Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5.3 Energiemodell
sich ein weiterer Widerstand ein. Diese werden jedoch auf Grund ihres geringen Einflusses
nicht weiter betrachtet.
Zur Verbrauchsreduktion ist seit langem der Trend zu aerodynamisch optimierten Fahrzeuggeometrien
zu erkennen, wodurch der Luftwiderstandsbeiwert in den letzten Jahrzehnten
kontinuierlich gesenkt werden konnte. Auch die Reifenhersteller tragen ihren Teil durch Reduzierung
des Rollwiderstandbeiwerts bei, jedoch sind beide Reduktionstrends durch physikalische
Grenzen limitiert. Als offensichtlichste Stellschraube zur Verbrauchsminimierung ist
die Fahrzeugmasse zu erkennen. Steigende Fahrzeugabmessungen sowie zusätzliche Komfort-
und Sicherheitssysteme zeigten hierbei über Jahrzehnte einen negativen Trend auf, der
nur teilweise durch neue Material- und Fertigungstechnologien wie Spaceframes oder kohlefaserverstärkte
Kunststoffe aufgehalten werden konnte. Somit wird auch der Einfluss auf den
Verbrauch einer etwaigen Überdimensionierung der Traktionsbatterie in xEVs offensichtlich.
Der Kraftstoffverbrauch eines konventionell angetriebenen Fahrzeugs ergibt sich aus der
folgenden Formel [Braess & Seiffert, 2007]:
(12)
Ist der spezifische Kraftstoffverbrauch des Motors in einem Zeit- bzw. Betriebspunkt gegeben,
so resultiert der Kraftstoffverbrauch aus der Multiplikation desselben mit der anliegenden
Fahrwiderstandsleistung. Im Fahrbetrieb wird eine Abfolge von Motorbetriebspunkten
über der Strecke mit zugehörigen spezifischen Verbräuchen und Fahrleistungen erzeugt. Der
Streckenverbrauch ergibt sich demnach aus dem Quotienten des Zeitintegrals des Kraftstoffverbrauchs
und der zurückgelegten Fahrstrecke. Analog kann der Energieverbrauch eines
xEVs für elektrisches Fahren ermittelt werden, wobei der spez. Kraftstoffverbrauch durch den
spezifischen Energieverbrauch ersetzt werden muss.
5.3.4.2 Vorwärts- / Rückwärtsrechnung
Die Gleichung (12) ist damit beinahe beliebig erweiterbar und kann nach einer solchen Erweiterung
auch auf andere Fahrzeugkonzepte angewandt werden. Üblicherweise bedient
man sich bei der rechnerischen Kraftstoffverbrauchsermittlung (Verbrauchssimulation), die
auf der vorgestellten Gleichung (12) basiert, aber in unterschiedlichen Varianten durchgeführt
werden kann, der „Vorwärtsrechnung“ bzw. einer „Rückwärtsrechnung“. Bei der Vorwärtsrechnung
entsprechen die Berechnungswege den Signalen und Kraftflüssen des realen
Fahrzeugs. Folglich wird für die Fahraufgabe neben einem Fahrzeugmodell auch ein
Fahrermodell benötigt. Die Interaktion zwischen Fahrer und Fahrzeug ist als geschlossener
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