Simulation des Antriebssystems auf Basis von Elektromotoren in mobilen Anwendungen

Abstract

Das alltägliche Leben ist geprägt von einer großen Vielfalt an elektrischen Antriebssystemen, welche ihre Nutzer in den unterschiedlichsten Branchen unterstützen. Die wachsende Mobiliät dieser Anwendungen erweitert ihr Einsatzspektrum von einem kleinen Akkuschrauber bis zu einem leistungsstarken Kraftfahrzeug. Dabei wird der Entwicklungsprozess solcher Systeme zunehmend durch preisgünstige und schnelle Echtzeitsimulationen begleitet. Der Kernpunkt der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer allgemeingültigen Strategie zur Modellierung von elektrischen Antriebssystemen in mobilen Anwendungen. Durch die Erfassung ihrer wesentlichen Aufgaben und Komponenten lässt sich ein modulares Gesamtmodell ableiten. Dieses Modell erlaubt den Austausch und die Parametrierung seiner einzelnen Bestandteile und ist deshalb vielfältig einsetzbar. Die praktische Umsetzung der entwickelten Strategie am Beispiel eines Elektrofahrrads verdeutlicht die Möglichkeiten und Besonderheiten der einzelnen Module. Durch die Nutzung von „hardware–in–the–loop“ lassen sich die Modelle zusätzlich mit realen Systemen verbinden. Abschließende Vergleichsmessungen dienen neben der Modellbewertung auch der Validierung und geben Anreize für einen praktischen Gebrauch in anderen Anwendungen und eine Vertiefung einzelner Modellbestandteile in weiterführenden Arbeiten.

Many applications base on the huge variaty of electric power systems, which support users in everyday life. Growing engineering advances enhance the mobility of power systems and extend their fields of application. In additon the product development of this systems is increasingly supported by fast and economical real time simulations. This work deals with the development of a universal model to simulate mobile electric power systems. The fundamental functions and components of these systems lead to a modular model. Single modules of the entire concept can be parameterized or replaced by other models to simulate and analyse different kinds of power systems. The implementation of the essential components of an electric bicycle illustrates the models opportunities and features. Furthermore the concept allows hardware–in–the–loop simulations to gain new insights by connecting and integrating a real electric motor. Final comparing measurements validate the developed model and provide incentives for its successful usage and extension in further works.