Frank Otto

Marcus Geimer

5. Expertenforum Elektrische Fahrzeugantriebe

12./13. September 2012 Stuttgart/Fellbach

Nebenaggregate in mobilen Arbeitsmaschinen (Traktoren, Baumaschinen, Flurförderzeuge usw.), wie z.B. die Kühlmittelpumpe, der Kompressor für die Klimaanlage, Ölpumpe, Lichtmaschine und im PKW-Bereich auch die Lenkhilfpumpe, sind mit einer festen Übersetzung an die Drehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt. Eine Auslegung der Nebenaggregate kann aufgrund des großen Drehzahlbereiches des Verbrennungsmotors nicht optimal sein. Der im angeforderten Betriebspunkt der Arbeitsmaschine sich einstellende Drehzahlpunkt des Verbrennungsmotors gibt die Drehzahl des Nebenaggregates unabhängig vom Leistungsbedarf des Arbeitsprozesses des jeweiligen Nebenaggregates vor. Der Bedarf des Arbeitsprozesses weicht meist von der Leistung, die das Nebenaggregat in dem jeweiligen Drehzahlpunkt zu leisten in der Lage wäre nach unten ab. Durch die zu hohe Drehzahl bedingte Verluste und Kennlinien-Fehlanpassungen des Leistungsvermögens erzeugen unnötig hohe Leistungsbereitstellung an der Schwungscheibe des Verbrennungsmotors und Verluste in der gesamten Wandlungs-Kette. Es wird erwartet, dass eine deutliche Effizienzsteigerung der Nebenaggregate durch deren Entkopplung von der Drehzahl des Verbrennungsmotors erreicht werden kann. Dies hätte die Einsparung von Ressourcen wie Kraftstoff und nicht zuletzt einen geringen Ausstoß des klimaschädlichen Gases CO2 zur Folge. Von entscheidender Bedeutung ist hierbei die Ermittlung der Leistungsaufnahmen der einzelnen Nebenaggregate in repräsentativen Belastungszyklen, wie sie beim Einsatz mobiler Arbeitsmaschinen vorkommen. Es wird in diesem Vortrag dargestellt, wie die Modellbildung und numerische 1D-Simulation den Unterschied der Konzepte in Bezug auf die Effizienz darzustellen helfen kann, den Betrieb von Nebenaggregaten deutlich effizienter zu realisieren und über eine bedarfsgerechte Regelung ein erhebliches Potential zur Kraftstoffeinsparung aufzuzeigen. In Beispielen wird gezeigt, bei welchen Betriebspunkten welche Leistungen der einzelnen Aggregate in einer mobilen Arbeitsmaschine beispielhaft benötigt werden, um diese dann bedarfsgerecht zu regeln und hinsichtlich des Gesamtsystems wirkungsgradoptimal zu betreiben.