Energieeffiziente Antriebstechnologien: Hybridisierung – Downsizing – Software und IT

261 Pages·2013·13.761 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp (auth.), Wolfgang Siebenpfeiffer (eds.)

ATZ / MTZ-Fachbuch
Die komplexe Technik heutiger Kraftfahrzeuge und Motoren macht einen immer größer
werdenden Fundus an Informationen notwendig, um die Funktion und die Arbeitsweise
von Komponenten oder Systemen zu verstehen. Den raschen und sicheren Zugriff auf diese
Informationen bietet die regelmäßig aktualisierte Reihe ATZ/MTZ-Fachbuch, welche die
zum Verständ nis erforderlichen Grundlagen, Daten und Erklärungen anschaulich, systema-
tisch und anwendungsorientiert zusammenstellt.
Die Reihe wendet sich an Fahrzeug- und Motoreningenieure sowie Stud ierende, die Nach-
schlagebedarf haben und im Zusammenhang Fragestellungen ihres Arbeitsfeldes verstehen
müssen und an Professoren und Do zenten an Universitäten und Hochschulen mit Schwer-
punkt Kraftfahr zeug- und Motorentechnik. Sie liefert gleichzeitig das theoretische Rüstzeug
für das Verständnis wie auch die Anwendungen, wie sie für Gutachter, Forscher und
E ntwicklungsingenieure in der Automobil- und Zulieferindust rie sowie bei Dienstleistern
benötigt werden.
Wolfgang Siebenpfeiffer (Hrsg.)
Energieeffiziente
Antriebstechnologien
Hybridisierung – Downsizing –
Software und IT
Mit 238 Abbildungen und 16 Tabellen
Herausgeber
Wolfgang Siebenpfeiffer
Stuttgart, Deutschland
ISBN 978-3-658-00789-8 ISBN 978-3-658-00790-4 (eBook)
DOI 10.1007/ 978-3-658-00790-4
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V
Vorwort
Die Fahrzeug- und Motorenentwicklung hat in der den Fokus und werden durch Ökobilanzen betrachtet.
zweiten Dekade dieses Jahrhunderts infolge gesetz- Der Einfluss der Elektronik auf die Komponenten- und
lich verordneter CO-Senkungsmaßnahmen bisher Gesamtfahrzeugentwicklung hat stark zugenommen.
2
ungewöhnliche Fortschritte erreicht. Daher sieht es Umso mehr ist der Umgang mit der Komplexität der
der Verlag Springer Vieweg als seine Pflicht an, die in einzelnen Systeme derzeit und zukünftig eine große
den Fachmedien ATZ Automobiltechnische Zeit- Herausforderung.
schrift, MTZ Motortechnische Zeitschrift und ATZ- Wer sich ein Bild über die Entwicklungstrends für die
elektronik aktuell dokumentierten Forschungs- und Mobilität auf unseren Straßen verschaffen möchte,
Entwicklungsarbeiten mit diesem ATZ/MTZ-Fach- der wird aus der Lektüre dieses ATZ/MTZ-Fachbuches
buch einem größeren und interessierten Publikum in vielfachen Nutzen ziehen können. Eine weltweit
einer Auswahl vorzustellen. steigende Nachfrage nach angemessenen Mobilitäts-
Mit dieser fundierten Übersicht erhalten Sie einen lösungen wird den Wettbewerb unter den Antriebs-
Einblick in alle Teilgebiete des Kraftfahrzeugbaus, die systemen weiter anheizen. Eine Antwort auf die
einen entscheidenden Einfluss auf die Reduzierung Frage, welche Systeme sich durchsetzen und wie die
des Energieverbrauchs ausüben und damit zur Sen- Zukunft des Verkehrs aussehen könnte, wird Ihnen
kung der CO-Emissionen beitragen. Schwerpunkte jedenfalls nach der Betrachtung der Inhalte dieses
2
bilden neue Fahrzeug- und Motorisierungskonzepte Fachbuchs nicht mehr schwerfallen.
mit dem Ziel, durch intelligenten Leichtbau und effi-
zientere Verbrennungsmotoren weitere Potenziale zu Stuttgart, Dezember 2012
nutzen. Alternative Antriebssysteme, wie Hybrid- und Wolfgang Siebenpfeiffer
batterieelektrische Antriebe, kommen zunehmend in
VI
Autorenverzeichnis
„Bilanzen müssen vergleichbar werden“ Dipl.-Ing. René Göbbels
Interview mit Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Geschäfts-
Prof. Dr.-Ing. Markus Lienkamp bereich Karosserie des Instituts für Kraftfahrzeuge
hat die Leitung des Lehrstuhls für Fahrzeugtechnik (ika) der RWTH Aachen University.
an der TU München. Zudem leitet er dort das
Wissenschaftsz entrum Elektromobilität. Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Roland Wohlecker
Prof. Lienkamp ist wissenschaftlicher Berater des ist Teamleiter Strukturanalyse und Benchmarking
TUM-Create-Forschungsprojekts „Electromobility der Forschungs gesellschaft Kraftfahrwesen mbH
in Megacities“ in Singapur. Aachen (fka) in Aachen.
Interview: Stefan Schlott
Fotos: Matthias Haslauer
Entwicklung eines heckgetriebenen
800-V-Elektrofahrzeugs
Das Lebenszyklus-Konzept von Volkswagen Dr.-Ing. Armin Engstle
Dr. Jens Warsen ist Principal Engineer im Bereich Elektromobilität
ist zuständig für Umweltbilanzen und Umwelt- der AVL Software and Functions in Regensburg.
prädikate in der Abteilung Umwelt Produkt der
Volkswagen-Konzernforschung in Wolfsburg. Dipl.-Ing. Mathias Deiml
ist Leiter der Entwicklung VCU und E-Motor
Dr. Stephan Krinke Controls bei der AVL Software and Functions
ist Leiter der Abteilung Umwelt Produkt bei der in Regensburg.
Volkswagen-Konzernforschung in Wolfsburg.
Dipl.-Ing. Martin Schlecker
ist Principal Engineer im Bereich Elektromobilität
Energie- und Nachhaltigkeits aspekte von der AVL Software and Functions in Regensburg.
Antrieben
Dr. Willibald Prestl Dipl.-Ing. Anton Angermaier
ist Teamleiter Energie für nachhaltige Mobilität im ist Segmentleiter des Bereichs Elektromobilität bei
Arbeitsgebiet Effiziente Dynamik bei der BMW AG der AVL Software and Functions in Regensburg.
in München.
Dr. Volkmar Wagner Entwicklung eines CFK-Leichtbau rads mit
ist Teamleiter Nachhaltigkeit im Arbeitsgebiet integriertem Elektromotor
Nachhaltigkeit, Werkstoffe und Betriebsfestigkeit Dipl.-Ing. Nicole Schweizer
bei der BMW AG in München. ist wissenschaftliche Mitarbeiterin im Kompetenz-
center Betriebsfester Leichtbau des Fraunhofer LBF
in Darmstadt.
Benchmarking des Elektrofahrzeugs
Mitsubishi i-MiEV Dipl.-Ing. Andreas Giessl
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein war wissenschaftlicher Mitarbeiter im Kompetenz-
ist Leiter des Instituts für K raftfahrzeuge (ika) center Betriebsfester Leichtbau des Fraunhofer
der RWTH A achen University. LBF in Darmstadt und arbeitet jetzt bei Kayser
Automotive Systems in Einbeck.
Autorenverzeichnis VII
Dipl.-Ing. Oliver Schwarzhaupt Kann man mit dem Luftwiders tandsb eiwert die
ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Kompetenz- Batteriekosten senken?
center Betriebsfester Leichtbau des Fraunhofer LBF Prof. Dr.-Ing. Jochen Wiedemann
in Darmstadt. ist Mitglied des Vorstands des Forschungsinstitut
FKFS und leitet den Lehrstuhl Kraftfahrwesen des
Instituts für Verbrennungsmotoren und Kraftfahr-
Elektrisches Hybridgetriebe für vielerlei wesen (IVK) an der Universität Stuttgart.
Anwendungen
Dr.-Ing. Heinz Schäfer Dipl.-Ing. Andreas Wiesebrock
ist Geschäftsführer von Hofer Electronic Drive ist wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich
Systems in W ürzburg. Fahrzeugtechnik und Fahrdynamik am IVK der
Universität Stuttgart.
Das Siebengang-Mild-Hybrid-Getriebe Henrik Heidorn
7HDT500 ist wissenschaftliche Hilfskraft am IVK der
Dr.-Ing. Ingo Steinberg Universität Stuttgart.
ist Plattform-Direktor für Doppelkupplungsgetriebe
bei Getrag Ford Transmissions in Köln.
Elektrisch angetriebener Minibus für den ÖPNV
Dipl.-Ing. Erik Müller Dipl.-Ing. Felix Töpler
ist Senior-Manager Doppelkupplungsgetriebe bei ist wissenschaftlicher Angestellter im Geschäfts-
Getrag Ford Transmissions in Köln. bereich Antrieb am Institut für Kraftfahrzeuge der
RWTH Aachen.
Dipl.-Ing. Peter Dahl
ist Senior-Manager Konstruktion bei Getrag Ford Univ.-Prof. Dr.-Ing. Lutz Eckstein
Transmissions in Köln. ist Leiter des Instituts für K raftfahrzeuge der
RWTH Aachen.
Optimiertes Klimaanlagensystem Dipl.-Ing. Gerrit Geulen
für erhöhte Reichweite von Elektrofahrzeugen ist wissenschaftlicher Angestellter im Geschäfts-
Changwon Lee bereich Elektronik am Institut für Kraftfahrzeuge
ist leitender Forschungsingenieur und Bauteil- der RWTH Aachen.
manager im Bereich Thermal Management Systems
bei Hyundai Motor Company in Seoul (Korea). Dipl.-Ing. Jérôme Homann
ist wissenschaftlicher Angestellter und Teamleiter
Jungho Kwon Konstruktion und P rototyping Antrieb bei der
ist Forschungsingenieur im Bereich Thermal fka Forschungs gesellschaft Kraftfahrwesen
Management Systems bei Hyundai Motor Company Aachen mbH.
in Seoul (Korea).
Youngrok Lee Energiemanagement für Nutzfahr zeuge der
ist Forschungsingenieur im Bereich Thermal nächsten Generation
Management Systems bei Hyundai Motor Company Tobias Töpfer, M. Sc.
in Seoul (Korea). ist Entwicklungsingenieur im Fachbereich Nutz-
fahrzeuge mit dem Schwerpunkt Gesamtsysteme/
Jaehyun Park Alternative Antriebe bei der IAV GmbH in Berlin.
ist Forschungsingenieur im Bereich Thermal
Management Systems bei Hyundai Motor Company
in Seoul (Korea).
VIII Energieeffiziente Antriebstechnologien
Dr.-Ing. Lars Henning 2,0-l-Biturbo-Dieselmotor von Opel
ist Entwicklungsingenieur im Fachbereich Diesel- mit Zweistufen-Ladeluftkühlung
entwicklung mit dem Schwerpunkt Antriebs- Dr.-Ing. Jens Wartha
management bei der IAV GmbH in Berlin. ist Chefingenieur und Projektleiter 2,0-l-Dieselmotor
bei GM Powertrain Europe in Turin (Italien).
Dr.-Ing. Peter Eckert
ist Teamleiter für Thermodynamik/Analytik im Dr. Fredrik Westin
Fachbereich Nutzfahrzeuge bei der IAV GmbH in ist Senior-Freigabeingenieur für zweistufige Turbo-
Berlin. lader bei GM Powertrain Europe in Turin (Italien).
Dr.-Ing. Jörn Seebode Dipl.-Ing. (FH) Alexander Leu
ist Abteilungsleiter für Gesamtsysteme/Thermo- ist Gruppenleiter Verbrennungs kalibrierung bei
dynamik im Fachbereich Nutzfahrzeuge bei der der Adam Opel AG in Rüsselsheim.
IAV GmbH in Berlin.
Ing. Mirco de Marco
ist Systemingenieur 2,0-l-Dieselmotor bei
Batteriepackage des E-Scooter-Konzepts GM Powertrain Europe in Turin (Italien).
von BMW Motorrad
Dr. Christian Ebner
ist Fahrzeugprojektleiter im Bereich urbane Der neue 1,1-l-Dreizylinder-Dieselmotor
Mobilität bei BMW Motorrad in München. von Hyundai
Kyung Won Lee
Kaspar Danzer ist Teilemanager für Pkw-Diesel motoren im
ist Baureihenleiter im Bereich urbane Mobilität Engineering-Design-Team bei der Hyundai
bei BMW Motorrad in München. Motor Company in Seoul (Südkorea).
Christoph Platz Kyoung Ik Jang
ist Ingenieur für neue Fahrzeugk onzepte bei ist Senior-Entwicklungsingenieur für Pkw-Diesel-
BMW Motorrad in München. motoren im Engineering-Design-Team, bei der
Hyundai Motor Company in Seoul (Südkorea).
Dreizylinder-Ottomotor Jeong Jun Lee
mit Direkt einspritzung und Turboaufladung ist Senior-Entwicklungsingenieur für Pkw-Diesel-
Rainer Friedfeldt motoren im Motortest-Team bei der Hyundai Motor
ist Leiter Motorenarchitekturen im Bereich Company in Seoul (Südkorea).
Powertrain Research und Advanced bei der
Ford-Werke GmbH in Köln. Dong Han Hur
ist Entwicklungsingenieur für Pkw-Dieselmotoren
Thomas Zenner im Motor test-Team bei der Hyundai Motor Company
ist Leiter Dreizylinder-Eco-Boost-Motorsysteme und in Seoul (Südkorea).
-integration bei der Ford-Werke GmbH in Köln.
Roland Ernst Der 1,4-L-TSI-Ottomotor mit
ist Chief Program Engineer Dreizylinder- Zylinderabschaltung
Otto motoren bei der Ford-Werke GmbH in Dr.-Ing. Hermann Middendorf
Dagenham (Großbritannien). ist Leiter der Entwicklung EA111 O ttomotoren bei
der Volkswagen AG in Wolfsburg.
Andrew Fraser
ist Manager Entwicklung Otto motoren bei der
Ford Motor Company in Dunton (Großbritannien).
Autorenverzeichnis IX
Dr.-Ing. Jörg Theobald Dipl.-Ing. Frederic Lauer
ist Leiter der Vorentwicklung Ottomotoren bei der ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Volkswagen AG in Wolfsburg. Lehrstuhl für Verbrennungskraftm aschinen
der TU Kaiserslautern.
Dipl.-Ing. Leonhard Lang
ist Versuchsingenieur in der A pplikation EA111 Dipl.-Ing. Stephan Schmitt
Ottomotoren bei der Volkswagen AG in Wolfsburg. war Wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen
Dipl.-Met. Kai Hartel der TU Kaiserslautern.
ist Projektleiter für das Zylindera bschalt-Modul
im Geschäftsfeld Komponente Motor bei der Prof. Dr.-Ing Ulrich Spicher
Volks wagen AG in Salzgitter. ist Leiter des Instituts für Kolbenm aschinen am
Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Elektrifizierung eines Downsizing-Ottomotors
mit Aufladung Grenzpotenziale der CO -Emissionen
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Jason King von Ottomotoren
ist Chief Engineer Gasoline Engines and Hyboost Teil 2: Entwicklung der Brennverfahren
bei Ricardo in Shoreham-by-Sea (Großbritannien). Prof. Dr.-Ing. Rudolf Flierl
ist Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungs-
Andrew Fraser kraftmaschinen der TU Kaiserslautern.
ist Manager Gasoline Powertrain Development
bei Ford in Dunton (Großbritannien). Dipl.-Ing. Frederic Lauer
ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am
Guy Morris Lehrstuhl für Verbrennungs kraftmaschinen
ist Director Engineering and Chief Technical der TU Kaiserslautern.
Officer bei Controlled Power Technologies in
Laindon (Großbritannien). Dipl.-Ing. Stephan Schmitt
war Wissenschaftlicher Mitarbeiter am
David Durrieu Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen
ist Director Innovations bei Valeo Powertrain der TU Kaiserslautern.
Systems in Cergy-Pontoise (Frankreich).
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Spicher
ist Leiter des Instituts für Kolbenmaschinen am
Neue gießereitechnische Entwicklungen Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
für Zylinderköpfe
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stefan Scharf
ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand Mittelschwerer Nfz-Motor von Mercedes- Benz
am Institut für F ertigungstechnik und Qualitäts- Teil 1: Motor- und Abgasreinigungskonzept
sicherung der Otto-von-Guericke-Universität Dr.-Ing. Hans-Otto Herrmann
Magdeburg. ist Bereichsleiter Entwicklung Medium-Duty-
Motoren und Abgasnachbehandlungssysteme
bei der Daimler AG in Stuttgart.
Grenzpotenziale der CO -Emissionen
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von Ottomotoren Dipl.-Ing. (BA) Börge Nielsen
Teil 1: Mechanische Verfahren ist Abteilungsleiter Mechanik er probung OM 93x
Prof. Dr.-Ing Rudolf Flierl und war Entwicklungsprojektleiter für die neue
ist Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungs- Baureihe bei der Daimler AG in Stuttgart.
kraftmaschinen der TU Kaiserslautern.