Entwicklung eines Hybridsystems für LKW mit elektrifiziertem Trailer in einer durchgängigen Simulationsumgebung

Die Hybridisierung von Nutzfahrzeug-Antriebssträngen bietet das Potenzial, sowohl den Kraftstoffverbrauch und damit die CO2-Emissionen eines Fahrzeugs, als auch die Total Cost of Ownership (TCO) zu reduzieren. Ein Ansatz zur Hybridsierung des Antriebsstrangs zeigt das in diesem Beitrag vorgestellte Forschungsprojekt evTrailer, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. Kern des Konzepts ist die Elektrifizierung einer Achse eines Sattelaufliegers, wobei alle Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs (Elektromotoren, Traktionsbatterie, Leistungselektronik und Steuergeräte) an dem Trailer angebracht sind. Durch den Einsatz eines sensorisch beschichteten Zugsattelzapfens (Kingpin) entsteht mit dem evTrailer ein autarkes Hybrid-System, welches ohne Kommunikation zur konventionellen Zugmaschine betrieben werden kann. Durch entsprechende Dimensionierung der Antriebsstrangkomponenten und Optimierung der Betriebsstrategie kann mit dem System eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs um mehr als 20 % erreicht werden, welche das Potenzial zur Verringerung des CO2-Ausstoßes von 20 Tonnen pro Jahr und Fahrzeug bietet. Der Entwicklungsprozess dieses Hybrid-Antriebsstrangs erfolgt in einer durchgängigen Simulationsumgebung: Die Dimensionierung der Antriebsstrangkomponenten findet in einer Rückwärtssimulation statt, die die Berechnung einer Vielzahl von Konfigurationen in relativ kurzer Zeit ermöglicht. Im nächsten Schritt wird die Hybrid-Betriebsstrategie in einem Vorwärtssimulationsmodell entwickelt. Dieses Modell wird auch für die weiteren Entwicklungsschritte verwendet, wie beispielsweise die Untersuchung der Einflüsse auf das Abgasnachbehandlungssystem am Engine-in-the-Loop (EiL) Prüfstand oder den Aufbau eines Demonstratorfahrzeugs. Diese durchgängige Simulationsumgebung ist Gegenstand dieses Beitrags