Mark Fochler
Klasse: FOS-T
Datum: 06.05.2011
Bremsenergierückgewinnung
Mark Fochler
Klasse: FOS-T
Datum: 06.05.2011
Inhaltsverzeichnis
1. Die Emissionen
6. Zwei Konzepte
2. Ein Problem
7. Vorteile der Rekuperation
3. Ein Lösungsansatz?
8. Wie viel Kraftstoff benötigt der
Generator?
4. Die Idee
5. Rekuperation beim Kfz
9. Lösung
10. Warum verbraucht ein Fahrzeug
ohne Rekuperation mehr?
Mark Fochler
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Datum: 06.05.2011
Inhaltsverzeichnis
11. Der Widerstand
16. Das Batteriemanagement
12. Film Varta AG
17. Der Batteriesensor/ Steuergerät
13. Bestandteile eines
18. Schaltplan des BMM
Rekuperations- systems
14. Vernetzung des Systems
15. CAN-Datenbus
19. Batterie mit AGM-Technologie
20. Intelligente Generatorregelung
Mark Fochler
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Inhaltsverzeichnis
21. IGR Übersicht
22. Laderegelung
23. Multifunktionsregler
24. Zusammenfassung als Lückentext
25. Ende der Präsentation und die Quellenangaben
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Die Emissionen
Quelle:focus.de
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Ein Problem
Ein Kfz hat einen nur sehr geringen Wirkungsgrad.
Der thermische Wirkungsgrad eines
Otto-Motors liegt bei nur ca. 35%.
Dieser Wirkungsgrad wird im Anschluss
dann nochmals durch 7%
Reibungsverluste gemindert.
Man spricht hier vom
dem mechanischen Wirkungsgrad.
Die hohen Verluste haben einen
hohen, unnötigen
Kraftstoffverbrauch zur Folge!
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Ein Lösungsansatz?
Man verringert die Widerstände
beim Kfz, indem man die Zeit wo
sie auftreten verkürzt
bzw. entfallen lässt.
Dies soll beim
elektrischen Widerstand im
Generator geschehen.
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Die Idee
Der Generator und die
Kühlmittelpumpe eines Kfz
werden angetrieben, sobald der
Motor läuft.
Die beiden Aggregate laufen
ununterbrochen mit!
Es wäre sinnvoll die Pumpe und
den Generator nur an der
Bewegungsenergie des Motors
teilnehmen zulassen,
wenn sie denn auch benötigt
werden.
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Rekuperation beim Kfz
Es handelt sich um ein System bei einem Kfz,
welches in der Lage ist, anhand von aufgenommenen
Eingangsgrößen eine Regelung vorzunehmen.
,
Diese Regelung bezieht sich auf die
Verzögerungsphasen des Fahrzeuges
und kann die „Bremsung“ nutzen, um Energie
in Form von elektrischen Strom zurückzugewinnen.
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Zwei Konzepte
1.

Bei konventionellen Ver-
brennungsmotoren.
2.

Beim Hybridsystem.

Energie wird zurück-
gewonnen.

Energie wird geschont.


Ladezustand der Batterie
wird überwacht und ggf.
geladen.
Energie kann in einen
Zwischenspeicher bzw.
Akku transferiert werden.
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Vorteile der Rekuperation

Geringerer Kraftstoffverbrauch(3%), weniger CO2

Mehr Antriebskraft beim Beschleunigen

Motorbremsfunktion, dadurch weniger Verschleiß von
Getriebe; weniger Verschleiß der Bremsbeläge
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Wie viel Kraftstoff benötigt der Generator?
Es soll der Kraftstoffverbrauch auf 100km errechnet werden, der
durch den Generator entsteht.
Geg: U = 12V ; I = 65A; η = 0,9
Ges: W in kWh / l
P in kW · 1h = Arbeit in kWh
Hinweis: 1l / 100km ≙ 10kWh/ 100km
PGenerator= U· I ·√3
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Lösung
Paufgenommen = 1351W/ 0,9
Paufgenommen = 1501W
W= 1,501kW · 1 h
W= 1,501kWh
1,501kWh = 0,1501l
Schlusssatz:
Durch den Generator wird
auf einer Strecke von
100km ca. 150ml mehr
verbraucht, unter
Vernachlässigung der
Reibungsverluste!
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Warum verbraucht ein Fahrzeug ohne
ohne Rekuperation mehr?
Durch den dauerhaften Antrieb
des Generators muss der Motor den
Widerstand (das Magnetfeld) überwinden
und gibt damit einen Teil
seiner Leistung ab.
Dies hat einen höheren Kraftstoffverbrauch
zur Folge.
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Der Widerstand
Der Widerstand ist das Resultat von
verschiedenen Verlusten.

Reibungsverluste( Kollektor, Schleifringe)

Wicklungsverluste( Wirbelstromverluste)

Magnetisierungsverluste( entstehende Wärme durch
ständiges Ummagnetisieren).
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Bestandteile eines Rekuperationssystem

Motormanagement;
Motorsteuergerät mit integrierter Generatorregelung und
E-Gaspedal mit Schuberkennung

Batteriemanagement;
Batteriesensor mit integriertem Steuergerät und einer
speziellen AGM-Batterie

Multifunktionsregler ;
am Generator mit Anbindung zum Can-Bus.
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Vernetzung des Systems

Der Datentransfer bei der Rekuperation verläuft mit dem
CAN-BUS System.

CAN bedeutet Controller Area Network

Es besteht aus zwei Datenleitungen(CAN-High; CAN-Low)

Funktioniert nach dem Master-Slave Prinzip

Es werden weniger Kabelstränge und Sensoren benötigt.
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CAN-Datenbus
Quelle: kfz-tech.de
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Das Batteriemanagement
Während der Fahrt laufende Kontrolle der Batteriespannung und Ladeaktivität.
Bei Bedarf erhöht das System die
Leerlaufdrehzahl geringfügig um die Leistung
des Ladegenerators zu erhöhen.
In extremen Fällen werden kurzzeitig besonders
verbrauchsintensive Komponenten deaktiviert.
Der Komfort leidet darunter nicht.
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Der Batteriesensor/ Steuergerät



wird am Minuspol befestigt.
Permanente Bewertung des
aktuellen Ladezustands.
Analysiert vollgende Werte:
Batteriespannung, -strom und temperatur.


überprüft auch den
Ruhestrom
Steuergerät integriert
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Schaltplan des BMM
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Batterie mit AGM-Technologie

AGM bedeutet Absorbent Glass Mat

Elekrolyt ist in einem Vlies aus Glasfasern gebunden

höhere Zyklenfestigkeit im Vergleich zu traditionellen Batterien.

der Verlust des aktiven Materials wird so weit wie
möglich reduziert.
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Intelligente Generatorregelung
•
Verzögerungsphase
Bei einer Verzögerung regelt der Generator auf Befehl des Motor-Steuergeräts seine
Ladespannung auf 14 V wie bei einem herkömmlichen Generator, um der MotorBremswirkung Vorrang zu geben.
> Generator-Belastung.
•
Beschleunigungsphase
Bei einer Beschleunigung regelt der Generator auf Befehl des Motor-Steuergeräts seine
Ladespannung auf einem niedrigeren Wert, also 13,2 V, um das Widerstandsmoment am
Motor zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu senken.
> Generator-Entlastung.
•
Stabilisierter Betrieb
Bei stabilisierter Drehzahl regelt der Generator auf Befehl des Motor-Steuergeräts seine
Ladespannung auf einen Zwischenwert, also 13,5 V.
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IGR Übersicht
Die IGR-Funktion ist als
Software, in der DME/DDE
integriert.
In der Systemübersicht
sind die beteiligten
Komponenten dargestellt.
Bit serielle
Schnittstelle
Ladezustand der
Batterie
INDEX
ERKLÄRUNG
1
Generator
2
Motorsteuerung (DME/DDE)
3
Intelligenter Batteriesensor IBS
4
Fahrzeugbatterie
5
Verbraucher im Fahrzeug
Rot
Energiefluss im Fahrzeug
Blau
Informationsfluss im Fahrzeug
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Laderegelung
Bei Fahrzeugen ohne Rekuperation soll die Ladespannung
konstant sein, denn der Bleiakkumulator verkraftet keine
großen Ladespannungsschwankungen.
Die Ausgangsspannung ist stark drehzahl,- und lastabhängig.
Ein Laderegler steuert über die Erregerspannung den
Strom und damit die magnetische Feldstärke so,
dass die Ladespannung konstant ist.
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Multifunktionsregler
• Der Regler steuert den
Erregerstrom.
• besitzt keine
Erregerdioden mehr
• Er wird vom Steuergerät
mit Impulsen angetaktet.
• Das Tastverhältnis ist ein
Maß für den Auslastungsgrad des Generators.
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Lückentext
Das regenerative Bremsen, auch _____ genannt, ist ein rein ______ System,
welches in der Lage ist den Kraftstoffverbrauch um ca. __% zu senken.
Es besteht aus einem _______, einer intelligenten Generatorregelung und
einer speziellen _______.
Das _______ kann den Ladezustand der Batterie analytisch ermitteln und
ist über das______ System mit dem Motormanagement vernetzt.
Daraufhin kann die Generatorregelung, die im _______ integriert ist reagieren.
Ist der vom Fahrzeughersteller definierte Ladezustand erreicht, wird die
_______ herabgesetzt und das _________ am Motor sinkt.
Es wird Kraftstoff gespart.
Ist der Soll-Ladezustand nicht erreicht und es herrscht keine Bremsphase,
dann wird die Ladespannung auf einen Mittelwert von ____V geregelt.
Ist eine Bremsphase vorhanden, dann wird verstärkt mit ____V geladen.
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Ende
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Quellenangaben:

www.bosch.de

www.wikipedia.org/wiki/Rekuperationsbremse

www.varta.de

www.wikipedia.org/wiki/Bleiakkumulator

Europa Fachkunde Buch 28te Auflage
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Rekuperation