Eine Methode zur Auswahl von Standgetrieben für Antriebsstränge von Elektrofahrzeugen mit Zentralantrieb = A method for choosing fixed-axis gears for powertrains of electric vehicles with central drive

Die Entwicklung neuer Fahrzeugmodelle beschränkte sich in den letzten Jahrzehnten überwiegend auf Fahrzeuge mit einem verbrennungsmotorischen Antriebsstrang. Dabei wurde häufig das Grundprinzip des Antriebsstrangs, bestehend aus Verbrennungsmotor, Kupplung und Getriebe beibehalten und lediglich die Karosserieform und die Fahrzeugausstattung erweitert oder angepasst. Aufgrund von neuen Gesetzgebungen, die den Ausstoß von CO2 begrenzen oder gar komplett verbieten, ist eine gleichbleibende Entwicklung basierend auf dem Verbrennungsmotor weiterhin nicht mehr möglich. Die Elektromobilität bietet die Möglichkeit lokal emissionsfrei zu fahren und somit die Gesetzgebungen und Grenzwerte zu erfüllen. Das bedeutet jedoch für die Entwicklung neuer Fahrzeuge, dass der Übernahmeanteil der Vorgängergeneration deutlich kleiner wird. Der Antriebsstrang aus Verbrennungsmotor, Kupplung und dem bis zu achtgängigen Getriebe wird durch einen Antriebsstrang bestehend aus Leistungselektronik, Elektromotor und Getriebe ersetzt. Dabei steht der Produktentwickler vor der Frage, wie ein elektrischer Antriebsstrang für ein Fahrzeug effizient und für die entsprechenden Fahrzeuganforderungen entwickelt werden kann? Der elektrische Antriebsstrang sollte eine größtmögliche Effizienz bei einer möglichst hohen Leistungsdichte aufweisen. Bisher werden hierfür in den meisten Fällen Hightorque-Elektromotoren mit einem eingängigen Getriebe eingesetzt. Ein Ansatz zur Verbesserung der Effizienz und Leistungsdichte ist die Erhöhung der maximalen Drehzahl des Elektromotors. Das Anheben der maximalen Drehzahl führt zu einer Verkleinerung des maximalen Drehmoments aufgrund des begrenzten Rotordurchmessers bei hohen Drehzahlen und dem begrenzten Strom der Leistungselektronik. Um die Leistungsanforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen, ist daher ein mehrgängiges Getriebe erforderlich. Dieses bietet die Möglichkeit, die Effizienz des gesamten Antriebsstrangs zu verbessern, indem durch eine Verschiebung der Betriebspunkte in Bereiche mit einem besseren Wirkungsgrad die Verluste reduziert werden. Die zentrale Fragestellung bei der Entwicklung von elektrischen Antriebssträngen für Fahrzeuge ist, wie geeignete Kombinationen aus Leistungselektronik, Elektromotor und Getriebe unter Berücksichtigung der verschiedenen Fahrzeuganforderungen und Klassen, sowie den Wechselwirkungen der einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs, identifiziert werden können. In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode erarbeitet, mit der aus unterschiedlichen Elektromotoren und Getrieben ein wirkungsgrad- und bauraumoptimaler Antriebsstrang entwickelt werden kann. Hierfür werden unter Berücksichtigung der Fahrzeugklasse und den Antriebsstrangkomponenten die Ganganzahl und die Übersetzungen der einzelnen Gänge definiert. Mitberücksichtigt werden dabei die Performanceanforderungen, die Energieeffizienz sowie die Schaltstrategie. Auf Basis der Definition der Ganganzahl und der Übersetzungen erfolgt eine Getriebedimensionierung zur Ermittlung des Bauraums und der Masse der unterschiedlichen Antriebsstränge. Eine Effizienzbewertung der unterschiedlichen Antriebsstränge vervollständigt die Methode zur Entwicklung von wirkungsgrad- und bauraumoptimalen Antriebssträngen

Design Space Exploration zur multikriteriellen Optimierung elektrischer Sportwagenantriebsstränge: Variation von Topologie und Komponenteneigenschaften zur Steigerung von Fahrleistungen und Tank-to-Wheel Wirkungsgrad

Es wird der Einfluss der Antriebsstrangtopologie auf Energieverbrauch und Fahrleistungen eines elektrischen Sportwagens untersucht. Einfluss von Antriebstopologie und Komponenteneigenschaften wird simultan untersucht, um ein Systemoptimum anstelle eines Komponentenoptimums zu finden. Es wird das Konzept der Design Space Exploration eingesetzt. Der Designraum wird für mehrere Fahrzeuge und Bewertungszyklen untersucht, um Wechselwirkungen zw. Topologie und Komponenteneigenschaften zu analysieren

Hybridantriebe für mobile Arbeitsmaschinen. 4. Fachtagung des VDMA und des Karlsruher Instituts für Technologie, 20. Februar 2013, Karlsruhe

Der Tagungsband \"Hybridantriebe für mobile Arbeitsmaschinen\" enthält die gesammelten Beiträge zu den Vorträgen der 4. Fachtagung am 20. Februar 2013. In 13 Artikeln wird über den Stand der Forschung und neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Hybridantriebe für mobile Arbeitsmaschinen berichtet. Die Themenschwerpunkte liegen auf Systemauslegung und Betriebsstrategien, der Potenzialabschätzung, der Simulation und Modellbildung, den elektrischen Antriebslösungen sowie Praxiserfahrungen

Auswirkungen von Downsizing und weiterer Gesamtfahrzeugmaßnahmen auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen am Beispiel eines PKW Dieselfahrzeugs

Die Arbeit bewertet die Auswirkungen von Downsizing und Gesamtfahrzeugmaßnahmen auf Emissionen des PKW-Dieselantriebs. Der Einsatz eines Dreizylinders ermöglicht am Beispiel eines Mittelklasse-PKWs eine Reduzierung von über 12 % im Kraftstoffverbrauch. Hybridisierung dient als konsequente Fortsetzung der Optimierung. Eine Hybrid-Konzept samt Betriebsstrategie greift die Schwächen des Downsizing-Konzeptes auf und ermöglicht weitere Einsparungen bei CO2- und NOx-Emissionen. Die Ergebnisse sind in Versuchen am Motor- und Rollenprüfstand nachgewiesen

Kupplungen für Hochdrehzahl-Anwendungen

Moderne Prüfstände verlangen den Antriebssystemen Höchstleistungen ab. Kommt es bei den hohen Drehzahlen zu Kollisionen, können diese schwere Schäden verursachen. Deshalb reicht es nicht, die häufig teuren Prüflinge und sensiblen Messeinheiten mit Standard-Sicherheitskupplungen zu schützen. Mit Highspeed-Kupplungen, die speziell auf die hohen Anforderungen in der Prüfstandstechnik zu- geschnitten sind, hat mayr Antriebstechnik daher die passenden Produkte entwickelt. Diese bieten zuverlässigen Schutz, ohne dabei die Messsignale zu beeinflussen. Doch was macht diese Kupplungen so zuverlässig? Und warum profitieren Anwender von dieser Investition?</p