Elektrische Antriebe autonomer Straßenfahrzeuge

Elektrische Antriebe autonomer Straßenfahrzeuge

von: Simon Fassbender

Inhaltsverzeichnis

1. EINLEITUNG  1

2. ANFORDERUNGEN AN DEN ANTRIEB  2

3. ANTRIEBSVARIANTEN  5

3.1 GLEICHSTROMANTRIEB  5
3.2 SYNCHRONANTRIEB  6

3.2.1 Antrieb mit fremderregter Synchronmaschine  7
3.2.2 Antrieb mit permanent erregter Synchronmaschine  8

3.3 ASYNCHRONANTRIEB 9

4. DIREKTE UND INDIREKTE REGELUNG FÜR ASYNCHRON- UND SYNCHRONMASCHINEN 12

5. GETRIEBE 15

6. RESÜMEE 16

7. LITERATURVERZEICHNIS  18

1. Einleitung

In meiner Hausarbeit im Rahmen der Vorlesung „Elektrische Antriebe“ möchte ich mich mit dem elektrischen Antrieb autonomer Straßenfahrzeuge beschäftigen. Warum gerade dieses Thema? Die Menschheit benutzt seit Beginn der Motorisierung fast ausschließlich Verbrennungsmotoren als Antriebsmaschinen für Straßenfahrzeuge. Immer wieder wurde in den letzten Jahrzehnten versucht, aufgrund der begrenzten Ressourcen fossiler Brennstoffe und wegen der hohen CO2 Belastung in den Ballungszentren, den Elektroantrieb als Alternative weiter zu entwickeln. In meiner Hausarbeit möchte ich dem Leser einen kleinen Einblick in die zahlreichen Varianten der elektrischen Antriebsmöglichkeiten geben und ein wenig zur Verbesserung des Verständnisses dieser Problematik beitragen. Die Entwicklung elektronisch gesteuerter Antriebe für Elektrostraßenfahrzeuge hat ca. 1968, als erstmals leistungsfähige Halbleiterschalter zur Verfügung standen, begonnen. Die ersten Versuchsfahrzeuge wurden mit Gleichstrom-Reihenschlußantrieben ausgerüstet. Es wurde aber bald erkannt, dass fremderregte Gleichstromantriebe wesentliche Vorteile bieten. [Konstantin Ledjeff, 1993] Später wurde auch der Einsatz von Antrieben mit Asynchron- und Synchronmotoren erwogen, die am Anfang durch die sehr teure Halbleitertechnik nicht konkurrenzfähig waren.

Heutzutage hat sich durch technische Fortschritte und neue Erkenntnisse (z.B. Halbleiter, Magnetmaterialien, Motorbauformen) die Situation verändert, so dass dem Asynchron- und Synchronantrieb die Zukunft gehören. Daher möchte ich den Schwerpunkt in dieser Hausarbeit auf diese beiden Antriebsvarianten legen und den Gleichstromantrieb nur als Vergleich (und aus traditionellen Gründen) erwähnen. Das Antriebssystem für ein Elektrostraßenfahrzeug besteht aus den folgenden Hauptkomponenten: Traktionsbatterie, Elektroantrieb und Hilfsbetriebe. Der Elektroantrieb, Thema dieser Hausarbeit, besteht aus der elektrischen Maschine, dem Stromrichter und der Regelung. [G. Henneberger, J.R. Hadji-Minaglou, 1994] (Anmerkung: In dieser Hausarbeit wird ausschließlich die Batterie und nicht die Brennstoffzelle erwähnt oder illustriert, da die verwendeten Literaturquellen nicht so aktuell sind, dass sie die Brennstoffzelle schon in ihre Betrachtungen haben einfließen lassen.) Bild 1: Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug [Abbildung in der Downloaddatei vorhanden]

2. Anforderungen an den Antrieb

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