Kurbelwellen-Starter-Generatoren sind die konsequente Weiterführung der Optimierung der elektrischen Energieversorgung und des Startens der Verbrennungsmaschine in Kraftfahrzeugen. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines Kurbelwellen-Starter-Generators auf der Basis einer Reluktanzmaschine beschrieben. Dabei wird die geschaltete Reluktanzmaschine einer Topologie mit transversaler Flussführung gegenübergestellt. Die Anordnungen werden mittels dreidimensionaler Feldberechnung ausgelegt und optimiert. Eine Bewertung der Eigenschaften der Maschinen erfolgt unter Berücksichtigung des gesamten Systems. Neben der niedrigen Spannungsebene sind insbesondere die Eigenschaften des Umrichters, des Verbrennungsmotors sowie der Batterie in der Simulation nachzubilden. Dieses Gesamtsystem eines Starter-Generators unter Verwendung einer Reluktanzmaschine wird erstmals in einer geschlossenen Simulationsumgebung optimiert. Dabei sind die Ergebnisse der Feldberechung in der Form von dreidimensionalen Kennfeldern in die Simulation integriert. Zur Optimierung der Betriebseigenschaften durch die Einstellung der Umrichterparameter und insbesondere der Zündwinkel der Reluktanzmaschine wird ein kombiniertes Verfahren aus stochastischen und genetischen Optimierungsstrategien verwendet. Unter den gegebenen Voraussetzungen und Randbedingungen erreicht die 16-12 SRM die höchste Leistungsfähigkeit der untersuchten Reluktanzmaschinen. Ausgehend von den Simulationsergebnissen erfolgt der Aufbau eines Prototyps. Zum Betrieb der geschalteten Reluktanzmaschine wird ein Umrichter für das zukünftige 42 Volt Bordnetz im Kraftfahrzeug entwickelt und realisiert. Mit der Entwicklung einer kompakten und leistungsfähigen Umrichterstruktur kann die Integration des entwickelten Starter-Generators in ein Kraftfahrzeug erfolgen. Die Funktion dieser zusätzlich aufgebauten Einheit wird durch Messungen am Prüfstand dokumentiert. Ein Vergleich der gemessenen und simulierten Werte zeigt eine hervorragende Übereinstimmung. Das vorgestellte gekoppelte analytisch-numerische Verfahren ermöglicht die effiziente und exakte Auslegung und Optimierung von Reluktanzmaschinen.
Kurbelwellen-Starter-Generatoren auf der Basis von Reluktanzmaschinen
Berichte aus der Elektrotechnik ; 1-139
2003
139 Seiten, Bilder, Tabellen, 80 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Kurbelwellen Starter Generatoren - High-tech der Stromversorgung
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