Der permanenterregte Synchronmotor (PMSM) ist nach wie vor die beste Wahl wenn es um Performance geht. Prinzipbedingt ergibt sich aber das Problem der Gegen-EMK, d.h. dass ein sich drehender Motor immer eine Spannung erzeugt, die im Fehlerfall (z.B. bei Ausfall der Regelung) gefährlich werden kann. Einerseits kann diese Spannung bei hohen Drehzahlen die mit der Maschine verbundenen Komponenten zerstören, andererseits kann diese Spannung in Kombination mit einem Energiespeicher zu einem fahrdynamisch kritischen Bremsmoment durch unkontrollierte Rückspeisung in den Energiespeicher kommen. Üblicherweise wird dieses Problem durch einen aktiven Kurzschluss (AKS) der Motorphasen gelöst. Es wird darauf verwiesen, dass es zumindest fragwürdig ist, ob dieser mit den vorhanden IGBT's (insulated-gate bipolar transistor) eines Umrichters mit ASIL C oder sogar ASIL D erreicht werden kann. Daher wird dargelegt, dass ein geschicktes Systemdesign einen AKS mit so hohem Sicherheitslevel überflüssig macht. Durch die Wahl eines Motors mit niedriger Gegen-EMK und hohem Reluktanzmoment kann auch eine Pulssperre des Inverters einen sicheren Zustand darstellen. Die Regelung einer solchen Maschine ist allerdings schwer zu beherrschen und erfordert eine sehr detailliert ausgearbeitete Regelung mit genauer Beachtung der Induktivitäten des Motors. Wird allerdings die Regelung beherrscht, ist die Realisierung eines sicheren Zustandes mit dem PMSM mit der gleichen Hardware erreichbar wie beim Asynchronmotor. Diese Form der Architektur wurde erfolgreich von der Siemens AG für den Antrieb des Exagon Furtive-eGT entwickelt.
Permanent Magnets Synchronous Motors (PMSM) are the first choice when it comes to performance of an electrical drive system for an electric car. This type of motor is still the best concerning power density, power characteristics and efficiency. However, because of the permanent magnets there is the so called back EMF, which can lead to high induced voltages e.g. in case of an error of the inverter. This in turn can destroy components connected to the DC link and lead to an uncontrolled energy flow into the battery. The energy flow into the battery leads to a braking torque which can be dangerous for the driving dynamics. In this article we show that a smart motor design in combination with a suitable system design and powerful control algorithms avoid such effects without the use of an active short circuit of the motor phases. In addition it will be shown, why it is very difficult to reach ASIL C or D with the state-of-the-art technology for the active short circuit.
Funktionale Sicherheit bei permanent erregten Synchronmotoren
2013
15 Seiten, Bilder, 8 Quellen
Conference paper
German
Funktionale Sicherheit bei permanent erregten Synchronmotoren
Automotive engineering | 2014
|Springer Verlag | 2019
|Recyclinggerechte Montagetechnik fuer permanent erregte Synchronmotoren
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|British Library Online Contents | 2013
Sicherheit hat ihren Preis - funktionale Sicherheit
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