Modellbildung, Analyse und Auslegung hydrostatischer Antriebsstrangkonzepte

Der Energiebedarf einer mobilen Arbeitsmaschine, wie z. B. einem Radlader mit 120 kW Antriebsleistung, wird durch eine Vielzahl unterschiedlicher Lastzyklen definiert. Der Kraftstoffverbrauch der Maschine ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Hardware (Dieselmotor und Getriebe) und Software (Getriebesteuerung) des Antriebsstrangs. Durch den Einsatz kontinuierlich verstellbarer Getriebekonzepte, wie z. B. hydrostatischer Getriebe oder hydrostatisch-mechanischer Leistungsverzweigungsgetriebe, werden Fahrgeschwindigkeit und Dieselmotordrehzahl entkoppelt und für die Getriebesteuerung steht ein zusätzlicher Freiheitsgrad zur Verfügung. Hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigungsgetriebe kombinieren vorteilhaft die kontinuierliche Verstellbarkeit hydrostatischer Getriebe mit dem hohen Wirkungsgrad mechanischer Getriebe. Zur Bewertung von Funktion, Leistungsflüssen, Verlusten und Kraftstoffverbrauch kommen zunehmend Simulationen als Handwerkszeug der Entwicklungsingenieure zum Einsatz. Dazu müssen die eingesetzten Simulationsmodelle in der Lage sein, das komplexe Verlustverhalten, das nicht nur durch das Getriebe, sondern insbesondere durch den Dieselmotor und die Getriebesteuerung bestimmt ist, realitätsnah abzubilden. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Bewertung von Einsatzmöglichkeiten der Simulation hydrostatischer Antriebsstrangkonzepte. Dabei berücksichtigt die Modellbildung nicht nur detailliert die Verluste in den hydrostatischen Einheiten, sondern berechnet darüber hinaus die Verluste in mechanischen Getriebekomponenten aus empirischen Gleichungen. Wohingegen die Verluste in den hydrostatischen Einheiten über spezielle Verlustmodelle, die im Rahmen der Arbeit bewertet werden, in die Simulation eingebunden werden.