV-Speicher in PHEVs
4.1 Stand der Forschung
4.2 HV-Speichertopologien
4.3 Bauraumanalyse mittels Maßketten
4.3.1 Grundlagen parametrischer Geometriemodelle
4.3.2 Funktionsweise des Bauraummodells
4.3.3 Parameter des Bauraummodells
4.3.4 Maßketten im Bauraummodell
4.3.5 Validierung des Bauraummodells
4.4 HV-Speicheranalyse mittels Kennzahlen
4.4.1 Funktionsweise des HV-Speichermodells
4.4.2 Validierung des HV-Speichermodells
4.5 Kombination der Wirtschaftlichkeits- und Bauraumkonzeptanalysen
4.5.1 Definition des geometrisch möglichen Auslegungsbereichs
4.5.2 Lösungsraumanalyse hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Bauraumkonzept
4.6 Zusammenfassung der Bauraumkonzeptanalysen
5 Zusammenfassung und Ausblick
5.1 Zusammenfassung und Fazit
5.2 Wissenschaftlicher Beitrag
5.3 Ausblick
| Erscheinungsdatum | 16.01.2018 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Lehrstuhl für Mechatronik ; 9 |
| Vorwort | Dieter Schramm |
| Zusatzinfo | Ill. graph. Darstellungen |
| Verlagsort | Duisburg |
| Sprache | deutsch |
| Maße | 150 x 220 mm |
| Gewicht | 350 g |
| Themenwelt | Technik ► Fahrzeugbau / Schiffbau |
| Technik ► Maschinenbau | |
| Schlagworte | Bauraumkonzept • Geometrische Integration • Paramentrisches Modell • Plug-In-Hybridfahrzeuge • Wirtschaftlichkeit |
| ISBN-10 | 3-944339-10-X / 394433910X |
| ISBN-13 | 978-3-944339-10-8 / 9783944339108 |
| Zustand | Neuware |
| Informationen gemäß Produktsicherheitsverordnung (GPSR) | |
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