Es bieten alle namhaften Automobilhersteller Modelle mit Hybridtechnik und auch Elektrofahrzeuge am Markt an. Es ist eine enorme Dynamik bei Nutzung unterschiedlicher Konzepte zu erkennen. Beispiele hierfür sind parallele oder serielle Hybride, Plug-in-Hybride, Elektrofahrzeuge und Elektrofahrzeuge mit Range Extendern. Ziel des Vorhabens war, einen Zwischenkreiskondensator für ein Hybridkonzept mit festgelegten Rahmenanforderungen zu entwickeln, Prototyen aufzubauen und Validierungstests am Kondensator durchzuführen. Es wurde die Leistungselektronik, der Elektromotor und das Getriebe (hier ein Automatikgetriebe) zu einer Einheit zusammengeführt. Zu Beginn wurden die Ziele für das Gesamtsystem auf die einzelnen Komponenten und Teilsysteme heruntergebrochen. Für den Zwischenkreiskondensator wurden folgende Zieldaten vorgeben: (1) Kapazitätswert < 1000 uF, (2) Spannung < 250Vdc, (3) maximaler Ripplestrom 500 A je Liter Kondensatorvolumen, (4) Umgebungs/Kühlmitteltemperatur maximal 125 °C, (5) kompakte Bauweise, geringes Volumen, (6) niedrige Induktivität. Es erfolgten Abstimmungen zu den Rahmenbedingungen und Anforderungen in der Applikation an den Kondensator. Die Vorgaben wurden unter Beachtung der Schnittstellen des Systems konkretisiert und gemeinsam optimiert: (a) Die Kapazität des Kondensators wird durch die Systemleistung und somit durch den maximalen Ripplestrom vorgegeben. Nachdem zu Beginn des Projektes davon ausgegangen wurde, dass ein Kapazitätswert von 1000 µF für die Erreichung der Ziele notwendig ist, konnte der notwendige Wert auf 500 µF (450 µF am Lebensende) reduziert werden. Als Dielektrikum wird Polyesterfolie gewählt. (b) Der Spannungslevel der Zwischenkreisspannung wurde bereits zu Beginn der Entwicklung auf 170 Vdc gelegt. Dies ermöglicht den Einsatz von Polyesterfolie als Dielektrikum mit einer hohen Dielektrizitätskonstante und einer hohen zulässigen Temperatur der Umgebung. (c) Einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer des Kondensators hat die effektive Anbindung an den Kühlkreislauf des Inverters. Dadurch kann die im Kondensator durch den Ripplestrom erzeugte Verlustleistung abgeführt werden. Der Kondensator hat eine Stromtragfähigkeit von bis zu 150 Arms / 10 kHz bei Erhöhung des Querschnitts der äusseren Busbar und/oder bei indirekter Anbindung der äusseren Busbar an den Kühler. Die genannten Massnahmen wurden im Rahmen der Projektarbeit nicht umgesetzt. (d) Der Kondensator ist geeignet, bis zu einer Temperatur von 125 °C betrieben zu werden. Als Temperatur ist die Summe aus Umgebungstemperatur, Kühlertemperatur und Erwärmung des Kondensators durch den AC-Ripplestrom zu sehen. Hier hat das Kühlkonzept einen massgeblichen Einfluss und wurde entsprechend ausgeführt. Das ermittelte Potential zur Optimierung der Kühlanbindung wurde dargestellt. (e) Durch die Änderung der Box für den Stand LE2 hat sich das Volumen des Kondensators deutlich verringert. Das Volumen des Kondensators beträgt ca. 260 cm3. (f) Die Induktivität des Aufbaus ist mit 10 nH sehr gering und erfüllt die Zielvorgaben.


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    Titel :

    KEMET - Entwicklung des Zwischenkreiskondensators. Teilvorhaben. Elektrokomponenten für Aktivgetriebe. Forschungsvorhaben EfA. Berichtszeitraum 01.09.2006 - 30.06.2011


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    37 Seiten, 42 Bilder, 7 Tabellen, 3 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch