Diese Arbeit befasst sich mit den Herausforderungen der Leistungsbestimmung an Fahrzeugen mit elektrischen Traktionsantrieben. Der derzeitige Trend zu alternativen Antriebskonzepten, welche insbesondere Elektrofahrzeuge sein können, treibt die Entwicklung weiter voran und verlangt nach genauen Lösungsansätzen zur Leistungsbestimmung und folglich Wirkungsgraderfassungen. Um den Energieverbrauch und damit die Effizienz sowie die Emissionen ermitteln und mit herkömmlichen Antriebskonzepten vergleichen zu können, ist die genaue Leistungs- sowie Wirkungsgradbestimmung unumgänglich und für die Fahrzeugentwicklung in Richtung gesteigerter Effizienz enorm wichtig. Dies gilt sowohl für den Traktionsantrieb in Elektro- und Hybridfahrzeugen als auch für Nebenverbraucher wie beispielsweise der Kompressor der Klimaanlage, etc. Die Probleme, die dabei auftreten können, beziehungsweise auf welche Aspekte geachtet werden muss, werden erläutert. Die Berechnung der Leistung erfolgt nach diskreter Abtastung von Spannungen und Strömen der Maschine. Als Periodendauer ist die Grundfrequenz des Stromes heranzuziehen. Zur genauen Analyse ist eine Abtastrate von etwa dem 20-fachen der maximalen Schaltfrequenz des Umrichters einzustellen. Gerade die Regelung durch umrichtergespeiste Maschinen führt zu Problemen, welche bei konstanter Netzfrequenz nicht entstehen. Durch die gepulsten Spannungsausgänge an den Umrichtern entsteht ein breites Oberschwingungsspektrum und führt zu unerwünschten Verlusten, welche durch eine Erhöhung der Schaltfrequenz jedoch reduziert werden können. Außerdem werden die gewünschten Außenleiterspannungen aufgrund unumgänglicher Totzeiten am Umrichter nicht genau erreicht. Für Verfahren der sensorlosen (keine Verwendung von Sensoren zur direkten Rotorlage- oder Drehzahlerfassung) Fluss-, Drehzahl- oder Positionsbestimmung ist die genaue Kenntnis der Spannung aber oft essentiell. Kompensationsmaßnahmen der Umrichtertotzeit können diese Verfahren erheblich verbessern. Auch in der Fahrzeugentwicklung sind solche sensorlose Regelungsverfahren oft gewünscht, um Vorteile der erhöhten Ausfallssicherheit, Kosten- und Platzersparnis (kein zusätzlicher Lagegeber oder Drehzahlmesser) ausnützen zu können. Außerdem kann ein sensorloses Regelungsverfahren als Backup-System bei sicherheitskritischen Anwendungen eingesetzt werden.
Umrichtergespeiste Antriebe in elektrifizierten Fahrzeugen - Anforderungen an die Regelung und Leistungsbestimmung
2013
24 Seiten, 19 Bilder, 2 Tabellen, 21 Quellen
Conference paper
German
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