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A generic transmission model for hybrid electric drives

Integration of the dynamic behavior of all conventional-, electric-, and hybrid-transmission mode types in a single model
  • W. van HarselaarEmail author
  • M. Brouwer
  • T. Hofman
Übersichtsarbeiten/Review articles
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Abstract

The design problem of hybrid electric drivetrains has a large design space, especially, when complex dedicated hybrid transmissions that combine an internal combustion engine with multiple electric machines are considered. To evaluate a drivetrain design over a driving cycle, a transmission model is needed. To avoid the need of modeling every drivetrain concept individually, a generic transmission model for hybrid electric drives is developed. The developed model integrates the dynamic behavior of all conventional-, electric-, and hybrid- transmission mode types. Mode types and mode type dependent control variables are defined. The outputs of the model are the torque and rotational speed of all power sources of the drivetrain. The inputs of the model are the torque and speed of the wheels, and the control variables. As a practical example, the model is used to compare the energy efficiency of two complex dedicated hybrid transmissions by optimizing the control for both over a driving cycle.

Ein generisches Getriebemodell für hybrid-elektrische Antriebe

Die Integration des dynamischen Verhaltens für alle konventionelle, elektrische und hybridische Antriebsmodi in einem Modell

Zusammenfassung

Beim Entwurf von Hybrid-Antriebssträngen gibt es viele Freiheitsgrade, insbesondere wenn komplexe Topologien die einen Verbrennungsmotor mit mehreren elektrischen Maschinen kombinieren mitbetrachtet werden. Um eine Antriebsstrangkonfiguration anhand eines Fahrzyklus bewerten zu können, wird ein Modell des Getriebes benötigt. Um nicht jedes Antriebsstrangkonzept einzeln modellieren zu müssen, wird ein generisches Getriebemodell für Hybridantriebe entwickelt. Das entwickelte Modell beschreibt das dynamische Verhalten aller konventionellen, elektrischen und hybridischen Betriebsmodi. Um das Verhalten zu beschreiben werden Betriebsmodi und die von diesen Modi jeweils abhängigen Steuergrößen definiert. Die Eingangsgrößen des Modells sind Drehmoment und Drehzahl am Rad, sowie die Steuergrößen. Die Ausgangsgrößen sind die Drehmomente und Drehzahlen aller Leistungsquellen des Antriebs. Anhand eines praktischen Beispiels wird das vorgestellte Modell angewandt um die Energieeffizienz zweier komplexe Hybridantriebe zu vergleichen indem die Steuervariablen für beide über einen Fahrzyklus optimiert werden.

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Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Daimler AGStuttgartGermany
  2. 2.Control Systems Technology Group, Mechanical Engineering Department, Eindhoven University of TechnologyEindhovenThe Netherlands

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