Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuartigen getriebelosen Radnabenantriebes. Hierbei soll die Maschine magnetfrei ausgeführt werden und zudem so in den vorhandenen Bauraum eines Fahrzeuges integriert werden, dass keinerlei Modifikationen an originalen Fahrzeugteilen notwendig werden.
Die Arbeit gibt nach einer kurzen Einleitung einen Einblick in den aktuellen Stand der Technik und erläutert im Anschluss detailliert die Funktionsweise Geschalteter Reluktanzmaschinen und deren zugehöriger Leistungselektronik.
Nach einer ersten theoretischen Machbarkeitsstudie wird ein erstes Funktionsmuster real aufgebaut und erprobt.
Die so gewonnenen Erkenntnisse über die Entwicklung, den Bau sowie den Betrieb einer solchen Maschine werden verwendet, um nachfolgend zwei weitere Maschinengenerationen zu entwickeln und demonstrativ in ein auf dem Markt erhältliches Elektrofahrzeug ohne nennenswerte mechanische Modifikationen zu integrieren.
Die Erprobung der entwickelten Antriebseinheiten im realen Fahrbetrieb, sowie die ausführliche Vermessung des aufgebauten Prototypen in Bezug auf Effizienz sowie Akustik der neuen Antriebsquellen wird ebenso durchgeführt, wie die Applikation neuer Fahrdynamik-Algorithmen wie Torque Vectoring.
Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme des Fahrzeuges wird eine Analyse des potentiellen Zielmarktes und daraufhin eine zielgerichtete Weiterentwicklung der Antriebseinheit hin zu einem gesamten Nachrüst-Kit durchgeführt. Eine Kostenabschätzung für geringe Stückzahlen rundet diese Arbeit ab.
Aktualisiert: 2023-04-21
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Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Entstehungsmechanismen störender Geräusche am elektrischer Radnabenmotor und beschreibt ein multiphysikalisches Modell, welches diese nachbildet. Daraus werden Gegenmaßnahmen abgeleitet und bewertet. Ein vibroakustisch optimierter Steuerungsansatz, wird weiterentwickelt und auf das zu untersuchende experimentell angewandt. Des Weiteren werden Grenzen und das Zusammenwirken des optimierten Steuerungsansatzes mit der Motorregelung näher beleuchtet. This work deals with the mechanisms of disturbing noises at the electric wheel hub motor and describes a multiphysical model which simulates them. From this, countermeasures are derived and evaluated. A vibroacoustical optimized control approach, was developed and applied to the system. Furthermore, limitations and the interaction of the optimized control approach with the motor control are examined more detail.
Aktualisiert: 2023-03-23
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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: 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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Nach dem heutigen Stand der Technik werden Statorspulen elektrischer Maschinen aus konventionellem Kupferlackdraht mit rundem Leiterquerschnitt gewickelt. Dieses Verfahren begrenzt den realisierbaren Kupferfüllfaktor und damit den Wirkungsgrad elektrischer Maschinen.
Das Ziel des Forschungsprojekts FlexiCoil war die Erforschung einer Verfahrens- und Werkzeugtechnologie für Formspulen, um elektrische Maschinen mit hohem Kupferfüllfaktor wirtschaftlich herzustellen. Die Zielgeometrie der Spule wurde zu Projektbeginn festgelegt. Vorversuche zeigten, dass mit einer mehrstufigen Umformung der beste Kompromiss zwischen Herstellbarkeit der Spule und seriennaher, wirtschaftlicher Produktion erzielt wird. Die Zielgeometrie kann mit fünf Umformstufen realisiert werden. Die umgeformten Spulen wurden mit einem epoxidbasierten Lack isoliert und in einem Erprobungsträger in der Gestalt eines Radnabenantriebs verbaut. Der Wirkungsgrad und das thermische Verhalten des Erprobungsträgers wurden messtechnisch ermittelt und mit dem Verhalten einer Referenzmaschine mit Runddrahtwicklung verglichen.
Der Kupferfüllfaktor, welcher mittels der FlexiCoil-Spulen erreicht wird, übertrifft den einer üblichen Wicklung um 33 %. Bei hohem Drehmoment resultiert daraus eine Reduktion der Kupferverluste von bis zu 17 %. Die innovative Herstellung der Spule führt zu einer Steigerung der Produktionskosten des kompletten Antriebes von mindestens 10 %. Die Formspulen stehen noch am Anfang ihrer Entwicklung. Durch künftige Forschung wird eine weitere Kostenreduktion der Spulen erwartet. Bereits jetzt zeigt das Projekt FlexiCoil eine Möglichkeit auf, den Kupferfüllfaktor elektrischer Maschinen und damit die Leistungs- und Drehmomentdichte sowie den Wirkungsgrad zu steigern.
Aktualisiert: 2022-01-06
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Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer dezentralen, modellbasierten Fahrdynamikregelung.
Aktualisiert: 2020-01-14
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