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J. Ratzinger:
"Elektrifizierte Antriebssysteme für mobile Arbeitsmaschinen am Beispiel Teleskoplader";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): H. Eichlseder, B. Geringer; TU Graz | Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik (IFA), 2021.

Die Einführung einer C02 limitierenden Gesetzgebung im Lkw Bereich im Jahr 2019 ist Motivation dafür das Potenzial der Elektrifizierung im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen zu ermitteln. Konkret wird am Beispiel eines Teleskopladers eine Methode erarbeitet die im wesentlichen in drei Schritten erfolgt: Analyse - Bewertung - Detaillierung. In der Analyse wird das Potenzial zur Wirkungsgradsteigerung und Rekuperation basierend auf realen transienten Anwendungsfällen ermittelt. Das Haupteinsatzgebiet der Maschine spielt dabei eine zentrale Rolle. Darauf aufbauend werden unterschiedliche elektrifizierte Antriebssysteme, konkret ein batterieelektrischer, ein Parallelhybrid und Seriellhybrid anhand von Simulationen gegenübergestellt. Verglichen werden sowohl der Gesamtenergieverbrauch als auch die CO2-Emissionen.
Die Untersuchungen zeigen, dass batterieelektrische Antriebe überraschen in dem sie sowohl die geringsten als auch die höchsten CO2-Emissionen emittieren können. Jedoch sind sie aufgrund von Bauraum und Kosten aktuell schwer in die Realität umsetzbar. Parallelhybrid-Antriebe zeigen wenig CO2-Reduktionspotenzial vorwiegend aufgrund der ungünstig langen Rekuperationswirkungsgradkette. Seriellhybrid-Antriebe erreichen hohe CO2-Einsparungen vor allem aufgrund der Wirkungsgradsteigerung im Fahrantrieb und effizienten Rekuperation. Sie sind daher eine vielversprechende Zukunftslösung für das Antriebssystem mobiler Arbeitsmaschinen mit einem hohen Anteil an Fahraufgaben. Aus diesem Grund wird in der Detaillierung für den konkreten Fall des Teleskopladers eine mögliche Betriebsstrategie und ein Thermomanagement System entwickelt. Der Abschnitt Betriebsstrategie geht der Frage nach wie ein Dauerbetrieb bei sehr starkem Downsizing, also Verringerung der Verbrennungsmotor Leistung, möglich ist. Im Abschnitt Thermomanagement werden die Anforderungen der Komponenten ermittelt und darauf aufbauend eine Systemstruktur erstellt.

The implementation of a legislation limiting C02 in the commercial vehicle sector in 2019 motivates the analysis and determination of potential for reduction of C02 by electrification of mobile machinery. Taking a telescopic handler as an example the dissertation develops a three-step-method to approach this determination: Analysis - Evaluation - Detailing. In the Analysis, the potential for efficiency increase and recuperation in the main application area of the machine is determined based on transient measurement data. Simulations are then used to compare the total energy consumption and the C02 emissions of three different electrified powertrains, specifically a battery electric, a parallel hybrid and a series hybrid powertrain.
The evaluation shows that battery electric powertrains surprise by emitting both the lowest and the highest possible C02 emissions, however, due to high battery costs and space requirements they are currently difficult to implement. Parallel hybrid drives show little C02 reduction potential, mainly due to the unfavourably long recuperation efficiency chain. Series hybrid systems achieve high C02 savings as they manage to increase efficiency in the drive train and in recuperation. They are a promising propulsion system for electrification of the powertrains of mobile machines with a high share of driving tasks. Therefore, in the Detailing step, a possible operating strategy and a thermal management system are developed for the specific case of the telescopic handler. The operating strategy deals with the question of how continuous operation is possible with a very strong reduction of the combustion engine power. In the thermal management section, the requirements for the components are determined, on the basis of which a system structure is created