Reif Konventioneller Antriebsstrang und Hybridantriebe

mit Brennstoffzellen und alternativen Kraftstoffen
2010
ISBN: 978-3-8348-9711-4
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 213 Seiten, eBook

Reihe: Bosch Fachinformation Automobil

Anwendungsbezogene Darstellungen sind das Kennzeichen der Buchreihe 'Bosch Fachinformation Automobil'. Ganz auf den Bedarf an praxisnahem Hintergrundwissen zugeschnitten, findet der Auto-Fachmann einen umfassenden Überblick über den Aufbau und die Funktionsweise heutiger Hybridfahrzeuge einschließlich Brennstoffzellen und alternativen Kraftstoffen, einen Überblick über Getriebe und eine ausführliche Darstellung der elektronischen Getriebesteuerung. Der Band bietet das Bosch-Fachwissen aus erster Hand und eignet sich damit hervorragend für den Alltag des Entwicklungsingenieurs, für die berufliche Weiterbildung, für Lehrgänge, zum Selbststudium oder zum Nachschlagen in der Werkstatt.

Die Autoren
Fachwissen aus erster Hand wird durch die Ingenieure der Bosch-Entwicklungsabteilung garantiert, die den Inhalt als Autoren erarbeitet haben.

Der Herausgeber
Prof. Dr.-Ing. Konrad Reif leitet den Studiengang Fahrzeugelektronik und Mechatronische Systeme an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg, Ravensburg, Campus Friedrichshafen. Er ist Lehrbeauftragter an der Technischen Universität München, Herausgeber der Schriftenreihe Bosch Fachinformation Automobil sowie des Handbuches Kraftfahrzeugelektronik. Er verantwortet als Schriftleiter das Bosch Kraftfahrtechnische Taschenbuch und ist Autor des Fachbuches Automobilelektronik.

Zielgruppe

Professional/practitioner

Autoren/Hrsg.

Reif, Konrad

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;5
2;Inhaltsverzeichnis;6
3;Autorenverzeichnis;8
4;Hybridantriebe;9
4.1;Prinzip;9
4.2;Betriebsmodi;10
4.3;Start/Stopp-Funktion;12
4.4;Hybridisierungsgrade;13
4.5;Antriebskonfigurationen;15
5;Betrieb von Hybridfahrzeugen;22
5.1;Hybridsteuerung;22
5.2;Betriebsstrategien für Hybridfahrzeuge;23
5.3;Betriebspunktoptimierung;25
5.4;Auslegung des Verbrennungsmotors;28
6;Regeneratives Bremssystem;31
6.1;Strategien der regenerativen Bremsung;31
7;Elektroantriebe für Hybridfahrzeuge;35
7.1;Antriebe für Parallelhybrid- Fahrzeuge;35
7.2;E-Maschine für den IMG-Antrieb;36
7.3;Steuergerät für Hybridantriebe;41
7.4;DC/DC-Wandler für die 12- V-Versorgung;44
7.5;Funktionen des E-Antriebs;45
8;Bordnetze für Hybridfahrzeuge;47
8.1;Bordnetze für Fahrzeuge mit Start/Stopp-System;47
8.2;Bordnetze für Mild- und Full-Hybridfahrzeuge;49
8.3;Aufbau des Batteriesystems;52
8.4;Batteriemanagementsystem;54
8.5;Elektrische Energiespeicher;57
9;Brennstoffzellen für den Kfz-Antrieb;60
9.1;Funktionsprinzip;60
9.2;Hybridisierte Brennstoffzellen-Fahrzeuge;63
9.3;Betrieb des BZ-Systems;64
9.4;Komponenten des Brennstoffzellensystems;68
9.5;Wasserstoffspeicherung für mobile Anwendungen;74
10;Alternative Kraftstoffe;77
10.1;Einsatz alternativer Kraftstoffe im Kfz;77
10.2;Alternative Kraftstoffe für Dieselmotoren;80
10.3;Alternative Kraftstoffe für Ottomotoren;84
10.4;Well-to-Wheel-Analyse;92
11;Getriebe für Kraftfahrzeuge;97
11.1;Getriebe im Triebstrang;97
11.2;Anforderungen an Getriebe;99
11.3;Handschaltgetriebe;100
11.4;Automatisierte Schaltgetriebe (AST);101
11.5;Doppelkupplungsgetriebe (DKG);105
11.6;Automatische Getriebe (AT);107
11.7;Stufenlose Getriebe (CVT);115
11.8;Toroidgetriebe;121
12;Elektronische Getriebesteuerung;123
12.1;Triebstrangmanagement;123
12.2;Markttrends;124
12.3;Steuerung automatisierter Schaltgetriebe AST;125
12.4;Steuerung von Automatikgetrieben;129
12.5;Steuerung stufenloser Getriebe;145
13;Sensoren;147
13.1;Einsatz im Kfz;147
13.2;Getriebe-Drehzahlsensoren;148
13.3;Mikromechanische Drucksensoren;149
13.4;Temperatursensoren;152
13.5;Positionssensor für Getriebesteuerung;153
14;Sensorsignalverarbeitung;154
14.1;Signalaufbereitung (Auswerte-IC);154
15;Steuergerät;155
15.1;Einsatzbedingungen;155
15.2;Aufbau;155
15.3;Datenverarbeitung;155
15.4;Steuergeräte für die elektronische Getriebesteuerung;161
15.5;Thermo-Management;168
15.6;Prozesse und Tools in der Steuergeräteentwicklung;170
15.7;Softwareentwicklung;171
16;Elektrohydraulische Aktuatoren;185
16.1;Anwendung und Aufgabe;185
16.2;Anforderungen;185
16.3;Aufbau und Arbeitsweise;186
16.4;Aktuatorausführungen;187
16.5;Simulationen in der Entwicklung;196
17;Module für Getriebesteuerung;199
17.1;Anwendung;199
17.2;Modulausführungen;200
18;Literaturverzeichnis;203
19;Abkürzungen;204
20;Sachwortverzeichnis;206

Hybridantriebe.- Betrieb von Hybridfahrzeugen.- Regeneratives Bremssystem.- Elektroantriebe für Hybridfahrzeuge.- Bordnetze für Hybridfahrzeuge.- Brennstoffzellen für den Kfz-Antrieb.- Alternative Kraftstoffe.- Getriebe für Kraftfahrzeuge.- Elektronische Getriebesteuerung.- Sensoren.- Sensorsignalverarbeitung.- Steuergerät.- Elektrohydraulische Aktuatoren.- Module für Getriebesteuerung.

Leseproben

Regeneratives Bremssystem (S. 32-33)

Beim regenerativen Bremsen wird kinetische Energie der Antriebsräder durch die E-Maschine - die dafür generatorisch betrieben wird - in elektrische Energie umgewandelt. So kann ein Teil der Energie, die beim Bremsen normalerweise als Reibungswärme verloren geht, in Form von elektrischer Energie in die Batterie eingespeist und anschließend genutzt werden. Gleichzeitig wird durch den generatorischen Betrieb der E-Maschine eine das Fahrzeug abbremsende Wirkung erzielt.

Zur besseren Nutzung eines Hybridantriebssystems ist es notwendig, den elektrischen Energiespeicher effizient laden zu können. Hinreichende elektrische Energie muss zur Verfügung gestellt werden für die unter bestimmten Umständen häufig auftretenden Wiederstarts der Verbrennungsmaschine beim Start/Stopp- System, die elektrische Momentenunterstützung oder den elektrischen Fahrbetrieb bei Mild- und Full-Hybrid-Systemen.

Die elektrische Energie zum Laden der Batterie kann zum einen durch eine Lasterhöhung der Verbrennungsmaschine und durch den Betrieb des Elektromotors als Generator aufgebracht werden. Zum anderen ist eine Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeuges während Verzögerungsvorgängen sinnvoll. Diese Energie wird bei konventionellen Fahrzeugen entweder durch das Motorschleppmoment oder bei Betätigung des Bremspedals durch die Fahrzeugbetriebsbremse in Wärme umgewandelt. Hybridfahrzeuge eröffnen durch generatorische Nutzung des Elektromotors die Möglichkeit, zumindest einen Teil der Energie zurückzugewinnen und sie entweder elektrischen Verbrauchern oder dem elektrischen Antrieb des Fahrzeuges zuzuführen.

Dieser Vorgang wird regeneratives oder rekuperatives Bremsen genannt. Strategien der regenerativen Bremsung Prinzip Bei einem Full Hybrid wird zum regenerativen Bremsen der Verbrennungsmotor abgekoppelt und das Schleppmoment durch ein äquivalentes generatorisches Moment des Elektromotors ersetzt (Schleppmomentensimulation).

Die frei werdende Energie wird gespeichert. Lässt sich der Verbrennungsmotor nicht abkoppeln (wie bei einem Mild Hybrid), kann alternativ ein geringeres generatorisches Moment zusätzlich zum Schleppmoment des Verbrennungsmotors auf den Triebstrang aufgeprägt werden (Schleppmomentenerhöhung). Unter Berücksichtigung des Fahrverhaltens lassen sich durch Schleppmomentensimulation bzw. -erhöhung jedoch keine großen Verzögerungen umsetzen. Problematisch ist das bei den einzelnen Bremsvorgängen unterschiedliche regenerative Bremsmoment und die daraus resultierende unterschiedliche Bremsleistung. Diese muss dem Ladezustand der Batterie und der thermischen Belastung des elektrischen Antriebs angepasst werden.

Über Autor(innen)

Die Autoren Fachwissen aus erster Hand wird durch die Ingenieure der Bosch-Entwicklungsabteilung garantiert, die den Inhalt als Autoren erarbeitet haben. Der Herausgeber Prof. Dr.-Ing. Konrad Reif leitet den Studiengang Fahrzeugelektronik und Mechatronische Systeme an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg, Ravensburg, Campus Friedrichshafen. Er ist Lehrbeauftragter an der Technischen Universität München, Herausgeber der Schriftenreihe Bosch Fachinformation Automobil sowie des Handbuches Kraftfahrzeugelektronik. Er verantwortet als Schriftleiter das Bosch Kraftfahrtechnische Taschenbuch und ist Autor des Fachbuches Automobilelektronik.