Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs im Automobil schreitet, aufgrund der Forderung nach immer effizienteren Kraftfahrzeugen, unaufhaltsam voran. Zeitgleich gewinnt die Ladetechnik für Elektro- und Plug-in Hybridfahrzeuge mehr und mehr an Bedeutung. Die diskutierten Systemansätze zur Aufladung elektrifizierter Fahrzeuge sind vielfältig und unterscheiden sich im Wesentlichen hinsichtlich, der Unterbringung des Ladegeräts (on- bzw. offboard), der Ausführung der Schnittstelle zwischen Ladeinfrastruktur und Fahrzeug (AC bzw. DC) sowie der eingesetzten Energieübertragung zwischen Ladeinfrastruktur und Fahrzeug (konduktiv bzw. induktiv). Aufgrund der anfänglich geringen Marktdurchdringung elektrifizierter Fahrzeuge sowie der fehlenden flächendeckenden Ladeinfrastruktur werden im Rahmen dieser Arbeit ausschließlich konduktive im Fahrzeug untergebrachte Ladevorrichtungen mit Netzkopplung betrachtet. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist die Identifizierung der im Hinblick auf Kosten, Effizienz und Bauraum optimalen konduktiven onboard Ladevorrichtung mit Netzkopplung. Hierzu wird neben den weltweiten Netzverhältnissen, die Batterietechnik und das Sicherheitskonzept des Ladegeräts mit einbezogen, so dass ein ganzheitlicher Überblick einer automotive Ladevorrichtung entsteht. Ferner werden die untersuchten Ladekonzepte zur besseren Vergleichbarkeit in drei Kategorien, stand-alone Ladekonzepte mit Wechselspannungseingang (einphasig), stand-alone Ladekonzepte mit Drehstromeingang (dreiphasig) und integrierte Ladekonzepte (ein-/dreiphasig), unterteilt. Unter integrierten Ladekonzepten werden im Rahmen dieser Arbeit Systeme verstanden, welche die Ladefunktion innerhalb eines elektrifizierten Fahrzeugs durch Einbindung des Antriebsumrichters sowie der elektrischen Maschine bereitstellen und somit insbesondere keine stand-alone Lösungen sind. Nach Ableitung der grundlegenden Anforderungen, die sich im Wesentlichen aus dem zulässigen Ein- und Ausgangsspannungsbereich sowie dem verfolgten Sicherheitskonzept ergeben, werden in jeder der drei oben genannten Kategorien verschiedene Ladekonzepte präsentiert. Ausgehend vom Stand der Technik werden anschließend leistungselektronische Stellglieder zur Realisierung der Ladekonzepte vorgestellt, dimensioniert und systematisch gegenübergestellt. Hierzu werden hauptsächlich die erzielbare Effizienz sowie der Halbleiter- und Drosselmaterialeinsatz (Kostenindikator) als Bewertungskriterien herangezogen. Während die Halbleiter über eine Skalierung der Chipfläche so ausgelegt werden, dass sich für alle Halbleiterbauelemente eine konstante Sperrschichttemperatur einstellt, wird der Materialeinsatz der passiven Komponenten mit Hilfe von Wachstumsregeln abgeschätzt. Dieses Vorgehen ermöglicht, auf Basis eines relativen Vergleichs, eine objektive Gegenüberstellung der unterschiedlichen Ladekonzepte. Mit Hilfe der ermittelten Kenngrößen werden dann in den drei oben genannten Kategorien die Vor- und Nachteile der einzelnen Ladekonzepte diskutiert und anschließend eine Empfehlung ausgesprochen.


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    Titel :

    Untersuchung netzgekoppelter Ladekonzepte für zukünftige Elektro- und Plug-in-Hybridfahrzeuge


    Beteiligte:

    Erscheinungsdatum :

    2014


    Format / Umfang :

    193 Seiten, Bilder, Tabellen, 117 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





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