Konzeptionierung eines ganzheitlichen Thermomanagementsystems für ein Plug-in Hybrid Electric Vehicle (PHEV)

Von:

Michael Conin

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Der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren, Abgasnachbehandlungssystemen und elektrischen Antriebssystemen weist eine hohe Sensitivität gegenüber der jeweiligen Systemtemperatur auf. Eine optimale thermische Konditionierung dieser Systeme ermöglicht einen effizienten und emissionsarmen. Diese Dissertation trägt zur Integration des Antriebssystems und des Thermalkreislaufsystems zu einem Energiemanagementsystem eines Diesel-Hybridfahrzeugs bei. Für die Integration bedarf es eines Thermomanagementsystems, das eine bestmögliche thermische Konditionierung der Antriebskomponenten und des Abgasnachbehandlungssystems adressiert. Die Zielsetzung dieser Arbeit ist daher die Konzeptionierung eines ganzheitlichen Thermomanagementsystems, das sich aus einem hochintegrierten Thermalkreislaufsystem und einem innovativen Dieselabgasnachbehandlungssystem zusammensetzt. Das hochintegrierte Thermalkreislaufsystem ermöglicht durch eine direkte Verbindung der Teilthermalkreisläufe des Verbrennungsmotors, der E-Maschinen und der Leistungselektronik sowie der Batterie einen situationsbasierten Transfer von Wärmeströmen zwischen den Antriebssystemen zur thermischen Konditionierung. Im Rahmen des Thermomanagementsystems des PHEV wird zusätzlich ein Abgasnachbehandlungssystem gestaltet, das unmittelbar nach einem Motorstart sehr hohe Schadstoffkonvertierungen erreicht. Die speziell beim Dieselmotor herausfordernde Stickoxidminderung wird durch die Positionierung eines SCR-Systems vor dem Abgasturbolader adressiert. Das erhöhte Temperaturniveau vor dem Turbolader führt zu einem schnelleren Erwärmen des Systems im Vergleich zu einem konventionellen Abgasnachbehandlungssystem. Damit adressiert das System den Zielkonflikt von CO2 und Zero-Impact-Emission.