Der Antrieb von morgen 2019: Diversifizierung konsequent vorantreiben 13. Internationale MTZ-Fachtagung Zukunftsantriebe PDF
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Proceedings Johannes Liebl Hrsg. Der Antrieb von morgen 2019 Diversifizierung konsequent vorantreiben 13. Internationale MTZ-Fachtagung Zukunftsantriebe Proceedings Ein stetig steigender Fundus an Informationen ist heute notwendig, um die immer komplexer werdende Technik heutiger Kraftfahrzeuge zu verstehen. Funktio- nen, Arbeitsweise, Komponenten und Systeme entwickeln sich rasant. In immer schnelleren Zyklen verbreitet sich aktuelles Wissen gerade aus Konferenzen, Tagungen und Symposien in die Fachwelt. Den raschen Zugriff auf diese Infor- mationen bietet diese Reihe Proceedings, die sich zur Aufgabe gestellt hat, das zum Verständnis topaktueller Technik rund um das Automobil erforderliche spe- zielle Wissen in der Systematik aus Konferenzen und Tagungen zusammen zu stellen und als Buch in Springer.com wie auch elektronisch in Springer Link und Springer Professional bereit zu stellen. Die Reihe wendet sich an Fahrzeug- und Motoreningenieure sowie Studierende, die aktuelles Fachwissen im Zusammen- hang mit Fragestellungen ihres Arbeitsfeldes suchen. Professoren und Dozenten an Universitäten und Hochschulen mit Schwerpunkt Kraftfahrzeug- und Moto- rentechnik finden hier die Zusammenstellung von Veranstaltungen, die sie selber nicht besuchen konnten. Gutachtern, Forschern und Entwicklungsingenieuren in der Automobil- und Zulieferindustrie sowie Dienstleistern können die Procee- dings wertvolle Antworten auf topaktuelle Fragen geben. Today, a steadily growing store of information is called for in order to understand the increasingly complex technologies used in modern automobiles. Functions, modes of operation, components and systems are rapidly evolving, while at the same time the latest expertise is disseminated directly from conferences, congres- ses and symposia to the professional world in ever-faster cycles. This series of proceedings offers rapid access to this information, gathering the specific know- ledge needed to keep up with cutting-edge advances in automotive technologies, employing the same systematic approach used at conferences and congresses and presenting it in print (available at Springer.com) and electronic (at Springer Link and Springer Professional) formats. The series addresses the needs of automotive engineers, motor design engineers and students looking for the latest expertise in connection with key questions in their field, while professors and instructors working in the areas of automotive and motor design engineering will also find summaries of industry events they weren’t able to attend. The proceedings also offer valuable answers to the topical questions that concern assessors, researchers and developmental engineers in the automotive and supplier industry, as well as service providers. Weitere Bände in der Reihe http://www.springer.com/series/13360 Johannes Liebl (Hrsg.) Der Antrieb von morgen 2019 Diversifizierung konsequent vorantreiben 13. Internationale MTZ-Fachtagung Zukunftsantriebe Hrsg. Johannes Liebl Moosburg, Deutschland ISSN 2198-7432 ISSN 2198-7440 (electronic) Proceedings ISBN 978-3-658-26055-2 ISBN 978-3-658-26056-9 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-658-26056-9 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen National- bibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg © Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature 2019 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von allgemein beschreibenden Bezeichnungen, Marken, Unternehmensnamen etc. in diesem Werk bedeutet nicht, dass diese frei durch jedermann benutzt werden dürfen. Die Berechtigung zur Benutzung unterliegt, auch ohne gesonderten Hinweis hierzu, den Regeln des Markenrechts. Die Rechte des jeweiligen Zeicheninhabers sind zu beachten. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informa- tionen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Verantwortlich im Verlag: Markus Braun Springer Vieweg ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH und ist ein Teil von Springer Nature Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Str. 46, 65189 Wiesbaden, Germany Vorwort Bei der letzten MTZ-Fachtagung „Der Antrieb von morgen“ im Januar 2018 haben wir einen Antriebsmix gefunden, der uns in eine Mobilität mit CO -neut- 2 ralen Emissionen ohne weitere Belastung der Luft führen kann. Gebildet wurde diese Breite an Antrieben aus Verbrennungsmotoren, betrieben mit und ohne regenerativ hergestellte flüssige oder gasförmige Kraftstoffe, aus Hybrid- und Plug-in-Hybrid-Antriebssträngen und aus Brennstoffzellen-Antrieben. 2019 wer- den wir diese Antriebe in unserer 13. MTZ-Fachtagung erneut bewerten und so den Tagungsteilnehmern Orientierung geben. Brauchen wir diese Breite an Antrieben, um die Ziele zu Klimaschutz und Luftqualität zu erreichen? Welche Rolle spielen Verbrennungsmotoren in elek- trifizierten Antriebssträngen? Hat sich das Duo aus Verbrennungsmotor und Elektromotor etabliert? Wie kann ihr Zusammenspiel im System Antrieb weiter perfektioniert werden? Brauchen wir für den Individualverkehr andere Lösungen als im städtischen Umfeld und im Lieferverkehr? Wer nutzt die Chance, sich mit diesen Antrieben einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen, besser: die Etablierten der Branche oder die neuen Spieler? Im Namen aller Beteiligten und unserer Partner Volkswagen und Schaeffler lade ich Sie herzlich zur 13. Internationalen MTZ-Fachtagung „Der Antrieb von morgen“ am 23. und 24. Januar 2019 nach Frankfurt am Main ein. Informieren Sie sich über den aktuellen Stand der Antriebsentwicklungen. Wir freuen uns auf den Dialog mit Ihnen. Für den Wissenschaftlichen Beirat Dr. Johannes Liebl Herausgeber ATZ | MTZ | ATZelektronik V Editorial At the last MTZ Conference on “The Powertrain of Tomorrow” held in January 2018, we found a powertrain mix that can ensure mobility with carbon-neutral emissions and without further pollution of the atmosphere. This broad range of powertrains was made up of internal combustion engines operated with or without regenerative liquid or gaseous fuels, hybrid and plug-in hybrid drive sys- tems, and fuel cell systems. In 2019, we will evaluate these powertrains once again at our 13th MTZ Conference to provide orientation for the conference par- ticipants. But do we need this diversity of powertrains in order to achieve the climate protection and air quality targets? What role will combustion engines play in elec- trified powertrains? Has the combination of an internal combustion engine and an electric motor become established? How can their interaction be further perfec- ted in the powertrain system? Do we need different solutions for private transport compared to those for urban environments or delivery vehicles? Who is taking the opportunity to create competitive advantages with these powertrains: the i ndustry’s established companies or new players? On behalf of all those involved as well as our partners Schaeffler and Volks- wagen, I would like to cordially invite you to attend the 13th International MTZ Conference on “The Powertrain of Tomorrow” on 23 and 24 January 2019 in Frankfurt am Main, Germany. You will find the very latest information on the state of the art in powertrain development. We look forward to an interesting dialogue with you. On behalf of the Scientific Advisory Board Dr. Johannes Liebl Editor-in-Charge ATZ | MTZ | ATZelektronik VII Inhaltsverzeichnis The drivetrain for tomorrow – an optimization with many parameters Manfred Homm The new full electric drivetrain of the Audi e-tron Dr. Joachim Doerr, Dr. Nikolay Ardey, Dr. Günther Mendl, Gerhard Fröhlich, Roman Straßer and Thomas Laudenbach Development and validation of complex mechatronic systems for the urban mobility of tomorrow Daniel Rieger, Rolf Müller, Dr. Marco Warth and Dr. Otmar Scharrer eCULT – a lifestyle, purist, lightweight urban vehicle Wolfgang Kriegler, Martin Gossar, Thomas Lechner, Dietmar Hofer and Henning Sommer Diesel PHEV – electrifying the efficiency Thomas Körfer, B. Lindemann, M. Kötter, J. Schaub, M. Schönen, Dr. Hartwig Busch and K. Vogt The hybrid model of the new hydrogen combustion engine as the most efficient powertrain of tomorrow Thomas Korn and Georg Volpert Hybrid powertrain with methane engine – the consequent evolution Harald Stoffels, Moritz Springer, Ulrich Kramer and Carsten Weber Environmental Impact of Electric Vehicles: Potential of the Circular Economy? Anika Regett, Prof. Dr. Ulrich Wagner, Prof. Dr. Wolfgang Mauch and Jane Bangoj IX X Inhaltsverzeichnis Legal requirements for the construction of a public charging point infrastructure Dr. Philipp Ehring A comparative evaluation of state-of-health estimation methods for lithium-ion batteries of electric vehicles Hong Yao, Akira Ichinose and Shohei Iwano Dynamic multi-parameter sensitive modeling of a PEM fuel cell system for BEV range extender applications Johannes Höflinger, Prof. Dr. Peter Hofmann and Prof. Dr. Bernhard Geringer FEV simulation and optimization tools and their usage for hybrid powertrain sizing Dr. Jianning Zhao, Dr. Farouk Odeim, Bichen Chen, Johannes Moritz Maiterth and Dr. Georg Birmes Impact of hybridization on the pollutant emissions behavior of gasoline and diesel vehicles Sven Eberts, Hans-Jürgen Berner and Prof. Dr. Michael Bargende Fail-operational powertrain for future mobility Dr. Ahmet Kilic, Dr. Jochen Faßnacht, Tunan Shen and Dr. Christian Thulfaut Autorenverzeichnis Dr. Nikolay Ardey AUDI AG, Ingolstadt, Deutschland Jane Bangoj Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V., München, Deutschland Prof. Dr. Michael Bargende FKFS, Stuttgart, Deutschland Hans-Jürgen Berner FKFS, Stuttgart, Deutschland Dr. Georg Birmes FEV Europe GmbH, Aachen, Deutschland Dr. Hartwig Busch FEV Group GmbH, Aachen, Deutschland Bichen Chen RWTH Aachen University, Aachen, Deutschland Dr. Joachim Doerr AUDI AG, Ingolstadt, Deutschland Sven Eberts FKFS, Stuttgart, Deutschland Dr. Philipp Ehring GH-Legal, Saarbrücken, Deutschland Dr. Jochen Faßnacht Robert Bosch GmbH, Stuttgart, Deutschland Gerhard Fröhlich AUDI AG, Ingolstadt, Deutschland Prof. Dr. Bernhard Geringer TU Wien, Wien, Österreich Martin Gossar FH Joanneum, Graz, Österreich Dietmar Hofer Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG, Graz, Österreich Johannes Höflinger TU Wien, Wien, Österreich Prof. Dr. Peter Hofmann TU Wien, Wien, Deutschland Manfred Homm Schaeffler Gruppe / LuK GmbH & Co. KG, Bühl, Deutschland XI
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