12. Elektroantriebe (EV I) Flashcards
Warum ist die Elektrifizierung so wichtig aus Sicht der Hersteller?
Abgabe bei Nichteinhaltung der CO2-Ziele der EU:
Seit 2019: 95€ pro g/km und pro neu zugelassenem Fahrzeug
(Folie 3 ansehen!!)
Erstes Elektrofahrzeug von Porsche Weltausstellung Paris 14.April 1900
Pmax = 2 x 7PS
Maximale Geschw. = 50km/h
Reichweite 50km
(Folie 6)
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Diverse Bilder und Beispiele, Historie E-Fahrzeuge.
Folien 7-12
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Tesla Roadster: 2008-2012
Mit dem Erfolg des Tesla Roadster begann die derzeitige E-Mobilitätswelle.
—> Folie 13
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Kleine leichte Fahrzeuge brauchen nicht so viel Power, um schnell loszufahren.
Sie werden außerdem meistens in der Stadt benutzt, sodass sie hauptsächlich schnell losfahren müssen und nicht hohe Spitzengeschwindigkeiten wie auf der Autobahn benötigen.
—> Batterie muss entsprechend auch nicht so groß sein!
(Siehe FOlie 16)
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Tesla Model S - Folie 18
StreetScooter (DHL-Group) - Folie 19+20
E-Go MObile AG (aus einem Forschungsprojekt der RWTH Aachen) - Folie 21
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Nenne die Komponenten für einen E-Antrieb! (7)
E-Maschine und Getriebe
Leistungselektronik
Traktionsbatterie und Batteriemanagement
E-Heizung
E-Klima/Klimaprozessor
(FOLIE 22!)
E-Bremskraftverstärker
Hochvoltleitungen
Grundfunktionen der Leistungselektronik
Stromrichter sind Einrichtungen zum Umformen elektrischer Energie unter Verwendung von Leistungshalbleitern.
Bei der Kupplung von Wechsel- und Gleichstromsystemen ergeben sich hierbei 4 Grundfunktionen: ??
Gleichrichten
Wechselrichter
Gleichstrom-Umrichter
Wechselstrom-Umrichter
(siehe Symbole Folie 23)
?(1)? sind Einrichtungen zum Umformen ?(2)? unter Verwendung von ?(3)?.
(1) Stromrichter
(2) elektrischer Energie
(3) Leistungshalbleitern
?? ist die Umformung von Wechselstromenergie in Gleichstromenergie (Energiefluss vom Wechselstromsystem zum Gleichstromsystem)
Gleichrichten
?? Ist die Umformung von Gleichstromenergie in Wechselstromenergie (Energiefluss von Gleichstromsystem zum Wechselstromsystem)
Wechselrichten
?(1)? ist die Umformung von Gleichstromenergie mit gegebener Spannung und Polarität in Gleichstromenrgie mit anderer Spannung und Polarität. Man spricht vom ?(2)? bzw. ?(3)?
(1) Gleichstrom-Umrichten
(2) Gleichspannungswandler
(3) Gleichstrom-Umrichter
?(1)? ist die Umformung von Wechselstromenergie mit gegebener Spanung, Frequenz und Phasenzahl in Wechselstromenergie mit anderer Spannung, Frequenz und Phasenzahl.
Man spricht von einem ?(2)?- bzw. ?(3)?
(1) Wechselstrom-Umrichten
(2) Wechsel-Umrichter
(3) Drehstrom-Umrichter
Grundfunktionen der Leistungselektronik
—> Schaubild FOLIE 24!
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Wechselstrom-Umrichten ist die Umformung von Wechselstromenergie mit gegebener ?(1)?, ?(2)? und ?(3)? in Wechselstromenergie mit anderer ?(1)?, ?(2)? und ?(3)?.
(1) Spanung
(2) Frequenz
(3) Phasenzahl
Gleichstrom-Umrichten ist die Umformung von ?(1)? mit gegebener ?(2)? und ?(3)? in ?(1)? mit anderer ?(2)? und ?(3)?.
(1) Gleichstromenergie
(2) Spannung
(3) Polarität
Die ?(1)? formt die bereitgestellte elektrische Energie in die vom Verbraucher benötigte Form um. Diese Umwandlung erfolgt ?(2)? durch den Einsatz ?(3)?.
(1) Leistungselektronik
(2) verlustarm
(3) elektronischer Schalter
Mittels der vier Grundfunktionen kann die bereitgestellte elektrische Energie in die gewünschte elektrische Energie umgeformt werden.
(Gleichrichten, Gleichstrom-Umrichten, Wechselstrom-Umrichten, Wechselrichten)
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Wie sieht ein Elektroatriebsstrang beispielsweise aus? (Eine von vielen Möglichkeiten)
Siehe FOlie 25
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Elektrische Maschinen: Übersicht
Elektrische Maschinen können grundsätzlich unterteilt werden in?
Gleichstrom-Moto (GM)
Wechselstrommotor
Drehfeldmaschine
(Weitere Unterteilung Folie 26)
Elektrische Maschinen: Übersicht
Wie können Drehfeldmaschinen unterteilt werden? (3)
Asynchron-Maschine (ASM)
Synchron-Maschine (SM)
Mischformen
Welche Elektrischen Maschinen sind für derzeitige E-Fahrzeuge relevant? (2)
Asynchron-Maschine (ASM)
Synchron-Maschine (SM)
(Beides Drehfeldmaschinen)
Nenne Formen der Synchron-Maschine (SM)! (3)
Fremderregte Synchron-Maschine
Permanenterregte Synchron-Maschine (PM)
Geschaltete Reluktanz-Maschine (SRM)
Arbeitsquadranten einer E-Maschine
Kennfeld von einer E-Maschine
Meistens schaut man sich nur den Quadrenten mit positiver Drehzahl und positiven Drehmoment an. Das ist auch der Bereich wo der Verbrennungsmotor immer drin liegt.
Man darf aber nicht vergessen, dass es auch die Möglichkeit gibt ein negatives Drehmoment zu haben (Generatorbetrieb)
—> also z.B. wenn man rekuperativ Bremsen möchte
E-Maschine hat auch die Möglichkeit rückwärts zu laufen (anders als ein Verbrennungsmotor). Also negative Drehzahl und negatives Drehmoment.
FOLIE 27 ANSEHEN UND DURCHLESEN!!! (Wichtig zu verstehen)
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Oberhalb einer bestimmten Drehzahl muss aus ?(1)? Gründen die ?(2)? beschränkt werden, so dass das ?(3)? über der ?(4)? absinkt.
(1) thermischen
(2) Leistung
(3) Drehmoment
(4) Drehzahl
Oberhalb einer bestimmten Drehzahl muss aus thermischen Gründen die Leistung beschränkt werden, so dass das Drehmoment über der Drehzahl absinkt.
Beschreibt welchen Bereich?
Feldschwächebereich
Der größte Teil der Eingangsleistung wird in ?(1)? umgewandelt und somit hat die E-Maschine einen sehr hohen ?(2)?.
(1) Wellenleistung (mechan. Leistung)
(2) effektiven Wirkungsgrad
Verluste einer E-Maschine
Welche Verluste können auftreten? (3)
Kupferverluste
Eisenverluste
Reibungsverluste
??: Erwärmung der Leiter infolge des Stromflusses durch die Maschine
Kupferverluste
Verluste aufgrund der ständigen Ummagnetisierung einzelner Bauteile.
Wie nennt man diese Verluste?
Eisenverluste
Reibungsverluste treten bei der E-Maschine z.B. wo/wodurch auf? (2)
In der Lagerung zwischen Stator und Läufer
Bei der Kühlung
Die Verluste sind bei der E-Maschine deutlich kleiner als beim Verbrennungsmotor
Wahr/Falsch?
Wahr
Asynchronmaschinen werden sehr häufig eingesetzt, weil sehr einfach aufgebaut und sehr wartungsarm.
Wahr/Falsch?
Wahr
Asynchronmaschinen gehören zu den ?(1)?.
In ihrem Ständer (Stator) sind drei ?(2)? so angeordnet, dass sich bei entsprechender Ansteuerung ein ?(3)? ausbildet.
Der ?(4)? besteht aus einzelnen Leitern, die parallel zur ?(5)? verlaufen und entweder an ihren Enden miteinander ?(6)? sind (= ?(7)?) oder aber den auftretenden Strom über ?(8)? abführen.
(1) Drehstrommaschinen
(2) Spulen
(3) magnetisches Drehfeld
(4) Läufer
(5) Drehachse
(6) kurzgeschossen
(7) Kurzschlussläufer
(8) Schleifringe
Asynchronmaschinen
Bei Verwendung eines ?(1)? tritt lediglich an dessen Lagerung Verschleiß auf, so dass der Motor dementsprechend ?(2)? ist.
Im motorischen Betrieb ?(3)? das magnetische Drehfeld in den ?(4)? des Laufers eine ?(5)?, die einen ?(6)? zur Folge hat.
Aus dem Zusammenwirken des ?(6)? mit dem ?(7)? bildet sich das ?(8)?, so dass der ?(9)? sich dreht.
Die Drehzahl des Drehfeldes (nFeld) ergibt sich dabei aus der ?(10)? und der Anzahl der ?(11)?
(1) Kurzschlussläufers
(2) langlebig
(3) induziert
(4) Leitungen
(5) Spannung
(6) Stromfluss(es)
(7) Magnetfeld
(8) Drehmoment
(9) Läufer
(10) Ansteuerfrequenz (fAnsteuer)
(11) Polpaare im Ständer (p)
Asynchronmaschine
Wie berechnet sich die Drehzahl des Drehfeldes (nsubFeld)?
nsubFeld = fsubAnsteuer / p
fsubAnsteuer: Ansteuerfrequenz
p: Anzahl der Polpaare im Ständer