Antriebssysteme für Elektrofahrzeuge

Es werden stromrichtergesteuerte Drehstrom- und Spezialmaschinen untersucht, die aus Gleichspannungsquellen mit stark lastabhängiger Spannung gespeist werden. Dazu zählen Asynchronmaschinen mit Käfigläufer, stromerregte Synchronmaschinen, modulare Dauermagnetmaschinen und geschaltete Reluktanzmaschinen. Von besonderer Bedeutung sind hohe Ausnutzung (Volumen und Gewicht) sowie hoher Wirkungsgrad im Teillastbetrieb. In der Regel werden hochtourige Maschinen (0 - 9000 1/min) im Leistungsbereich von 30 - 50 kW mit direkter oder indirekter Wasserkühlung bevorzugt.

Für diese Maschinen werden Entwurfskriterien, Simulationsprogramme und Steuerverfahren entwickelt. Asynchronmaschinen lassen sich ohne mechanischen Sensor bis hinunter zur Drehzahl Null (Anfahren) sicher betreiben, für stromerregte Synchronmaschinen wird ein vereinfachter Drehzahlgeber angegeben, modulare Dauermagnetmaschinen können mit direkter Leiterkühlung extreme Drehmomentdichten erreichen.

Intensiv wird der geschaltete Reluktanzmotor erforscht, der als neuartige Antriebsvariante einen mechanisch einfachen Aufbau mit hohem Drehmoment im Anfahrbereich und gutem Teillastwirkungsgrad verbindet. Der magnetische Kreis wird in Abhängigkeit von der Rotorposition modelliert und unter Berücksichtigung der Sättigung numerisch approximiert. Dies ermöglicht die zuverlässige Vorausberechnung des Betriebsverhaltens. Auf dieser Basis wird eine Drehmomentsteuerung angegeben und mittels eines schnellen Algorithmus (4µs) auf einem Mikrorechner realisiert.