Bewertungsmethodik von Antriebstopologien elektrischer mobiler Arbeitsmaschinen

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In dem Forschungsprojekt "Bewertungsmethodik von Antriebstopologien elektrischer mobiler Arbeitsmaschinen" wird eine Methodik erarbeitet und umgesetzt, anhand derer automatisiert Systemsynthesen elektrifizierter mobiler Arbeitsmaschinen durchgeführt werden. So werden die Systeme hinsichtlich Wirkungsgrade, Emissionsbilanzen und Kosten optimiert.

 
Nutzen Vorgehen

Optmierte Systemdesigns für mobile Arbeitsmaschinen

Erarbeitung der Methodik
Frühzeitige Abschätzungen von Wirtschaftlichkeit, Emissionsbilanzen und Energieverbräuche Erstellung einer Datenbasis
Effiziente und kostengünstige Antriebssysteme Umsetzung der automatisierten Systemsynthese
Validierung anhand von Referenzszenarien

Kontakt

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+49 241 80 47724

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Projektübersicht

Durch die Integration elektrischer Antriebe in mobile Arbeitsmaschinen können vom Stand der Technik abweichende Antriebstopologien genutzt werden, um Kosten, Energieverbräuche und/oder Emissionszahlen zu reduzieren. In der Regel weisen die Hersteller jedoch eine unzureichende Erfahrung mit vielen dieser Konzepte auf und können deren Potential für die jeweilige Applikation nicht ohne weiteres abschätzen.

Das Ziel des Projekts ist es daher, eine Methodik zu entwickeln, anhand derer Hersteller ohne Modellierungsaufwand und ohne praktische Versuche mögliche Antriebskonzepte für den jeweiligen speziellen Anwendungsfall gegenüberstellen können. Mit dieser Methodik ist es möglich, für frei wählbare Arbeitsmaschinen die Veränderung der Investitions- und Betriebskosten, des Leistungsverbrauchs und der Emissionsbilanz durch eine Anpassung der Antriebstopologie zu beurteilen.

 

Methodik

Schaubild der Methodik Urheberrecht: © ifas

Die Methodik selbst verwendet einfach zu bestimmende Eckdaten der Applikation, wie beispielsweise Maximalgeschwindigkeiten und -drücke, finanzielle Randbedingungen oder auch Arbeitsvorgänge. Die Eckdaten werden in der Methodik zunächst nach verschiedenen Gesichtspunkten klassifiziert. Auch ist es für den Anwender möglich Lastzyklen in das Software-Tool einzugeben, die automatisiert statistisch verarbeitet und die Arbeitsvorgänge zum Beispiel entsprechend der Auslastung und der parallel aktiven Verbraucher klassifiziert werden.

Als nächster Schritt werden diese verarbeiteten Daten möglichen Antriebskonzepten gegenübergestellt. Im Rahmen des Projekts werden dazu bereits weit verbreitete Antriebskonzepte in die Methodik eingearbeitet, aber auch neue Konzepte können weiter integriert werden. Die Methodik schließt mit einem Vergleich ab, anhand dessen der Einfluss auf die Kosten, Energieverbräuche und Emissionen in Herstellung und Betrieb bewertet wird.

Zur Auslegung der verschiedenen Antriebstrangkonzepte werden neben den elektrischen und hydraulischen Rahmenbedingungen auch thermische Aspekte des elektrischen Antriebssystems berücksichtigt. Die thermische Betrachtung ist unter anderem dafür notwendig, dass die Batterie und das Kühlsystem entsprechend ausgelegt und Auswirkungen auf den Wirkungsgrad von elektrischen Antrieben und Speichern mit einbezogen werden können.

Neben der Erarbeitung der Methodik steht deren Validierung im Fokus des Projekts. Dazu wird für verschiedene mobile Arbeitsmaschinen sowohl eine Bewertung anhand der vorgestellten Methodik, als auch mittels detaillierter simulativer Studien durchgeführt. Zur Evaluation werden die Ergebnisse beider Möglichkeiten gegenübergestellt und diskutiert.

 

Danksagung

Das Projekt wird vom Förderverein MOMBIMA e.V. finanziert.

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