دانلود کتاب Lösungsraumanalyse für Plug-In-Hybridfahrzeuge hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Bauraumkonzept

Ein verändertes Umfeld für individuelle Mobilität lässt neben Elektrofahrzeugen auch PlugIn-Hybridfahrzeuge (PHEVs) in den Fokus der Öffentlichkeit rücken. Für die Entwicklung
solcher Fahrzeugkonzepte existiert ein technischer Lösungsraum, der sich in Maßkonzept,
Topologie, Komponententyp und -auslegung gliedert. In einem strukturierten Vorgehen wird
der große technische Lösungsraum mit geeigneten Prämissen eingegrenzt. Der Lösungsraum
aus Energieinhalt des elektrochemischen Hochvolt-Speichers (HV-Speicher) und Leistung der
elektrischen Maschine wird hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Bauraumkonzept analysiert.
In der Wirtschaftlichkeitsanalyse von PHEVs aus Käufersicht werden die Mehrkosten in der
Anschaffung den reduzierten Verbrauchskosten bei der Nutzung eines PHEVs im Vergleich
zu einem rein verbrennungsmotorischen Fahrzeug gegenübergestellt. Die Reduzierung der
Verbrauchskosten resultiert aus der Kraftstoffverbrauchseinsparung eines PHEVs, ermittelt
mit dem neuen europäischen Fahrzyklus und mit monatelang aufgezeichneten Realfahrten
verschiedener Fahrer. Die Wirtschaftlichkeitsanalyse zeigt, dass ein PHEV für Käufer ein
attraktives Angebot darstellt, vor allem zukünftig sowie abhängig vom Fahr- und
Nutzungsprofil. Außerdem wird der optimale Auslegungsbereich des elektrischen Systems
eines PHEVs identifiziert. Für das Optimum darf der Energieinhalt des HV-Speichers nicht zu
klein gewählt werden aufgrund eines hohen Grundbetrags an zusätzlichen Herstellkosten für
Automobilhersteller, der im Rahmen von Mehrkosten an Käufer weitergegeben wird. HVSpeicher
mit eher höherem Energieinhalt sind auch außerhalb des Optimums wegen der
stärker steigenden Mehrkosten im Vergleich zum geringer zunehmenden Verbrauchsvorteil.
Der Schwerpunkt der Bauraumkonzeptanalysen liegt auf der geometrischen Integration des
HV-Speichers in das Gesamtfahrzeug. Dies stellt eine große Herausforderung dar aufgrund
der geringen Energiedichte des HV-Speichers im Vergleich zu Benzin. Die Bauraumanalyse
identifiziert bevorzugte Integrationsmöglichkeiten bei PHEVs im Tunnel- und Tankbereich
sowie deren Kombination. Der in diesen Bauräumen mögliche Energieinhalt wird durch die
HV-Speicheranalyse festgelegt. Der ermittelte optimale Auslegungsbereich im Lösungsraum
des elektrischen Systems hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit aus Käufersicht wird unter
geometrischen Randbedingungen aus der Bauraumkonzeptanalyse weiter eingegrenzt.
Der Kern des ganzheitlichen Ansatzes sind entwickelte parametrische Modelle für die
Anwendung in der frühen Entwicklungsphase auf Komponenten- und Gesamtfahrzeugebene
in MATLAB, MS Excel und CATIA V5. Neben den Ergebnissen für das Jahr 2011/12 zeigen
Prognosen die Entwicklungen bis in die Jahre 2020 und 2025. Sensitivitätsanalysen zeigen die
Auswirkungen von Variation der Parameter und Prämissen. 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.