Elektromobilität

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Abbildung 1: Prüfstandskonzept

Um die Betriebsbereiche der Antriebskomponenten (Batterie, DC/AC-Wandler, E-Maschine) vollständig durchfahren zu können, sind Prüfstände, wie in Abbildung 1 gezeigt, üblich. Die blau hinterlegten Komponenten sind hierbei der zu prüfende DC/AC-Wandler (Frequenzumrichter) bzw. die zu prüfende elektrische Maschine. Die grün hinterlegten Komponenten bilden die Bremseinheit (elektrische Lastmaschine), um die Prüflingsmaschine auf einer bestimmten Drehzahl zu halten. Gelb hinterlegt ist die Spannungsversorgung, die mit dem elektrischen Netz verbunden ist. Häufig kann in Projekten aus Kosten- und Sicherheitsgründen auf eine reale Antriebsbatterie verzichtet und stattdessen auf eine Batterie-Nachbildung mittels eines ansteuerbaren Batterieemulators (rot) zurückgegriffen.

Um die Antriebskomponenten der Elektromobilität in ihrer Vielfältigkeit und Leistungsklasse, vom eScooter über Hybrid- und Elektrofahrzeuge bis hin zu Straßenbahnen abzudecken, sind aktuell zwei Prüfstände im Aufbau bzw. in der Beschaffung. Die Anwendungsbereiche und Leistungsdaten sind in Tabelle 1 dargestellt. Mit der Fertigstellung des Prüfstandes mittlerer Leistung wird in Kürze gerechnet. Der Prüfstand ist in Abbildung 2 gezeigt. Beim Prüfstand für höchste Antriebsleistung wird von einer Inbetriebnahme Ende 2021 ausgegangen.

Zusätzlich zu den beschriebenen Prüfständen zum Betrieb realer elektrischer Maschinen, ist ein so genannter E-Maschinen-Emulator im Einsatz. Ein E-Maschinen-Emulator ist in der Lage, elektrische Maschinen mit (in Grenzen) beliebigen Parametern nachzubilden. Er ersetzt somit den Prüfling in Abbildung 1 durch eine leistungselektronische Komponente, die sich klemmenseitig wie die reale elektrische Maschine verhält. Somit kann beispielsweise die Funktionsfähigeit der entwicklten Steuer- und Regelungsalgorithmen ohne das Vorhandensein weiterer realer Maschinen in seiner Universalität validiert werden. Mit minimalem Aufwand lassen sich hiermit Fehlerfälle in elektrischen Maschinen nachbilden und die Reaktion der Steuer- und Regelungsalgorithmen daraufhin bewerten.

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Abbildung 2: Prüfstand für Hybrid-E-Maschinen, Foto: Hochschule Offenburg