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2021 | Buch

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Mechatronische Produktentwicklung im Kontext der Mikromobilität

Modellbildung, Regelung, Simulation

verfasst von: Prof. Dr. Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Die mechatronische Produktentwicklung ist ein Ansatz der interdisziplinären Entwicklung von Produkten. Dieser zentralisiert die Funktionen des Endprodukts und bricht dabei disziplinabhängige Grenzen auf. Darüber hinaus optimiert der Ansatz den Ressourcenbedarf, indem vor der Fertigung der ersten Komponente umfängliche virtuelle Untersuchungen durchgeführt werden. Im Rahmen des Buches „Mechatronische Produktentwicklung am Beispiel einer permanentmagnetisch erregten Synchronmaschine (PMSM)“ wird den Lesern der Entwicklungszyklus der mechatronischen Produktentwicklung von der Anforderung bis zum fertigen Prototypen nähergebracht. Hierbei werden die Leser durch eine praxisnahe Ausrichtung des Buches in die Lage versetzt, im Anschluss mechatronische Produkte gesamtheitlich zu sehen und zielorientierte Lösungsansätze zu finden. Darüber hinaus wird die Kompetenz im Hinblick auf Entwurfsverfahren mechatronischer Produkte erweitert und der Sinn für gesamtheitliches Systemverhalten geschärft.

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Die zunehmende Urbanisierung ist ein treibender Faktor für die Entwicklung von alternativen, effizienten und nachhaltigen Mobilitätslösungen in der Stadt. Dieser Prozess wird zusätzlich durch die weitreichenden Möglichkeiten und den technologischen Fortschritt von Elektromobilität unterstützt. Dies ermöglicht somit die Umsetzung bedarfsgerechter Lösungskonzepte für den Einsatz in städtischen Umgebungen, angepasst an Infrastruktur und Verkehrsteilnehmer.

Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Kapitel 2. Regelung eines Synchronmotors

Zusammenfassung

Die Grundlage für die Beeinflussung mechanischer Systeme bilden Aktuatoren. Diese setzten elektrische Steuersignale in mechanische Bewegungen oder andere physikalischen Größen um. Einen großen Anteil an Aktuatoren bilden elektrische Maschinen.

Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Kapitel 3. Hardwarenahe Simulation der Motorregelung

Zusammenfassung

Das in den vorherigen Abschnitten entwickelte Simulationsmodell der permanentmagneterregten Synchronmaschine (PMSM) kann in erster Instanz zur Entwicklung, Erprobung und dem Vergleich von diversen Regelungsalgorithmen und -strategien dienen. Sowohl das Simulationsmodell als auch der implementierte Regler liegen als kontinuierliche Systeme vor. Für eine spätere Implementierung des Reglers auf ein programmierbares Endgerät, wie einen Mikrocontroller, Mikroprozessor oder FPGAs, gilt es, entsprechend die Schnittstellen zu identifizieren.

Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Kapitel 4. Fahrer- und Antriebstrangmodellierung

Zusammenfassung

Mit den bisherigen durchgeführten Arbeiten und Entwicklungen ist es möglich diverse baugleiche Motoren zu steuern und zu regeln oder die entwickelten Funktionen auf weitere Motortypen zu adaptieren. Es wurden mathematische Modelle der Hardwarekomponenten entwickelt wie z.B. des Antriebsmotors, der Leistungselektronik als auch unterschiedliche Sensormodelle, um entsprechende Schnittstellen in die Simulation zu integrieren und hierdurch die Softwarefunktionen mit entsprechender Charakteristik der Signalverläufe zu erproben. Der Inhalt der Abb. 4.1 fasst die bisherigen Entwicklungen stark vereinfacht zusammen.

Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Kapitel 5. Fahrdynamikmodellierung dreispuriger Fahrzeuge

Zusammenfassung

Während die vorherigen Kapitel die Bereitstellung mechanischer Energie über elektrische Energiespeicher und die Antriebsmaschine beschreiben, geht dieses Kapitel auf die Umwandlung dieser Antriebsenergie in die Bewegungsenergie des Fahrzeugs ein.

Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Kapitel 6. Batteriemodellierung

Zusammenfassung

Nachdem nun der elektrische Antrieb ausführlich behandelt worden ist, beschäftigt sich Kapitel 6 mit der Quelle der elektrischen Energie. Rein elektrisch angetriebenen Fahrzeuge führen leistungsfähige Energiespeicher mit sich, welche im Folgenden als Batterie oder Akkumulator bezeichnet werden.

Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Kapitel 7. Fazit und Ausblick

Zusammenfassung

Das vorliegende Werk bildet die Grundlage Mikromobilität systemisch zu verstehen und aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen, gesamtheitliche Fahrzeugsystementwicklung zu betreiben. Die Darstellung der Symbiose aus Antrieb und Fahrzeugarchitektur vermittelt ein Verständnis für Schnittstellen und Einflussmöglichkeiten. Der ganzheitliche Modellansatz untersucht zudem jede Komponente modular und adressiert gezielt Forschungsfragen sowie Entwicklungspotentiale.

Margot Ruschitzka, Harry Ott, Rene Degen

Backmatter

Titel: Mechatronische Produktentwicklung im Kontext der Mikromobilität
verfasst von: Prof. Dr. Margot Ruschitzka
Harry Ott
Rene Degen
Copyright-Jahr: 2021
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-64623-6
Print ISBN: 978-3-662-64622-9
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-64623-6

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