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Wärmesimulation zur Identifizierung der auftretenden Wärmeströme und Ableitung möglicher Optimierungsmaßnahmen zur Reduzierung des CO2 Ausstoßes und des Minderung des Kraftstoffverbrauchs.
Kategorie: Private Websites  Branche: Wissenschaft & Forschung
Agentur / Betreiber: Andreas Trittel-Schabacker
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30.07.2014 - Optimierung des Antriebsstrangs im KFZ
Die viel gepriesene Automobile-Antriebsstrangtechnologie von „Morgen“, stellt man sich in der Regel als ein noch nicht erfundenes Antriebsstrangsystem vor,
mit dem man vielleicht sogar fliegen kann und welche eine unendliche Reichweite besitzt. Dabei werden außergewöhnliche und
eigentlich nicht existierende Werkstoffe und so genannte „unerschöpfliche“ Energiequellen verwendet. Selbstverständlich muss auch
nicht „nachgetankt“ werden, welche Energieform auch immer in diesem System verwendet wird.

Die Enttäuschung ist jedoch groß, wenn festgestellt wird, dass es die Technologie so nicht gibt, oder wahrscheinlich nicht in den nächsten 50 Jahren.

Feststeht aber, und das ist nach unseren aktuellen Naturgesetzen noch sicher, das ein Antriebsstrang Verluste erzeugt. Diese Verluste werden jedoch nicht genutzt bzw. nicht ausreichend.
Wenn das Beispiel Verbrennungsmotor an dieser Stelle genannt werden darf, sind nach dem Wirkungsgrad zu urteilen die Verluste im schlechtesten Fall bei ca. 60 - 70% zu sehen.
Wo gehen die Verluste hin? Was passiert damit? Wo entstehen diese Verluste? Was ist die Ursache? Es gibt zu diesem Thema unzählige Fragen und gleichzeitig unzählig viele Themen und
Arbeiten die sich mit diesem Thema beschäftigen.
Natürlich muss festgestellt werden, dass ein Verbrennungsmotor im Verhältnis zum restlichen Antriebsstrang mit Kupplung, Getriebe evtl. Kardanwelle Hinterachse mit Differenzial und Räder einen
enorm niedrigen Wirkungsgrad besitz. Woraus dann auch der Ansatz der Hybrid bzw. der elektrisch fahrenden Fahrzeuge entwickelt wurden. In diesen Systemen werden Antriebe verwendet,
die einen erheblich höheren Wirkungsgrad gegenüber dem konventionellen Antriebsstrang besitzen und die einen, in Summe, geringeren Verbrauch ermöglichen. Bei all diesen Betrachtungen ist für
den Endbenutzer nur wichtig, so Kraftstoffgünstig wie möglich zu fahren und die gesetzlichen Bedingungen für den Abgasausstoß einzuhalten.
Durch die unterschiedlichen Angebote der einzelnen Fahrzeugfirmen an Antriebsstrangsystemen, ist der Markt vielfältig bestückt und jeder kann sich nach seinen Vorstellungen und Bedürfnissen
das „Richtige“ aussuchen.
In den letzten Jahren etablieren sich einige Unternehmen die sich mit alternativen Antriebssystemen beschäftigen und diese auch erfolgreich anbieten können. Im Vergleich zu den großen OEM`s
kann sich ein kleines Unternehmen keine oder nur bedingt Entwicklungsarbeit leisten, die sich mit der grundlegenden Optimierung der Antriebsstränge befasst. Gerade in Hinsicht der Verwendung
von elektrischen Maschinen in Verbindung durch Kupplungen mit einer Verbrennungsmaschine, ist die Wärmeentwicklung sehr groß und führt gerade bei der elektrischen Maschine zu Leistungsverlust
und damit einher zu mehr Verbrauch und schlechterer Co2-Bilanz.
Um ein solchen Antriebsstrang bzw. eine Antriebskomponenten zu optimieren, muss man das Verhalten und die Systemeigenschaften kennen. Gerade mit Blick auf die Wärmeentwicklung sind solche Systeme
sehr anfällig und beeinflussbar, was eine Systembetrachtung sehr komplex macht. Jedoch ist der größte Anteil der Verluste in diesen Systemen durch Abwärme zu beklagen. Diese Abwärme birgt aber auch
das größte Optimierungspotential. Wenn es gelingt die Wärmeentwicklung zu identifizieren und darzustellen, kann über eine Systemanalyse die Möglichkeit geschaffen werden, die Wärmeströme durch
Kanalisierung nutzbar zu machen oder eine Einflussnahme zu generieren.

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