Die optimale Abstimmung von Antriebsstrangkomponenten und Energiemanagementsoftware kann bei der Hybridisierung, ausgehend von einem vereinfachten analytischen Ansatz, allgemeingültig, d.h. unabhängig vom Fahrzyklus, für den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeugs hergeleitet werden. Angewendet auf den Fall einer optimierten Auslegung des Elektroantriebs und seiner Steuerung für ein zu realisierendes Hybridfahrzeug lässt sich dadurch die Zahl der Iterationsschleifen während des Auslegungsprozesses minimieren und der Kraftstoffverbrauch weiter senken. Um neu ausgelegte Maschinen mit standardmäßigen Entwürfen vergleichen zu können, erfolgte die Neuauslegung auf Basis des gleichen Technologiestands vorhandener Maschinen, d.h. Eisenblech- und Wicklungsqualität sowie Kühlkonzept wurden beibehalten. Das Grundprinzip der Neuauslegung war eine massive Reduktion der Luftspaltinduktion, sowohl bei der permanentmagneterregte Synchronmaschine (PSM) als auch bei der Asynchronmaschine. Verbesserungen bei einer neu ausgelegten PSM resultieren u.a. aus einer Reduzierung der Magnetstärke. Dies hat einerseits eine Verbesserung der Wirkungsgrade im Teillastbereich zur Folge, führt aber auch zu geringeren Schleppverlusten durch Übergang auf einen geringeren Rotorfluss. Untersucht wurde, inwiefern die Erhöhung der Kupferverluste und die daraus resultierende erhöhte thermische Belastung der neu entworfenen PSM eine Einschränkung bzgl. des Einsatzes einer Elektromaschine (EMA) in einem Hybridfahrzeug darstellt. Bei der thermischen Auslegung besteht die Problematik, dass das effektive Belastungsmoment zyklusabhängig ist. Daher besteht die Gefahr, dass die thermische EMA-Belastung bei extremeren Fahrprofilen als den Standardzyklen zu groß wird. In einem solchen Fall wird es erforderlich, die Elektromaschine vorübergehend abzuschalten, so dass die für minimalen Kraftstoffverbrauch notwendige Betriebsstrategie nicht umgesetzt werden kann. Mit einem Simulationsprogramm, das die Berechnung der Temperatur im Stator der Elektromaschine erlaubt, kann das thermische Verhalten der Elektromaschinen bewertet werden.
Anforderungen an Elektroantriebe für Hybridfahrzeuge
2006
24 Seiten, 19 Bilder, 1 Tabelle, 9 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Hybridfahrzeug , Hybridantrieb , Elektromaschine , permanent erregter Elektromotor , Elektroantrieb , Kraftstoffeinsparung , Energiemanagement , Auslegung (Dimension) , Wärmebeständigkeit , Wechselrichter , Wirkungsgrad , numerische Simulation , Simulationsprogramm , feldorientierte Drehzahlregelung
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