Strom- und Spannungsdynamik im Hochvolt-Bordnetz von elektrischen Fahrzeugen

Projektpartner: Daimler AG

Kooperationsprojekt mit der Daimler AG zur Charakterisierung der Strom-und Spannungsdynamik im Hochvolt-Bordnetz von elektrischen Fahrzeugen.

Motivation und Beschreibung

Das Hochvolt-Bordnetz (HVBN) von Elektrofahrzeugen stellt den Leistungsfluss zwischen den verschiedenen Komponenten sicher. Da der Bedarf an elektrischer Leistung im Vergleich zu Bordnetzen in Verbrennerfahrzeugen sehr hoch ist, wird eine Spannungslage von mehreren 100V gewählt. Es verknüpft unter anderem die HV-Batterie, Wechselrichter zur Ansteuerung der Drehstrommaschinen, sowie kleinere Verbraucher wie der DCDC-Converter als Verknüpfung zum Niedervoltnetz (12 V), elektrischer Kältemittelverdichter und Heizer oder Wärmepumpe. Die Komponenten werden mit entsprechenden Kabel zum HVBN zusammengeschlossen. Unter anderem bedingt durch integrierte Regelungen, Eingangskondensatoren, Doppelschichtkapazität sowie parasitäre Effekte resultiert ein schwingfähiges System.

Möglicher Aufbau eines HV-Bordnetz.

Durch das zyklische Schalten der im HVBN befindlichen Leistungselektronik werden Stromoberwellen erzeugt, die durch die Bordnetzimpedanz ein sich veränderndes Spannungsniveau verursachen. Für einen sicheren Betrieb aller Komponenten gibt es jedoch gewisse Anforderungen an das Spannungsniveau. Daher muss die im HVBN resultierende Strom- und Spannungsdynamik bekannt sein, was hauptsächlich durch umfangreiche Messungen erreicht wird.

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Im Rahmen des Forschungsprojektes wird ein modellbasierter Ansatz verwendet, um die Strom- und Spannungsdynamiken herleiten zu können. Hierfür werden Stromspektren von verschiedenen Bauteilen und gleichzeitig die Impedanz des HVBN unter Einbeziehung von Ansteuerung, Regelung und Betriebszustände benötigt. Die Modelle werden mittels Experimente auf ihre Validität überprüft. Beabsichtigt ist auch die Berücksichtigung verschiedener technischer Ausführungen der Bauteile um ein möglichst breit anwendbares Tool entwickeln zu können.

Bearbeiter

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