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J. Höflinger:
"Analyse eines Brennstoffzellenfahrzeugs anhand von Längsdynamiksimulation";
Supervisor: B. Geringer, P. Hofmann; TU Wien | Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik, 2014; final examination: 2015-01-28.

With the development of alternative drive concepts for vehicles, the PEM-fuel cell constitutes a highly promising solution due to its high efficiency and local zero emissions. In order to analyze the behavior of the components, the efficiency and thus energy losses
along the drive train, a model capable of simulating the longitudinal dynamics of the vehicle was build in the simulation software GT-SUITE. In this way, after outlining the underlying model, the fuel consumption of the vehicle and the power consumption of the vehicle components, e.g. of the aircompressor, could be determined by means of driving cycle-analysis. Furthermore the influence of different parameters regarding the energy losses, such as the fuel cell temperature and system pressure, was demonstrated. Likewise the dimension of the battery and fuel cell concerning the driving cycles was elucidated. Three different operating strategies of the fuel cell were compared for the purpose of lowering the fuel consumption, whereby none of the two alternative strategies showed considerable reduction in contrast to the reference strategy. However, different energy lasses and behaviors of the vehicle components were exhibited, so that these insights could be used for advanced strategies.

Im Zuge der Entwicklung von alternativen Antriebskonzepten für Fahrzeuge stellt die PEM-Brennstoffzelle aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und lokaler Emissionsfreiheit eine vielversprechende Lösung dar. Um die Verhaltensweise der Komponenten, die Wirkungsgrade und damit entstehenden Energieverluste entlang des Antriebsstranges eines Brennstoffzellenfahrzeuges zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit mithilfe der Simulationssoftware GT-SUITE ein Längsdynamiksimulationsmodell erstellt. Dadurch konnten nach Erläuterung des zugrundeliegenden Modells anhand von ausgewählten Fahrzyklen der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges und die Leistungsbedarfe der einzelnen Komponenten, wie etwa des Luftkompressors, ermittelt werden. In weiterer Folge wurde der Einfluss von unterschiedlichen Parametern, wie der Brennstoffzellentemperatur und des Systemdruckes, auf die Energieverluste dargelegt. Ebenso konnte die Dimensionierung der Batterie und der Brennstoffzelle hinsichtlich der Fahrzyklen erläutert werden. Drei Betriebsstrategien der Brennstoffzelle wurden zwecks Kraftstoffverbrauchsreduzierung verglichen, wobei die Kraftstoffverbräuche der zwei alternativen Betriebsstrategien im Vergleich zur Referenzstrategie keine nennenswerte Einsparungen aufwiesen . Jedoch zeigten sich unterschiedliche Verluste und Verhalten der einzelnen Fahrzeugkomponenten, sodass diese Erkenntnisse als Grundlage für erweiterte Strategien herangezogen werden können