MOBIMA LEHRSTUHL FÜR MOBILE ARBEITSMASCHINEN

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1 Hybridantriebe Ein realistischer Vergleich der Systeme Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Universität Karlsruhe (TH)

2 Karlsruhe Institute of Technologie, KIT Forschungszentrum Universität Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 2

3 Einbindung in die Exzellenzinitiative Zentren und Schwerpunkte Kompetenzbereiche Energie Adaptive vernetzte Systeme Nano- und mikroskalige Forschung und Technologie Elementarteilchen- und Astroteilchenphysik Neue und angewandte Materialien Mobilitätssysteme Klima und Umwelt Optik und Photonik IFF MA INSTITUT FÜR FAHRZEUGTECHNIK UND MOBILE ARBEITSMASCHINEN LFF LEHRSTUHL FÜR FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 3

4 Mobima Antriebsstrang Steuerungstechnik Simulation Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 4

5 Definition Hybrid Internet: Duden: Hybridantrieb Die am weitesten verbreitete Hybridvariante ist die Kombination aus Verbrennungsmotor (also Diesel oder Benziner) als Hauptenergiequelle und elektrischer Maschine mit einem elektrischen Speicher in Form einer Batterie, Brennstoffzelle oder SuperCaps. ( => zusätzliche(r) Elektromotor(en) + elektrischer Speicher (i.d.r. Batterie oder Kondensator) aus Verschiedenartigem zusammengesetzt, von zweierlei Herkunft (6. Auflage) => System, das aus mindestens zwei Quellen gespeist wird Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 5

6 Bedeutung Lebensdauer Kraftstoffverbrauch (spezifisch) Kraftstoffverbrauch (absolut) Pkw km 10 / 100 km Mobile Arbeitsmaschine h 20 / h Ersparnis bei 10 % Verbrauchsminderung * * * Verhältnis 1:10 auch bei Winger, Tagung Hybridantriebe 2007, Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 6

7 Inhalt Aktuelle Hybridsysteme Technische Randbedingungen Vergleichsbasis Zusammenfassung Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 7

8 Radlader Downsizing Verbrennungsmotor: Boost-Betrieb: Energieeinsparung: 47 kw -> 36,9 kw 10 kw elektrische Nennleistung 30 kw elektrische Spitzenleistung Start / Stopp Downsizing Energierückgewinnung Systemanpassung Quelle: Fa. Atlas Weyhausen und Fa. Deutz Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 8

9 Müllsammelfahrzeug Quelle: Fa. BoschRexroth, Tagung Hybridantriebe 2007, Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 9

10 Stapler Quelle: Fa. Still, Tagung Hybridantriebe 2007, Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 10

11 PKW Quelle: Fa. Innas B.V. Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 11

12 Inhalt Aktuelle Hybridsysteme Technische Randbedingungen Vergleichsbasis Zusammenfassung Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 12

13 Ragone Diagramm Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 13

14 Verbrauchskennfeld VKM Kennlinie geringsten Verbrauchs Drehmoment Linien konstanten spezifischen Kraftstoffverbrauchs Leistungshyperbel (Linie konstanter Leistung) Drehzahl Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 14

15 Inhalt Aktuelle Hybridsysteme Technische Randbedingungen Vergleichsbasis Zusammenfassung Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 15

16 Beispiel Hydrid Quelle: Fa. Innas B.V. Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 16

17 Hybridprojekt Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 17

18 Antriebsstrangvarianten elektrisch hydraulisch Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 18

19 Zyklus kurzes Ladespiel langes Ladespiel Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 19

20 Simulationsmodell Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 20

21 Ergebnisse Rollwiderstandsbeiwert Konventionell Micro-Hybrid Mild-Hybrid Full-Hybrid P_nv = 2 kw P_arbeit = 10 kw Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 21

22 Zusammenfassung Nutzen Vergleichsbasis Kennlinie geringsten Verbrauchs Drehmoment Linien konstanten spezifischen Kraftstoffverbrauchs Leistungshyperbel (Linie konstanter Leistung) Drehzahl Zyklus Speichertechnologie Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer Institut für Fahrzeugtechnik und mobile Arbeitsmaschinen Seite 22