Einsatz eines DC-DC-Wandlers zur Spannungsanpassung zwischen Antrieb und Energiespeicher in Elektro- und Hybridfahrzeugen

In Elektro- und Hybridfahrzeugen ist es möglich, eine einheitliche Spannungslage für Antrieb und Energiespeicher zu verwenden oder zwei unterschiedliche Spannungsniveaus über einen DC/DC-Wandler miteinander zu verbinden. Um die beiden Lösungsansätze miteinander vergleichen zu können, wurden die Einflussfaktoren von Energiespeicher, DC/DC-Wandler, Wechselrichter und Maschine identifiziert. Diese Einflussfaktoren wurden daraufhin analysiert und beurteilt, wie sich die Zwischenkreisspannung auf das Gewicht, den Leistungsbauteilbedarf und den Wirkungsgrad der Komponenten auswirkt. Es wurde aufgezeigt, wie die einzelnen Komponenten anzupassen sind, wenn sich die Zwischenkreisspannung ändert. Mithilfe einer automatisierten Optimierungsrechnung wurde das System mit und ohne DC/DC-Wandler ausgelegt. Anschließend wurden die Systeme miteinander verglichen und bewertet. Da im Bereich von Elektro- und Hybridfahrzeugen das Gewicht und die Kosten eine entscheidende Rolle spielen, wurde bei der Auslegung der Komponenten insbesondere auf einen minimalen Bauteileinsatz geachtet. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde für ein Hybridfahrzeug ein Wechselrichter mit integriertem DC/DC-Wandler entwickelt und aufgebaut. Die Simulationsergebnisse wurden an diesem System verifiziert. Die Vor- und Nachteile wurden für die Systeme mit und ohne DC/DC-Wandler aufgezeigt.