Thermische Beanspruchung von Leistungshalbleitern in Fahrzeugen des OEPNV

Elektrische Energiespeichersysteme knnen zur Verbesserung der energetischen Effizienz elektrischer Fahrzeuge des ffentlichen Personennahverkehrs eingesetzt werden. Die Integration der Energiespeicher bedingt deren leistungselektronische Kopplung mit dem Fahrzeugzwischenkreis. Die in Leistungswandlern eingesetzten Halbleiterelemente unterliegen im Betrieb thermischen Wechselbeanspruchungen, deren Amplitudengnge entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer der Dioden und Transistoren haben.
Zur Nachbildung der thermischen Wechselbeanspruchung wird ein geschlossenes Simulationsmodell bentigt, welches zu Beginn der Arbeit nicht verfgbar war. Die vorliegende Arbeit schliet diese Lcke. Darber hinaus wird auf verschiedene Manahmen zur Absenkung der thermischen Wechselbeanspruchung bei mglichst vollstndiger Erhaltung des durch Bremsenergierckgewinnung bestehenden Energiesparpotentials eingegangen. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Steuerung des Energiespeichers unter Einbeziehung des prdiktiv ermittelten Traktionsleistungsverlaufs fr den nchsten Streckenabschnitt. Die neu entwickelte Steuerstrategie bewirkt ohne Hardwarenderung im Leistungsteil des Leistungswandlers neben der angestrebten Absenkung der thermischen Wechselbeanspruchung gleichzeitig eine deutlich bessere Ausnutzung anfallender Bremsenergie.
Durch ein im Fahrzeug integriertes Energiespeichersystem kann neben der erhhten Energieeffizienz auch der vollstndige oder lokal begrenzte Verzicht einer kontinuierlichen Energieversorgung des Fahrzeugs erreicht werden. Ein Konzept des Fraunhofer IVI fr den Betrieb elektrischer Nahverkehrsmittel macht durch die heute noch stark limitierte Energiedichte verfgbarer Energiespeicher deren Nachladung whrend des Fahrgastwechsels notwendig. Nachzuladende Energiemenge und nicht vernderliche Fahrgastwechselzeiten erfordern hierfr Energietransfers mit elektrischen Leistungen, die wesentlich ber der Antriebsleistung des Fahrzeugs liegen knnen. Als Beg