Energiemanagement - Hybridantriebe steuern und regeln

Mit dem BMW X6 ActiveHybrid fährt das erste aus deutscher Produktion stammende Vollhybrid-Fahrzeug auf heimischen Straßen. Die Serienentwicklung des Two-Mode-Antriebs gelang BMW im Gemeinschaftsprojekt mit Chrysler, Daimler und GM innerhalb von nur drei Jahren. Die Partner waren mutig, denn von vornherein war klar, dass beim Two-Mode-Antrieb auch wichtige Lernprozesse durchschritten werden, die eine langfristige Produktoffensive in Frage stellen können. Die nächsten Generationen von Hybridantrieben lassen sich noch effizienter und zielgenauer entwickeln. Die TU München zeigt, wie sich die Systeme mit einer Gesamtfahrzeugssimulation im frühen Entwicklungsprozess parametrieren lassen.

Besser sein als die anderen: Mit diesem Motto motivierten sich die deutschen und amerikanischen Ingenieure bei der Entwicklung des Two-Mode-Hybridantriebs mit Blick auf die Konkurrenz aus Japan.

Im Titelthema der ATZelektronik beschreiben die BMW-Ingenieure, mit welchen Steuerungs- und Regelungsmechnismen sie das Zusammenspiel von Verbrennungsmotor, elektrischen Maschinen und Schaltgetriebe so auslegten, dass ein konkurrenzfähiger Verbrauch von 9,9 Liter auf 100 Kilometer im neuen europäischen Fahrzyklus gelang.

Die Autoren fokussieren in ihrem Artikel die Themenbereiche Motormanagement, automatische Gangwahl und Funktionsarchitektur für das "rein" elektrische Fahren mit dem Vollhybrid-Fahrzeug. Bei der Antriebskonfiguration entschieden sich die Ingenieure für eine Gangwahl nach der so genannten Zugkraftmethode. Diese Auslegung elimiert den in den meisten Konkurrenzfahrzeugen oft nachteilig bewerteten Gummibandeffekt. Mit der Entscheidung unterstreichen die BMW-Entwickler das kompromisslos sportliche Fahren, unterstützt durch die direkte Kopp-lung von Motordrehzahl und Fahrgeschwindigkeit. Eine der größten Stellschrauben für mehr Effizienz sehen die Entwickler im Modus des elektrischen Fahrens, den die Münchner so konsequent wie möglich freischalten.

Mit der Partnerschaft der vier OEMs startete die Offensive zur Entwicklung von Hybridantrieben, die vor vier Jahren auf weit weniger Erfahrung zurückgreifen konnte. Heute gilt es, die gewonnenen Erkenntnisse so zu nutzen, dass Entwicklungsprozesse effizienter funktionieren und sich Ressourcen auch weiterhin herstellerübergreifend nutzen lassen.

Einen Beitrag dafür liefern Ingenieure des Fachbereichs Energiewandlungstechnik der Technischen Universität München: Sie stellen in ihrem Artikel die Modellierung einer skalierbaren Gesamtfahrzeugsimulation für parallelhybride Antriebsstränge vor. Das Simulationstool ist in der Lage, verschiedenste Fahrzyklen zu simulieren und dabei den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs zu berechnen. Eine zentrale Frage des Grobentwurfs bildet beispielsweise die sich gegenseitig bedingende Dimensionierung von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine.

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