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2024 | Buch

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Echtzeitfähige Verlustmodellierung im elektrischen Antrieb für Elektro- und Hybridfahrzeuganwendungen

verfasst von: Maximilian Andreas Weber

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universität Stuttgart

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Maximilian Andreas Weber adressiert die Umsetzung von echtzeitfähigen Verlustmodellen in der automobilen Steuergeräte-Software vor dem Hintergrund begrenzter Rechenressourcen. Den Schwerpunkt bildet ein generischer Ansatz zur recheneffizienten Beschreibung von harmonischen Größen für beliebige Formen der Spannungsmodulation eines Wechselrichters im elektrischen Antrieb. Der Autor überträgt die erarbeitete Methodik auf neue Verlustmodelle, die sich zur Abschätzung der harmonischen Verluste des Zwischenkreiskondensators und der elektrischen Maschine eignen. Durch den Einsatz der Modelle auf einem Steuergerät ist es möglich, Verluste im Fahrbetrieb in Echtzeit zu überwachen und einen sicheren sowie effizienten Betrieb des Antriebssystems zu gewährleisten.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Die konsequente Minderung von Treibhausgasemissionen, der systematische Ausbau von erneuerbaren Energiequellen und die nachhaltige Nutzung von Ressourcen zählen zu den zentralen Themen der aktuellen Klima- und Energiepolitik. Die globale Klimakatastrophe und existenten Umweltprobleme verdeutlichen die absolute Notwendigkeit verantwortungsvoll zu handeln und zielgerichtet gegen die Erderwärmung vorzugehen. Dabei können insbesondere technologische Fortschritte und Innovationen, wie im Bereich der Mobilität, dazu beitragen die Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen.
Maximilian Andreas Weber
Kapitel 2. Grundlagen des elektrischen Antriebs
Zusammenfassung
Dieses Kapitel adressiert die grundlegenden Wirkprinzipien und den Einfluss der Spannungsmodulation auf die Beanspruchung der einzelnen Komponenten im elektrischen Antrieb. Neben Aufbau und Funktion von Wechselrichter und elektrischer Maschine kommt den Schaltaktivitäten der Leistungshalbleiter eine detailliertere Betrachtung zu, indem verschiedene Verfahren der Spannungsmodulation aufgezeigt werden. Weiterhin werden die im Antriebssystem auftretenden harmonischen Schwingungen hinsichtlich der anfallenden Verluste und der daraus hervorgehenden Notwendigkeit einer Zustandsüberwachung diskutiert.
Maximilian Andreas Weber
Kapitel 3. Methoden der harmonischen Analyse
Zusammenfassung
Dieses Kapitel befasst sich mit verschiedenen Ansätzen zur frequenzabhängigen Beschreibung von harmonischen Signalen in Hinblick auf eine echtzeitfähige Verlustbestimmung in der Steuergeräte-Software. Im ersten Abschnitt warden die in Theorie und Praxis bestehenden Ansätze vorgestellt, wobei im Speziellen auf empirische, numerische und analytische Methoden eingegangen wird. Der zweite Abschnitt, befasst sich mit einem generischen Ansatz auf Basis der Fourier-Reihe.
Maximilian Andreas Weber
Kapitel 4. Verlustmodellierung des Zwischenkreiskondensators
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der generische Ansatz zur Spektralanalyse eines durch den Inverter gepulsten Signals auf den Zwischenkreiskondensator angewendet. Ausgehend von den Wirkzusammenhängen wird die Modellbildung zur harmonischen Verlustberechnung vorgenommen, ehe in einer Offline-Verifikation der Eignung zur frequenzabhängigen Bestimmung der Kondensatorverluste am Simulationsrechner nachgegangen wird. Die Implementierung erfolgt unter Berücksichtigung der realen Beschränkungen in der Steuergeräte-Software.
Maximilian Andreas Weber
Kapitel 5. Verlustmodellierung der elektrischen Maschine
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird der generische Ansatz zur Spektralanalyse eines durch den Inverter gepulsten Signals auf die elektrische Maschine übertragen. Basierend auf den Wirkprinzipien erfolgt die Modellbildung zur harmonischen Verlustberechnung für die verschiedenen elektromagnetischen Verlustmechanismen. Die Eignung zur frequenzabhängigen Bestimmung der Maschinenverluste wird wiederum vor dem Hintergrund einer potenziellen Anwendung in der Steuergeräte-Software unter Echtzeitanforderungen im Rahmen einer Off- und Online-Verifikation untersucht.
Maximilian Andreas Weber
Kapitel 6. Schlussfolgerung
Zusammenfassung
Angesichts der globalen Klimakatastrophe und existenten Umweltprobleme widerfährt dem Verkehrssektor eine wichtige Bedeutung den Treibhauseffekt und dessen Folgen einzudämmen. Im Speziellen trägt die Elektromobilität maßgeblich zum Gelingen dieser Mammutaufgabe bei. Mitunter ist durch technologische Neuerungen für einen möglichst sicheren und effizienten Betrieb des Antriebssystems zu sorgen.
Maximilian Andreas Weber
Backmatter
Metadaten
Titel
Echtzeitfähige Verlustmodellierung im elektrischen Antrieb für Elektro- und Hybridfahrzeuganwendungen
verfasst von
Maximilian Andreas Weber
Copyright-Jahr
2024
Electronic ISBN
978-3-658-44890-5
Print ISBN
978-3-658-44889-9
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-44890-5

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