Fehlertolerante Antriebe mit mehrsträngigen, permanentmagneterregten Synchronmaschinen ermöglichen auch nach Auftritt von Fehlern in Wicklung, Sensorik oder Ansteuerung einen sicheren Weiterbetrieb frei von Bremsmomenten und Überspannungen im gesamten Drehzahlbereich. Dabei bieten sie gleichzeitig Vorteile im Normalbetrieb wie z.B. geringere Stromwärmeverluste, reduzierte Anregungen von akustisch wirksamen Tangential- und Radialkräften oder eine Senkung der Effektivstrombelastung des Zwischenkreises.
In dieser Dissertation wird ein neuartiges numerisches Simulationsmodell zur Simulation des Zeitverhaltens mehrsträngiger Antriebe beliebiger Strangzahl vorgestellt. Aufbauend auf dem Modell werden Regelungskonzepte für den Normalbetrieb und den Fehlerfall abgeleitet. Im Normalbetrieb steht die Ausnutzung der spezifischen Vorteile mehrsträngiger Antriebe im Vordergrund, während im Fehlerfall die Kompensation auftretender Bremsmomente realisiert wird. Alle entwickelten Regelstrategien zielen auch nach Auftritt eines Fehlers auf die Nutzung eines für Elektrofahrzeuge notwendigen breiten Drehzahlbereichs mit Betrieb im Feldschwächbereich ab.
Aktualisiert: 2021-05-12
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Fehlertolerante Antriebe mit mehrsträngigen, permanentmagneterregten Synchronmaschinen ermöglichen auch nach Auftritt von Fehlern in Wicklung, Sensorik oder Ansteuerung einen sicheren Weiterbetrieb frei von Bremsmomenten und Überspannungen im gesamten Drehzahlbereich. Dabei bieten sie gleichzeitig Vorteile im Normalbetrieb wie z.B. geringere Stromwärmeverluste, reduzierte Anregungen von akustisch wirksamen Tangential- und Radialkräften oder eine Senkung der Effektivstrombelastung des Zwischenkreises.
In dieser Dissertation wird ein neuartiges numerisches Simulationsmodell zur Simulation des Zeitverhaltens mehrsträngiger Antriebe beliebiger Strangzahl vorgestellt. Aufbauend auf dem Modell werden Regelungskonzepte für den Normalbetrieb und den Fehlerfall abgeleitet. Im Normalbetrieb steht die Ausnutzung der spezifischen Vorteile mehrsträngiger Antriebe im Vordergrund, während im Fehlerfall die Kompensation auftretender Bremsmomente realisiert wird. Alle entwickelten Regelstrategien zielen auch nach Auftritt eines Fehlers auf die Nutzung eines für Elektrofahrzeuge notwendigen breiten Drehzahlbereichs mit Betrieb im Feldschwächbereich ab.
Aktualisiert: 2022-01-20
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In der vorliegenden Dissertation wird der Ansatz einer ganzheitlichen Antriebssystemdimensionierung beschrieben und untersucht. Für ein Fahrzeug der oberen Mittelklasse werden drei Antriebskonzepte mit elektrisch erregten Synchronmaschinen (ESM) dimensioniert, von denen zwei Konzepte Achsantriebe mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen sind und ein Konzept vier Radnabenantriebe vorsieht. Diese Antriebstopologien werden hinsichtlich einiger für den Automotive-Bereich relevanter Eigenschaften untersucht, wie beispielsweise den benötigten Bauraum, den Energiebedarf im Fahrzyklus, die maximal erreichbare Kurzzeit- und Dauerleistung sowie das akustische Verhalten. Im Mittelpunkt der Dissertation steht die für die Bewertung erarbeitete Berechnungsmethodik. Sie umfasst neben der zeiteffizienten und präzisen elektromagnetischen Berechnung mittels numerisch und analytisch gekoppelter Berechnungsverfahren auch die thermische Modellierung auf Basis von Wärmequellennetzwerken sowie die Anbindung einer erechnungsmethodik zur magnetischen Geräuschberechnung.
Aktualisiert: 2020-09-30
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In der vorliegenden Dissertation wird der Ansatz einer ganzheitlichen Antriebssystemdimensionierung beschrieben und untersucht. Für ein Fahrzeug der oberen Mittelklasse werden drei Antriebskonzepte mit elektrisch erregten Synchronmaschinen (ESM) dimensioniert, von denen zwei Konzepte Achsantriebe mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen sind und ein Konzept vier Radnabenantriebe vorsieht. Diese Antriebstopologien werden hinsichtlich einiger für den Automotive-Bereich relevanter Eigenschaften untersucht, wie beispielsweise den benötigten Bauraum, den Energiebedarf im Fahrzyklus, die maximal erreichbare Kurzzeit- und Dauerleistung sowie das akustische Verhalten. Im Mittelpunkt der Dissertation steht die für die Bewertung erarbeitete Berechnungsmethodik. Sie umfasst neben der zeiteffizienten und präzisen elektromagnetischen Berechnung mittels numerisch und analytisch gekoppelter Berechnungsverfahren auch die thermische Modellierung auf Basis von Wärmequellennetzwerken sowie die Anbindung einer erechnungsmethodik zur magnetischen Geräuschberechnung.
Aktualisiert: 2020-10-01
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Aus verschiedenen Gründen wird eine Elektrifizierung und Hybridisierung von Kraftfahrzeugen angestrebt. Die Integration von elektrischen Traktionsantrieben hat ein hohes Potenzial bei unterschiedlichen Kraftfahrzeuganwendungen aufgezeigt. Im Bereich der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge wird dieses Thema immer stärker diskutiert. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit ein. Die vorliegende Dissertation betrachtet ein hybridisiertes Konzept eines landwirtschaftlich genutzten Traktors. Es sind verschiedene Antriebstopologien für die landwirtschaftlichen Fahrzeuge denkbar. Studien weisen auf Vorteile des Radnabenantriebs hin. Die vorliegende Arbeit fokussiert auf diese Topologie und beschreibt die Auslegung und Dimensionierung eines Elektromotors, der als Radnabenantrieb in der Vorderachse eingesetzt wird. Die besondere Problematik bei der Entwicklung des Traktionsantriebs des betrachteten Traktors besteht darin, dass sich aus den Fahrzeuganforderungen eine hohe Drehzahlspreizung für den Traktionsmotor ergibt. Einerseits sind hohe Drehmomente bei geringen Drehzahlen gefordert, anderseits ist eine hohe Drehzahl bei geringem Drehmoment für die Straßenfahrt spezifiziert. Für diese Betriebspunkte ist der S1-Dauerbetrieb gefordert. Eine kurzzeitige Überlastfähigkeit des Elektromotors in diesen Betriebspunkten kann somit nicht genutzt werden um beide Drehmoment- und Drehzahlanforderungen zu erfüllen. Zusammen mit dem stark eingeschränkten verfügbaren Einbauvolumen stellen die widersprüchlichen Motoranforderungen eine Herausforderung für die Auslegung elektrischer Maschinen dar.
Aktualisiert: 2020-01-15
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