Skip to main content
main-content

Über dieses Buch

Manuel Warwel legt in diesem Band seinen forscherischen Fokus auf die echtzeitfähige Temperaturüberwachung eines dreiphasigen Wechselrichters. Ausgehend von nur einem Temperatursensor je Halbbrückenmodul stellt der Autor unterschiedliche Modelle vor, die sich zur Schätzung der nicht messbaren Halbleiter- und Kühlwassertemperaturen eignen. Die Modelle unterscheiden sich bezüglich ihrer Fähigkeit des Ausgleichs von ungleichmäßig verteilten Verlustleistungen, der Einstellung von variablem Kühlwasservolumenstrom und der Frage, ob eine Erweiterung zur Schätzung von Ein- und Auslasstemperatur des Kühlwassers erforderlich ist. Dabei sind die Modelle für den echtzeitfähigen, beobachterbasierten Einsatz auf dem Steuergerät des Wechselrichters ausgelegt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Chapter 1. Einleitung

Die europäische Union hat sich zum Ziel gesetzt, den CO 2 -Ausstoß bis zum Jahr 2020 gegenüber 1990 um mindestens 20%zu reduzieren [77]. In Deutschland verursacht der Verkehr ca. 18 % aller CO 2 -Emissionen und belegt damit Platz 2 hinter der Energiewirtschaft mit 42 % (Stand 2013 [76]).

Manuel Warwel

Chapter 2. Grundlagen

Die Grundlagen für die weitere Arbeit umfassen eine kurze Einführung in die Funktionsweise eines Pulswechselrichters, die im Betrieb anfallenden Verlustleistungen und die daraus resultierende Notwendigkeit der Temperaturüberwachung. Hierfür werden auch alternative Methoden kurz erläutert und die in dieser Arbeit zentrale Methode, die beobachterbasierte Temperaturüberwachung, im Detail eingeführt. Abgeschlossen wird dieses Kapitel mit der Beschreibung des Versuchsträgers, der für die Durchführung der Experimente verwendet wurde.

Manuel Warwel

Chapter 3. Modellbildung - Methode, Nomenklatur und Identifikation

Dieses Kapitel behandelt den systematischen Ansatz, der für die thermische Modellbildung dieser Arbeit entwickelt wurde. Zunächst adressiert das erste Teilkapitel 3.1 die erarbeitete Methode in einer allgemeinen Form, wobei die benötigten Vektoren und Matrizen zur Darstellung im Zustandsraum in einer geeigneten Nomenklatur eingeführt werden. Das zweite Teilkapitel 3.2 beschreibt die entwickelte Vorgehensweise zur Parameteridentifikation.

Manuel Warwel

Chapter 4. Temperaturmodell Halbbrücke

Dieses Kapitel widmet sich der thermischenModellierung von einzelnen Halbbrückenmodulen. Dabei wird, wie in Kapitel 2.1 dargestellt, unterschieden, ob die Verlustleistungen als gleichmäßig bzw. symmetrisch auf die Halbleiter verteilt betrachtet werden können, oder ob asymmetrisch verteilte Verlustleistungen auftreten. Asymmetrisch verteilte Verlustleistungen treten immer dann auf, wenn die elektrische Maschine, die durch den Pulswechselrichter angesteuert wird, mit sehr kleinen Drehzahlen, im Stillstand oder im aktiven Kurzschluss betrieben wird.

Manuel Warwel

Chapter 5. Temperaturmodell Kühlwasser - Ein- und Auslassschätzung

Neben den Halbleitertemperaturen des Pulswechselrichters sind Ein- und Auslasstemperatur des Kühlwassers weitere relevante Größen im Systemkontext. Sie können verwendet werden, um andere Komponenten im selben Kühlkreislauf vor Überhitzung zu schützen und dienen im Fahrzeugsteuergerät als Eingangsgrößen zur Regelung von Lüftern,Wärmetauschern und Kühlwasserpumpen.

Manuel Warwel

Chapter 6. Temperaturmodelle für variablen Kühlwasservolumenstrom

In Elektro- und Hybridfahrzeugen kann es sinnvoll sein, den Volumenstrom des Kühlwassers bedarfsabhängig zu regeln, um die Energieaufnahme der Kühlwasserpumpe zu minimieren [11]. Der reduzierte Energiebedarf kann sich direkt auf die Reichweite des Fahrzeugs auswirken [4]. Allgemein beeinflusst die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmediums das thermische Verhalten der gekühlten Halbleiter [34, 35].

Manuel Warwel

Chapter 7. Modellbaukasten

Die Temperaturmodelle aus den Kapiteln 4, 5 und 6 werden in diesem Abschnitt zu einem Modellbaukasten zusammengeführt. Im Rahmen dieser Übersicht wird eine Möglichkeit beschrieben, mit der die Modelle bezüglich ihres Berechnungsaufwands verglichen werden können.

Manuel Warwel

Chapter 8. Ausblick und Ansätze zurWeiterarbeit

In diesem vorletzten Kapitel der Arbeit werden weiterführende Themen betrachtet, die einerseits mögliche Fehlersituationen beschreiben und andererseits Möglichkeiten zur Erweiterung des entwickelten Baukastens darstellen. Zu den betrachteten Fehlersituationen gehören das thermische Verhalten des Wechselrichters bei Kühlwasserausfall und bei umgekehrtem Kühlwasservolumenfluss, die die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der beobachterbasierten Temperaturüberwachung beeinträchtigen.

Manuel Warwel

Chapter 9. Zusammenfassung

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Modelle zur echtzeitfähigen beobachterbasierten Temperaturüberwachung von Wechselrichtern für Elektround Hybridfahrzeuge entwickelt. Die Aufgabenstellung resultiert aus dem Anspruch, die Komponente gegenüber kritischen Überlastungen zu schützen und ihre Funktionalität über die Lebensdauer des Fahrzeugs hinweg zu gewährleisten.

Manuel Warwel

Backmatter

Weitere Informationen

Premium Partner

Neuer InhaltdSpaceFEVValeo LogoTE Connectivity Corporation

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Zur B2B-Firmensuche

Whitepaper

- ANZEIGE -

INDUSTRIE 4.0

Der Hype um Industrie 4.0 hat sich gelegt – nun geht es an die Umsetzung. Das Whitepaper von Protolabs zeigt Unternehmen und Führungskräften, wie sie die 4. Industrielle Revolution erfolgreich meistern. Es liegt an den Herstellern, die besten Möglichkeiten und effizientesten Prozesse bereitzustellen, die Unternehmen für die Herstellung von Produkten nutzen können. Lesen Sie mehr zu: Verbesserten Strukturen von Herstellern und Fabriken | Konvergenz zwischen Soft- und Hardwareautomatisierung | Auswirkungen auf die Neuaufstellung von Unternehmen | verkürzten Produkteinführungszeiten.
Jetzt gratis downloaden!

Bildnachweise