Diese Arbeit befaßt sich mit der Auslegung und Realisierung der Leistungs- und Signalelektronik für den elektrischen Antriebsteil eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb sowie mit dessen Regelung und Steuerung. Das Fahrzeug verfügt neben dem Elektromotor und Verbrennungsmotor noch über ein Schwungrad und ein kontinuierliches Getriebe. Nach einem Vergleich verschiedenener möglicher Hybridkonzepte werden die Rahmenbedingungen, welche durch die Wahl der elektrischen Maschine und die übrigen Antriebskomponenten gegeben sind, definiert. Bei der anschließend beschriebenen Auslegung der leistungselektronischen Komponenten werden zuerst die Betriebswerte bestimmt und anschließend der Einfluß verschiedener Parameter auf die Verluste untersucht. Durch exakte Modellierung wird eine Analyse durch Simulation ermöglicht. Im Vordergrund der Untersuchungen steht der Vergleich zwischen einem FET- und einem IGBT-Gleichrichter. Es wird aber auch die Auslegung des Bremswiderstands im Zwischenkreis, ferner des Ladegerätes und der Antriebsbatterie behandelt. Für die Regelung der elektrischen Maschine werden verschiedene Regelverfahren erläutert. In diesem Zusammenhang werden auch die Steuergesetze hergeleitet, die eine wirkungsgradoptimierte Regelung erlauben. Einen weiteren Schwerpunkt der Betrachtungen bilden die möglichen Modulationsarten des Wechselrichters. Aufbauend auf den gewonnen Erkenntnissen werden schließlich zwei Wechselrichter mit unterschiedlichen Leistungshalbleitern (FET und IGBT) hergestellt. Dazu wird ein Modulator und eine Regeleinrichtung entwickelt und programmiert. Ferner werden Prototypen des Bremswiderstandes, des Batterieladegerätes sowie der Einrichtungen für die Bordnetzversorgung erstellt. Für die Überprüfung der realisierten Arbeiten wird ein Batterieprüfstand und ein Antriebsprüfstand entworfen und aufgebaut.


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    Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Antriebssystems für ein Fahrzeug

    HAUSSMANN MORITZ / WEIGOLD JÖRG / HEPP MAXIMILIAN | Europäisches Patentamt | 2023

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