VKM 2 Kapitel 16: Hybridisierung

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Author:
toebber
ID:
278197
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VKM 2 Kapitel 16: Hybridisierung
Updated:
2014-07-05 09:15:55
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VKM
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VKM 2 Kapitel 16: Hybridisierung
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  1. Welche drei Hybrid-Antriebskonzepte sind bekannt? Erläutern sie den jeweiligen Systemaufbau und die Funktionsweise.
    • Paralleler Hybrid: Verbrennungsmotor und Elektromotor bringen gleichzeitig Drehmoment auf den Antrieb auf, verschiedene Bauformen je nach Einbauort des Elektromotors möglich, auch rein elektrisches Fahren möglich, günstiger Einbau in vorhandenen Antriebsstrang möglich, Torque-Vectoring und Allrad möglich
    • Serieller Hybrid: Verbrennungsmotor kann keine Leistung direkt auf den Abtrieb aufbringen, mindestens zwei Elektromotoren erforderlich (Fahrmotor und Generator), meistens Range-Extender-Fahrzeuge, je nach Betriebsbereich schlechter Wirkungsgrad durch doppelte Energiewandlung
    • Leistungsverzweigter Hybrid: Drehmoment des Verbrennungsmotors wird an Abtrieb und Generator geleitet und aufgeteilt, daher elektrische CVT (frei wählbare Drehzahl des VKM) möglich, Realisierung über Planetengetriebe (s. Toyota Prius)
    • Kombinierte Hybride: Können Betriebsmodi mehrerer der genannten Hybridarten abdecken (z.B. Opel Ampera)
  2. Nennen sie die drei Leistungsklassen bei Hybridantrieben. Wie ist jeweils der Hybridisierungsgrad der Antriebe? Welche Funktionalität beinhalten die jeweiligen Antriebsformen? Wie groß ist das Einsparpotential?
  3. Skizzieren sie den Energiefluss beim Vollhybrid mit leistungsverzweigtem Getriebe. Wo liegen die Nachteile, wo liegen die Vorteile von einem solchen System?
    • Vorteile: Verbrennungsmotor kann relativ unabhängig von Fahrgeschwindigkeit betrieben werden (Kennlinie guten Wirkungsgrades), Realisierung eines elektrischen CVT
    • Nachteile: 2 Elektromotoren benötigt, Vielzahl an Komponenten, Applikation einer Betriebsstrategie zur Verteilung der VKM-Leistung notwendig, Motorgeräusch entkoppelt von Fahrgeschehen (Fahrgefühl/Fahrkomfort)
  4. Wie ist ein Leistungsverzweigtes Getriebe nach dem System des Toyota aufgebaut? Welcher Getriebetyp / Funktionalität wird auf diese Weise verwirklicht?
    • Verwirklichung eines elektrischen variablen Getriebes (CVT)
    • Aufbau über Planetengetriebe
    • Ein Elektromotor ist direkt mit dem Abtrieb verbunden (Hohlrad), Verbrennungsmotor mit Planetenträger und zweiter Elektromotor mit Sonnenrad verbunden. Durch Einstellung der Drehzahl des MG1 am Sonnenrad kann Drehzahl des Verbrennungsmotors frei eingestellt werden und dieser so auf einer Linie guten Wirkungsgrades im Kennfeld verfahren werden.
  5. Welche Energiespeicher eignen sich prinzipiell für den Hybridantrieb? Wie ist jeweils die Zellenspannung und wie sind die Speichermedien zu charakterisieren (Energiedichte, Tieftemperaturverhalten...)?
    • Blei Säure (2,0V)
    • Lithium-Ionen (3,6V)
    • Nickel-Metallhydrid (1,2V)

    Energiedichte: Li-Ion > NiMH > Pb (Lebensdauer analog, Kosten umgekehrt)
  6. Wie lautet die Formel für den Hybridisierungsgrad?
    H = P-elektrisch / (P_elektrisch + P_mechanisch)*100%

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