Hybride Simulation thermischer Systeme am Beispiel eines Reisebusses

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Kosimulationsumgebung entwickelt. Neue Methoden werden vorgestellt, um das Verhalten der gekoppelten Simulation in Richtung höherer Genauigkeit, Geschwindigkeit und Stabilität zu beeinflussen. Diese betreffen die Synchronisation der Teilsystemsimulationen, Extrapolations- und Glättungsfunktionen sowie Randbedingungszeitreihen. Für unterschiedliche technische Disziplinen wird eine Übersicht gegeben, welche Variablen für die Kopplung der Teilsysteme auszuwählen sind und wie das zeitliche Verhalten der Kosimulation beeinflusst werden kann. Zur Strukturierung des Aufbaus und der Durchführung einer Kosimulation wird ein Arbeitsprozess vorgeschlagen. Dieser berücksichtigt die Organisationsstruktur, wie sie in großen Firmen heutzutage üblich ist, und zielt auf die fachgruppenübergreifende Zusammenarbeit. Als Abschluss wird die Kosimulation des thermischen Gesamtsystems eines Reisebusses vorgestellt. Durch Berücksichtigung der Wechselwirkungen zwischen den Teilsystemen Kältekreislauf (mit dem Kältemittel R-744), Kühl-/Heizkreislauf, Innenraum, Längsdynamik, Fahrzustand und Umgebungszustand wird eine energetische Bewertung ermöglicht. Neben der an die gängige Praxis angelehnten Regelung des R-744-Kältekreislaufs auf einen energieoptimalen Hochdruck mit anschließender Gegenheizung werden in dieser Arbeit der Einfluss einer Zylinderbankabschaltung des Kältemittelverdichters unterhalb einer Außentemperatur von 35°C sowie eine Regelung der Innenraumtemperatur über Zylinderbankabschaltung und das elektronische Expansionsventil des Kältekreislaufs, bei der eine Gegenheizung vermieden wird, in Hinblick auf die Gesamtenergieeffizienz untersucht. Für eine betrachtete virtuelle Fahrt von Lissabon nach Madrid ergibt sich eine Reduzierung der Verdichterantriebsleistung von etwa 22% durch die Zylinderbankabschaltung und von etwa 36% durch die zusätzliche Regelung mit Expansionsventil, jeweils bezogen auf die Regelung durch Gegenheizung.