FahrKLang – Verbrauchs- und Emissionsbewertung von Fahrzeugantriebskonzepten für die Langstreckenmobilität der Zukunft

Zeitraum: 2017 – 2018

Kooperation: DLR-VF

Förderung: siehe rechts

Im Rahmen des öffentlich geförderten Projekts FahrKLang wurde eine Gesamtoptimierungsumgebung für die vergleichende Bewertung der Ökobelastung von Antriebskonzepten entwickelt, die eine belastbare Vergleichsbasis für die Bewertung von Antriebsstrangkonzepten schafft. Ausgangspunkt zur Dimensionierung der zu vergleichenden Antriebskonzepte sind dabei reale Flottenfahrdaten, die das charakteristische Nutzungsverhalten der Fahrer in Deutschland abbilden. Durch spezielle Zyklussyntheseverfahren werden aus den Flottenfahrdaten repräsentative Fahrzyklen erzeugt, welche die umfangreichen Datensätze komprimiert abbilden können. Dies ermöglicht eine recheneffiziente Bewertung von Antriebskonzepten mittels Simulation auf Basis von Realfahrdaten. Eine Optimierungsumgebung wird verwendet, um die optimale Parametrierung des Antriebsstrangs und eine für jede einzelne Variante angepasste Betriebsstrategie zu ermitteln. Die Zielfunktion der Optimierung setzt sich aus den Treibhausgasemissionen über den gesamten Lebensweg der Fahrzeuge zusammen. Für jedes Antriebsstrangkonzept werden durch die optimale Dimensionierung und Bedatung der Komponenten die jeweils minimalen Treibhausgasemissionen ermittelt. Auf diese Weise wird eine belastbare Vergleichsbasis für verschiedene Antriebskonzepte geschaffen. Über zusätzliche technologieneutrale Randbedingungen, wie z.B. eine erforderliche Anfahrsteigfähigkeit, wird die Plausibilität der generierten Fahrzeugparametrierungen sichergestellt. Durch diese Methode wird eine belastbare Vergleichsbasis von Antriebsstrangtechnologien unter variierenden Randbedingungen geschaffen. Dabei wird auf die Auswahl von Stellvertreterfahrzeugen von am Markt verfügbaren Fahrzeugen verzichtet, die üblicherweise zur Festlegung der typischen Komponenteneigenschaften von verschiedenen Antriebsstrangkonzepte herangezogen werden. Da diese Fahrzeuge aber unter diversen und unbekannten Entwicklungszielen, wie der sportlichen Performance oder dem Markenimage entwickelt wurden, ist der Vergleich bezüglich der lebenszyklusbezogenen Treibhausgasemissionen zu hinterfragen. Im FahrKlang Projekt wird als Lösungsansatz hingegen für jedes Betrachtungsszenario die optimale Parametrierung und Betriebsweise aller Antriebsstrangkonzepte für die Reduzierung der Ökobelastung identifiziert, sodass eine gemeinsame Vergleichsbasis der Antriebskonzepte entsteht. Diese Vergleichsbasis stellt das Potential der verschiedenen Antriebsstrangkonzepte zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen dar (das erreichbare Minimum).

Für die Bewertung von Antriebskonzepten werden verschiedene Szenarien externer Einflussgrößen untersucht. Neben einem Szenario für den aktuellen Stand aus 2018 werden auch Entwicklungsszenarien z.B. für den prognostizierten deutschen Strommix oder bzgl. der Batterietechnologie für die Jahre 2030 und 2050 diskutiert. Im Projekt FahrKLang wird eine differenzierte Untersuchung, insbesondere für langstreckentaugliche Fahrzeuge durchgeführt.

Kontakt: Arved Eßer

Ausgewählte Publikationen:

Verbrauchs- und Emissionsbewertung von Fahrzeugantriebskonzepten für die Langstreckenmobilität der Zukunft

Comparative Real-Driving Optimization of Drivetrain Concepts regarding the Ecological Impact – A Big Data Approach for the Fleet.,

Development of an Optimization Framework for the Comparative Evaluation of the Ecoimpact of Powertrain Concepts