Elektrifizierung in der Fahrzeugtechnik

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Grundlagen der Elektrotechnik

2.1 Gleichstromnetzwerke

2.1.1 Hydraulisch-elektrische Analogiebetrachtung

2.1.2 Ohm’sches Gesetz, Knoten- und Maschenregel

2.1.3 Spannungs- und Stromquelle

2.1.4 Superposition

2.1.5 Knotenpotenzialverfahren

2.2 Elektrisches Feld

2.2.1 Elektrische Feldstärke und elektrischer Fluss

2.2.2 Kapazität

2.2.3 Feldeffekt-Transistor

2.3 Magnetisches Feld

2.3.1 Magnetischer Fluss und magnetischer Kreis

2.3.2 Induktionsgesetz und Selbstinduktivität

2.3.3 Kraftwirkungen im Magnetfeld

2.4 Wechselstromnetzwerke

2.4.1 Darstellung im Zeitbereich

2.4.2 Komplexe Wechselstromrechnung

2.4.3 Netzwerke an veränderlicher Frequenz

2.4.4 Schein-, Wirk- und Blindleistung

2.5 Nichtharmonische periodische Signale

2.5.1 Fourier-Analyse und Spektrum

2.5.2 Fourier-Transformation

2.6 Transiente Vorgänge

2.6.1 Analyse transienter Vorgänge im Zeitbereich

2.6.2 Laplace-Transformation

2.7 Literatur

3 Grundlagen der Modellbildung

3.1 Mechanische Strukturen

3.1.1 Einmassenschwinger

3.1.2 Zweimassenschwinger

3.1.3 Beschreibung in modalen Koordinaten

3.2 Thermalanalyse

3.2.1 Grundlagen der Thermalanalyse

3.2.2 Thermische Mehrkörpersysteme

3.3 Elektrochemische Energiespeicher und Wandler

3.3.1 Akkumulatoren

3.3.2 Brennstoffzelle

3.4 Literatur

4 Simulation mechatronischer Systeme

4.1 Modellbildung

4.2 Systemidentifikation und messtechnische Validierung

4.3 Ingenieurwissenschaftliche Softwarewerkzeuge

4.3.1 MATLAB

4.3.2 Simulink

4.3.3 MATLAB-/Simulink-Kurzreferenz mit Beispielen

4.4 Literatur

5 Elektrische Antriebstechnik

5.1 Gleichstrommaschine

5.1.1 Permanentmagnetisch erregte Gleichstrommaschine

5.1.2 Elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine

5.2 Drehfeldmaschinen

5.2.1 Vom Drehstrom zum Drehfeld

5.2.2 Asynchronmaschine

5.2.3 Synchronmaschine

5.3 Bewegungswandler und Antriebsanpassung

5.3.1 Reihengesetzmäßigkeiten elektrischer Maschinen

5.3.2 Bewegungswandler

5.4 Workshop BLDC-Motor

5.4.1 Motorbetrieb

5.4.2 Bremsbetrieb

5.5 Literatur

6 Ansteuerung elektrischer Antriebe

6.1 Regelstrecke und Spannungssteuerung

6.2 Strom- und Momentenregler

6.3 Drehzahl- und Geschwindigkeitsregler

6.4 Feldorientierte Regelung

6.5 Positionsregler und Führungsgrößengenerierung

6.6 Workshop Antriebssimulation

6.6.1 Spannungsgesteuerter DC-Motor

6.6.2 DC-Motor mit PI-Drehzahlregelung

6.6.3 DC-Motor mit kaskadierter Lageregelung

6.6.4 DC-Motor mit elastisch angekoppelter Last

6.6.5 Lagegeregelte Servoachse mit elastischer Last

6.7 Literatur

7 Elektrifizierte Fahrzeugantriebe

7.1 Fahrzeug-Längsmodell

7.1.1 Prinzipieller Aufbau des Längsmodells

7.1.2 Zugkraft und Lastmodell

7.1.3 Antriebsstrangmodell

7.1.4 Fahrermodell und Lastzyklus

7.1.5 Implementierung in Simulink

7.2 Elektrifizierte Traktionsantriebe

7.2.1 Antriebskennlinie

7.2.2 Reichweitenabschätzung

7.2.3 Analytische Verbrauchsabschätzung

7.3 Hybridfahrzeuge

7.3.1 Betriebsarten von Parallelhybriden

7.3.2 Nachhybridisierung von Pkw

7.3.3 Hybridisierungspotenziale von Nutzfahrzeugen

7.4 Workshop elektrifizierte Ultraleicht-Fahrzeuge

7.5 Literatur

Sachwortverzeichnis