Erstellung und Optimierung einer Hybrid-Betriebsstrategie von Non-Road-Arbeitsmaschinen mittels Simulation und Prüfstandsmessung

Diese Masterarbeit ist im Rahmen eines FFG geförderten Forschungsprojekts mit Partnern aus der Wirtschaft an der TU Graz entstanden. Der Schwerpunkt des Forschungsvorhabens liegt in der Darstellung eines elektrischen Parallel-Hybridantriebs für Non-Road-Anwendungen. Die Ziele des Projekts sind die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs bzw. CO2-Ausstoßes unter kundenrenlevanten Einsatzprofilen sowie die Aufwandsreduzierung der Abgasnachbehandlung unter Einhaltung der gesetzlichen Rahmenbedingungen. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung und Optimierung einer Hybrid-Betriebsstrategie für das Parallel-Hybrid-Antriebskonzept mit Hilfe von Simulation und Prüfstandsuntersuchungen. Der wesentliche Umfang der Arbeit liegt in der Vorgehensweise bei der Entwicklung der Betriebsstrategie sowie in der Untersuchung dieser auf Basis verschiedener real gemessener Arbeitszyklen am Motorenprüfstand. Der untersuchte Hybridantrieb besteht aus einem 6-Zylinder-Reihen Dieselmotor, der in einem Radlader der Leistungsklasse 215 kW Verwendung findet, und einer elektrischen Motor/Generator-Einheit. Die Messdaten der Arbeitszyklen stammen aus Feldversuchen und wurden im Vorfeld vom Maschinenhersteller bereitgestellt. Überdies hinaus wird das verwendete Simulationsmodell des Antriebs sowie das im Zuge der Arbeit erstellte Modell der Abgasanlage vorgestellt und anhand von Messdaten validiert. Die gewonnenen Ergebnisse aus den Untersuchungen sollen das mögliche Potential einer Hybridisierung von Arbeitsmaschinen hinsichtlich Verbrauch und Emissionen aufzeigen.