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Rekuperation in elektrischen Energiebordnetzen von Kraftfahrzeugen
Dr.-Ing. Thomas Christ Technische Universität Berlin Betreuer: Prof. Dr.-Ing. rer. nat. Volker Schindler, Prof. Dr.-Ing. Hans-Christian Reuss Zusamenfassung der Dissertation Einführung Die Rückgewinnung von Bremsenergie ist ein alter Traum der Fahrzeugentwickler. Die Ansätze zur Wandlung und Speicherung der Bremsenergie reichen von Schwungrädern bis hin zu neuen elektrochemischen Speichern. Die Integration dieser revolutionären Systeme stellt die Fahrzeugentwickler vor große technische und betriebswirtschaftliche Herausforderungen. Lange Zeit übersehen wurde die Möglichkeit zur Bremsenergierückgewinnung unter Zuhilfenahme der heute im Fahrzeug integrierten Klauenpolgeneratoren und Blei-Säure-Batterien. Schwächstes Glied des elektrischen Energiebordnetzes ist die Batterie. Sie kann nur sehr begrenzt Energiemengen aufnehmen und wieder abgeben. Neue Batteriesensoren können den Ladezustand der Batterie bestimmen und bilden damit die Basis für ein elektrisches Energiemanagement. Zyklenfeste Blei-Säure-Batterietechnologien erlauben heute höhere Energiedurchsätze. Als weiterer Energiespeicher ist wegen der Zyklenfestigkeit, Leistungsdichte und zu erwartendenHerstellungskosten der Doppelschichtkondensator zur Speicherung der Bremsenergie in der Entwicklung. Inhalt der Arbeit Die vorliegende Arbeit zeigt neue, evolutionäre Wege zur Rückgewinnung von Bremsenergie im Kraftfahrzeug auf. Die Arbeit beantwortet die Frage, wie viel Kraftstoff sich innerhalb der heutigen und zukünftigen elektrischen Bordnetze einsparen lässt. Fünf Bordnetztopologien zur Integration von Batterie und Doppelschichtkondensator werden vorgeschlagen und untersucht. Wissenschaftliche Methode Ein Simulationstool zur Ermittlung von Kraftstoffverbrauch wurde aufgebaut. Zur Modellbeschreibung wurde die objekt-orientierte Simulationssprache Modelica eingesetzt. Die Simulationsmodelle wurden durch Rollenprüfstandsmessungen mit Versuchsfahrzeugen validiert. Da die Kraftstoffverbrauchseinsparungen im unteren einstelligen Prozentbereich liegen, ist die Simulation die einzige Möglichkeit vergleichende Betrachtungen der untersuchten Bordnetztopologien anzustellen. Die Simulation erlaubt ein virtuelles Ausrollen der Kraftstoffverbrauchsmaßnahme über die gesamte Fahrzeugflotte eines Herstellers. Somit kann eine optimale Bordnetztopologie für die jeweilige Fahrzeugklasse ausgewählt werden. Nutzen für Umwelt und Unternehmen Die ermittelten Einsparpotenziale der untersuchten "Topologie 1", das heutige Energiebordnetz, haben zu einer beschleunigten Markteinführung geführt. Bereits zum Modelljahr 2008 wird dieses System in der gesamten BMW Flotte eingesetzt und bildet einen Grundstein der Strategie zur effizienten Dynamik. Bordnetztopologien mit Doppelschichtkondensatoren (Topologien 2-5) werden gegen Ende des Jahrzehnts Einführung in die Serienproduktion von Fahrzeugen finden und können bis zu 2 % Kraftstoff einsparen. < zurück |
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