Overall evaluation of drive-off procedures in a mild hybrid powertrain

This work deals with the combined investigation of subjective and ecological evaluation of the drive-off dynamics of passenger vehicles. The main focus is on the drive-off procedure in a mild hybrid powertrain. A connection between the subjective driving impression and ecological factors such as fuel consumption and the thermal load in the clutch is established. In order to investigate the subjective evaluation of the drive-off dynamics, three test subject studies are conducted with the focus on influence factors maximum acceleration, mean jerk, response time, and engine speed changes. In each study, evaluation criteria related to driving dynamics and ride comfort are used. Statistical tests are carried out to identify the evaluation difference thresholds for these influence factors. The evaluation criteria, sportiness, jerkiness, and comfort, which are used in the ecological evaluation to assess the drive-offs, are objectivated by using a logistic regression model based on the maximum acceleration and mean jerk. The hybrid modeling approach introduced for the ecological evaluation, which combines forward and backward modeling, ensures a precise simulation of the drive-off behavior. This approach also fulfills the requirement to maintain the neutrality of the battery's state of charge in the mild hybrid powertrain and to follow the reference driving cycle with high accuracy. The results show that the fuel consumption benefits of using the electric motor are most significant during drive-offs at low accelerator pedal positions, but this advantage decreases with increasing accelerator pedal positions due to compensatory fuel consumption for battery recharging. Furthermore, the work underlines the ecological advantages of support by the electric motor in terms of reducing the thermal load in the clutch. It proves to be effective in reducing thermal load during drive-off and sequential gear upshifting when the electric motor operates as a drive. These advantages go beyond the immediate thermal load reduction and contribute to the goals of sustainable and efficient vehicle design. For the calibration process, it is beneficial to understand the effects of changes in drive-off dynamics on user experience and ecological aspects. The results of this work provide valuable insights for the calibration process to facilitate fine-tuning of the drive-off characteristics taking into account both subjective driving impression and ecological factors.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der kombinierten Untersuchung der subjektiven und ökologischen Bewertung der Anfahrdynamik von Personenkraftwagen. Der primäre Fokus liegt auf dem Anfahrvorgang in einem Mild-Hybrid-Antriebsstrang. Es wird ein Zusammenhang zwischen dem subjektiven Fahreindruck und ökologischen Faktoren wie Kraftstoffverbrauch und thermischer Belastung der Kupplung hergestellt. Um die subjektive Bewertung der Anfahrdynamik zu untersuchen, werden drei Probandenstudien durchgeführt, die sich auf die Einflussfaktoren maximale Beschleunigung, mittlerer Ruck, Reaktionszeit und Motordrehzahländerungen konzentrieren. In jeder Studie werden Bewertungskriterien im Zusammenhang mit Fahrdynamik und Fahrkomfort verwendet. Statistische Tests werden durchgeführt, um die Differenzschwellen der Bewertung für diese Einflussfaktoren zu ermitteln. Die Bewertungskriterien Sportlichkeit, Ruckartigkeit und Komfort, die in der ökologischen Bewertung zur Beurteilung der Anfahrvorgängen herangezogen werden, werden mit Hilfe eines logistischen Regressionsmodells basierend auf der maximalen Beschleunigung und des mittleren Rucks objektiviert. Der für die ökologische Bewertung eingeführte hybride Modellierungsansatz, der Vorwärts- und Rückwärtsmodellierung kombiniert, gewährleistet eine präzise Simulation des Anfahrverhaltens. Dieser Ansatz erfüllt auch die Anforderung, die Neutralität des Ladezustands der Batterie im Mild-Hybrid-Antriebsstrang einzuhalten und dem Referenzfahrzyklus mit hoher Genauigkeit zu folgen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kraftstoffverbrauchsvorteile beim Anfahren bei niedrigen Fahrpedalstellungen signifikant sind, dieser Vorteil jedoch mit zunehmender Fahrpedalstellung aufgrund des kompensatorischen Kraftstoffverbrauchs für das Aufladen der Batterie abnimmt. Darüber hinaus unterstreicht die Arbeit die ökologischen Vorteile der Unterstützung durch den Elektromotor im Hinblick auf die Verringerung der thermischen Belastung in der Kupplung. Sie erweist sich als wirksam bei der Reduzierung der thermischen Belastung während des Anfahrens und des sequenziellen Hochschaltens, wenn der Elektromotor als Antrieb arbeitet. Diese Vorteile gehen über die unmittelbare Verringerung der thermischen Belastung hinaus und tragen zu den Zielen eines nachhaltigen und effizienten Fahrzeugdesigns bei. Für den Kalibrierungsprozess ist es von Vorteil, die Auswirkungen von Veränderungen in der Anfahrtsdynamik auf die Nutzererlebnis und ökologische Aspekte zu verstehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit bieten wertvolle Einblicke für den Kalibrierungsprozess, um die Feinabstimmung der Anfahrcharakteristiken unter Berücksichtigung sowohl des subjektiven Fahreindrucks als auch der ökologischen Faktoren zu erleichtern.