Automatisierte Systemsynthese elektrifizierter mobiler Arbeitsmaschinen

Von:

Andreas Peter Opgenoorth

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Die Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen erfordert ein grundlegendes Überdenken der Antriebssysteme von Elektrik über Mechanik bis zur Hydraulik. Obwohl in den letzten Jahrzehnten zahlreiche neue Antriebssysteme und Komponenten entwickelt wurden, finden sich in aktuellen Produkten nur begrenzt Fortschritte. Ein wesentlicher Grund ist der hohe Entwicklungsaufwand bei gleichzeitig geringen Stückzahlen. Zur Verbesserung der Systeme und Reduzierung des Entwicklungsaufwands wird eine unterstützende Methodik entwickelt. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Erstellung dieser Methodik sowie der einheitlichen Definition von Schnittstellen und Subsystemen. Sie deckt alle wesentlichen Komponenten des Antriebsstrangs ab und ist speziell für Bau-, Land- und Forstmaschinen ausgelegt. Es wird ein Auslegungs- und Bewertungsprozess beschrieben, der aus Maschinenanforderungen automatisiert Antriebskonfigurationen erzeugt und diese anhand verschiedener Faktoren bewertet. Die Methodik wird in eine MATLAB-Umgebung integriert. Neben der funktionalen Evaluierung werden ressourceneffiziente Simulationsprinzipien diskutiert. Die Teilsysteme werden detailliert betrachtet und die verwendeten Komponenten umfassend beschrieben. Eine abschließende Bewertung zeigt, dass sich die Rechenzeit für den Gesamtentwurf auf wenige Minuten reduziert. Eine Korrelationsanalyse identifiziert kosten- und energieeffiziente Systemkonfigurationen. Dabei wird deutlich, dass nicht einzelne Komponenten entscheidend sind, sondern deren Zusammenspiel und dass nahezu alle Komponenten applikationsabhängig durch passende Kombinationen einen hohen Nutzwert erreichen können.