ToRSteM
Untersuchung unterschiedlicher temperaturoptimierter Regelungsstrategien für elektrische Maschinen im virtuellen Gesamtfahrzeugverbund
Vor dem Hintergrund des Klimawandels bietet insbesondere der Verkehrssektor ein enormes Potential zur Reduktion der Treibhausgase. Einen zentralen Baustein hierfür stellt die Elektrifizierung des Antriebsstrangs in Kombination mit einer Brennstoffzelle oder einer Batterie dar. Hierbei ist die Effizienz von zentraler Bedeutung, da von ihr einerseits die Dimensionierung der Batterie bzw. der Brennstoffzelle und des Tanksystems abhängt und andererseits ein verringerter Energiebedarf des Antriebs erreicht wird.
Im Kontext der Steigerung der Energieeffizienz spielen thermische Untersuchungen und das Ausschöpfen dieser Effekte zugunsten der Effizienz eine entscheidende Rolle. Hierzu wurden bereits simulative Untersuchungen durchgeführt, die das Potential zur Reduktion des Energiebedarfs zeigen. Um diese Ergebnisse validieren zu können, wird ein bestehender Prüfstand dazu befähigt, die Effizienz zweier Prüflinge in thermischen Vergleichsuntersuchungen zu bestimmen. Dabei werden nicht nur die elektrische Maschine und der Inverter betrachtet, sondern auch mithilfe des HiL (Hardware-in-the-Loop)-Ansatzes das Gesamtfahrzeug und dessen Betriebsstrategie berücksichtigt. Hierfür wird ein RCP-System beschafft, das einen hohen Freiheitsgrad hinsichtlich der Regelungsalgorithmen (sechsphasiger simultaner Betrieb) bietet und die simulative Abbildung des Gesamtfahrzeugs und dessen Betriebsstrategie abdecken kann. Da ein simultaner Betrieb zweier Prüflinge unter Einsatz unterschiedlicher Kühlstrategien aufgrund der direkten Vergleichbarkeit bei identischen Randbedingungen vorteilhaft ist, wird ein dreiphasiger Prüfstandsumrichter auf sechs Phasen erweitert, um diese Betriebsart zu ermöglichen.
Ziel der Untersuchungen ist es, einen allgemeingültigen, methodischen Ansatz, mit dessen Hilfe elektrifizierte Antriebsstränge unter thermischen Gesichtspunkten (Betriebsstrategie und Komponentendesign) optimiert werden können, zu entwickeln und diesen mittels Prüfstandsversuchen zu validieren.