ISBN 978-3-8439-4842-5

978-3-8439-4842-5, Reihe Elektrotechnik

Simon Niedzwiedz
Analyse niedrigfrequenter leitungsgebundener Störphänomene im Hochvolt-Bordnetz von Elektrofahrzeugen

232 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2021), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Mit der stetig fortschreitenden Elektrifizierung moderner Fahrzeuge wachsen auch die Anforderungen an Energieverteilung und EMV. Dabei erfolgen nicht nur eine Erhöhung der elektrischen Antriebs- und Systemleistung im HV-Bordnetz. Zukünftig werden vermehrt auch Architekturen mit mehr als einem elektrischen Antrieb umgesetzt - vom Einzelachsantrieb hin zum Allradfahrzeug mit Einzelradantrieb. Hierdurch steigt nicht nur die allgemeine Systemkomplexität im HV-Bordnetz. Es rücken neben den klassischen Aspekten leitungsgeführter EMV (Common Mode und Differential Mode-Verhalten) nun auch Aspekte der Energietechnik (Netzqualität) und Herausforderungen aus der Anlagentechnik (Lager- und Wellenströme) immer stärker in den Entwicklungsfokus - vor allem im Kontext des (hoch-)dynamischen Fahrbetriebs.

Um die komplexen Systemanalysen hinsichtlich gesetzlicher, funktionaler und qualitativer Anforderungen effizient zu bewältigen, wird eine übergreifend nutzbare Definition der elektrischen Systemgrößen benötigt, die deren Charakteristik, die Abhängigkeiten von dynamischen Zuständen und die Systemwechselwirkungen berücksichtigt. Zudem sind entsprechende Simulationsmodelle erforderlich, die diese Parameter- und Analysekomplexität beherrschen.

Diese Arbeit präsentiert eine systematische und praktisch erprobte simulationsgestützte Analysemethode und deren Erkenntnisse für Einzel- und Mehrfachantriebsarchitekturen. Dazu werden essentielle Modelle einer hierfür entwickelten Modellbibliothek vorgestellt. Es werden die relevanten Systemgrößen und Störphänomene im Kontext (hybrid-)elektrischer Kraftfahrzeuge erläutert, charakterisiert und ihre dynamischen Abhängigkeiten systematisiert – zunächst am HV-System mit einem E-Antrieb und anschließender Übertragung auf Mehrfachantriebstopologien. Abschließend wird ein Konzept abgeleitet, um das Common Mode-Verhalten im HV-Bordnetz von Mehrfachantriebstopologien zu optimieren, und dessen Potential demonstriert.