Refine
Year of publication
Document Type
- Diploma Thesis (735)
- Master's Thesis (16)
- Bachelor Thesis (12)
- Book (1)
Institute
- Elektrotechnik (764) (remove)
Language
- German (764) (remove)
Mit der Unterzeichnung des Pariser Klimaschutzübereinkommens im Jahr 2016 haben sich Deutschland sowie die Europäische Union dazu verpflichtet, Anstrengungen zu unternehmen, die Erhöhung der globalen Durchschnittstemperatur zu begrenzen. Ein wichtiger Faktor ist dabei die Emission von Treibhausgasen, von denen in der Bundesrepublik Deutschland ein großer Teil bei der Deckung des Energiebedarfs von Gebäuden erzeugt wird. Steigende Energiepreise sind ein weiterer Grund, um eine Optimierungsbetrachtung im Energieverbrauch von Gebäuden durchzuführen. Untersuchungen aus der Forschung schätzen die Einsparmöglichkeiten durch optimierte Regelverfahren in der Heizungstechnik als signifikant ein. Hierzu bieten sich die mittlerweile weit verbreiteten Gebäudeautomationssysteme an.
Die vorliegende Arbeit hat das Ziel der Untersuchung alternativer Ansätze der bedarfsgerechten Regelung versorgungstechnischer Anlagen in der Gebäudetechnik, mit Schwerpunkt auf der automatischen Ermittlung des Wärmebedarfs in der gewerblichen Heizungstechnik durch bereits im Objekt eingesetzte Sensorik.
Hierfür wurden nach einer Recherche zu alternativen Regelkonzepten in der Fachliteratur die weiter zu untersuchenden Regelansätze in einem methodisch durchgeführten Vergleich ausgewählt. Regelungsansätze mit der grundlegenden Funktionsweise der Berücksichtigung der Spreizung von Vor- und Rücklauftemperatur haben sich dabei als vielversprechend herausgestellt.
Die weitere Untersuchung erfolgte anhand eines Simulationsmodells. Dieses wurde auf der Grundlage eines real geplanten und errichteten Gebäudes gebildet. Dabei kamen die Programme MATLAB und Simulink sowie die Bibliothek Simscape zum Einsatz. Auf Basis der zu betrachtenden Regelungsansätze wurden Regelungen entworfen und in das Modell integriert.
In der Gesamtbetrachtung zeigte sich, dass bei Anwendung der entwickelten Regelungen, im Vergleich zu konventionellen Regelungsmethoden in der Heizungstechnik, eine Optimierung im Betriebsverhalten möglich ist.
Weitere Ansätze zur technischen Realisierung sowie einer Ausweitung der Thematik auf kühlungstechnische Anlagen scheinen sinnvoll.
Problemstellung:
Zur Einhaltung der Verordnung (EU)2019/1781 müssen gegenwärtige Einphasenmaschinen konstruktiv angepasst werden. Um die Produktzuverlässigkeit zu gewährleisten, sind Anlaufprüfungen mit unterschiedlichen Belastungs- und Trägheitsmomenten nötig. Besonders von Bedeutung sind hier die Anlaufzeiten der Maschinen, Abschaltzeiten und Abschaltspannungen des Anlaufkondensators.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, darzustellen wie mit einfachen Mitteln ein Prüfstand für diese Aufgabe umgesetzt werden kann. Des Weiteren wird auf Besonderheiten und Probleme bei Prüfungen von Einphasenmaschinen eingegangen. Die Vorgehensweise der Anlaufprüfung wird exemplarisch an einem Modell vollzogen. Es erfolgt eine Auswertung der Messergebnisse und der Vergleich mit berechneten Werten. Abschließend wird noch eine Fehlerbetrachtung durchgeführt.
Die Messungen haben gezeigt, dass die hier betrachteten Maschinen alle vorgegebenen Parameter einhalten. Es wurden Kennlinien für maximale konstante Belastungsmomente und Trägheitsmomente im Anlauf erstellt. Zusätzlich wird eine Berechnungsmöglichkeit der Anlaufzeit aufgezeigt.
Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Modellierung eines hydraulischen Antriebs, der aus drei Hauptkomponenten besteht: dem Frequenzumrichter, dem Elektromotor und der Pumpe. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Modellbildung für Elektromotoren, insbesondere für Asynchron- und Synchronmotoren.
Diese Diplomarbeit befasst sich mit den Möglichkeiten, ein Gebäude, in welchem Menschen mit körperlichen und / oder geistigen Einschränkungen betreut untergebracht sind, mit Hilfe eines Gebäudeautomationssystems energieeffizienter zu machen und den Wohnkomfort der Bewohner zu erhöhen.
Es soll verdeutlicht werden, dass sich die Verringerung des Energieverbrauchs und eine gleichzeitige Steigerung des Wohnkomforts nicht gegenseitig ausschließt, sondern beides mit Hilfe intelligenter Regelungen gleichzeitig umsetzbar ist.
Die Entwicklungen im Bereich der Elektromobilität hat in den letzten Jahren zu einem rasanten Anstieg an Elektrofahrzeugen auf den Straßen geführt. Im Zuge dieser Entwicklung rückt die Frage nach einer ökologisch und wirtschaftlich sinnvollen Weiternutzung der Fahrzeugbatterien immer weiter in den Fokus.
Bei der Fahrzeugentwicklung Sachsen GmbH werden die Second-Life-Batterien unter anderem in mobilen Energiespeichern, sowie in hauseigenen Prototypenfahrzeugen verbaut. Hierfür wurde ein BMS entwickelt, welches sich durch eine hohe Modularität und Flexibilität in der Verschaltung mit den Slaves auszeichnen. In dieser Arbeit ist die Konzeption, Entwicklung und Inbetriebnahme der dazugehörigen Master-Grundplatine beschrieben, die zur Überwachung, Steuerung und Diagnose der Batteriemodule dient.
Untersuchung einer transformatorbasierten elektrischen Last für die Erprobung von Wechselrichtern
(2023)
Die Erprobung von Einzelkomponenten erfordert eine umfassende Reihe an Prüfungen. Nicht selten bedeutet die Prüfung eines neuen Prototyps, dass vorhandene Prüfstände angepasst werden müssen, um dem Lastenheft der Auftraggeber zu entsprechen. Diese Anpassungen zielen darauf, das Prüfobjekt unter gleichzeitiger Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte auch in seinen Grenzbereichen zu belasten. Aktuell werden entweder Prüfstandssysteme eingesetzt, welche sich durch niedrige Kosten auszeichnen, aber eine geringe elektrische Leistung im Vergleich zur Nennleistung des Prüflings besitzen oder Testsysteme, welche die elektrischen Parameter des Prüflings ausreizen, aber deutlich kostenintensiver und somit für Langzeittests ungeeignet sind.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung eines transformatorbasierten Lastsystems zur Erprobung von Wechselrichtern. Dabei gilt es zu analysieren, wie sich ein Wechselrichter im Betrieb mit einem Transformator verhält und unter welchen Bedingungen und mit welchen Einschränkungen eine Belastung im Nennleistungsbereich realisierbar ist.
Die Automobilproduktion ist ein sehr komplexer und umfangreicher Prozess mit vielen Einflussfaktoren. Das verdeutlicht diese Ausarbeitung anhand der Lackiererei der Volkswagen Sachsen GmbH in Zwickau sowie der Integration des Multifunktionsspeichers in den Produktionsprozess. In dieser Diplomarbeit liegt der Fokus auf der Analyse der Engpässe der Lackiererei und der Anforderungen für eine Stückzahlerhöhung der Produktion auf 1600 Fahrzeugen pro Tag über eine Wochenendfahrweise. Diese Untersuchungen des IST-Standes, des SOLL-Standes sowie die Einbindung der Erfahrungen der Mitarbeiter in den einzelnen Bereichen, bildeten die realitätsnahe Grundlage für die Festlegung der Lagerverwaltung in der Halle 3a sowie für Optimierungsmaßnahmen in der Fördertechnik.
Diese Diplomarbeit stellt die Voraussetzung für eine Festlegung der Platzreservierungen im Hochregallager konzeptionell und technisch bereit. Darüber hinaus wird die Fördertechnik in der Anbindung des Multifunktionsspeichers optimiert. Diese Umbaumaßnahmen erfolgen in den Ein- und Auslagerprozessen von KTL-Karosserien.
In der Diplomarbeit wird die Hardwareentwicklung eines Slavemoduls als ein Bestandteil eines Batterie-Management-Systems behandelt. Das BMS soll zukünftig in Energiespeichern aus Second-Life Lithium-Ionen Batteriemodulen eingesetzt werden. Dabei werden in der Arbeit die Konzeption, die Bauteilauswahl, die Schaltungsentwicklung und die Evaluation der Hardware behandelt.
Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Machbarkeit der Anwendung resistiver Sensoren auf textilen Materialien zur Messung des Auflagedrucks auf kompressiblen Untergründen. Die Recherche hat gezeigt, dass es bereits Anwendungen im medizinischen und
weiteren Sektoren, wie zum Beispiel im Sport, gibt. Die Arbeit konzentriert sich auf die Möglichkeit der direkten Herstellung von Sensoren auf Textilien.
Zwei Herstellungsverfahren für leitfähige Strukturen auf textilen Substraten werden untersucht. Die verwendeten Verfahren zur Herstellung leitf¨ahiger Strukturen auf Textilien umfassen das Pulverdruckverfahren und die Stickerei. Die Stickerei ermöglicht die Platzierung von leitfähigen Fäden bzw. Kabeln auf Textilien, während der Pulverdruck mit funktionalen Pulvern leitfähige Strukturen auf Textilien erzeugt.
Obwohl es bereits eine Vielzahl von Messsystemen für die Erfassung des Auflagedrucks gibt, zielt diese Arbeit darauf ab, Sensoren auf einem textilen Substrat speziell für den Einsatz in einer Auflagedruck-Messmatte im Reitsport zu entwickeln.
Die experimentelle Untersuchung umfasst Zugversuche und Druckbelastungstests. Zunächst werden Zugversuche durchgeführt, um die Dehnungseigenschaften der Textilien zu bestimmen, sowie die Änderung des elektrischen Widerstandes von aufgebrachten Pulverstrukturen bei Dehnung. Darüber hinaus werden zyklische Zugversuche durchgeführt, um die Stabilität der aufgetragenen leitfähigen Strukturen zu überprüfen. Mithilfe dieser Informationen wurde ein Trägermaterial aus mehreren textilen Substraten für weitere Versuche gewählt.
Des Weiteren wird die Änderung des elektrischen Widerstands von aufgebrachten Stick- und Pulverstrukturen während zyklischen Druckbelastungstests auf kompressiblen Untergrund untersucht und verglichen.
Die Ergebnisse der Druckbelastungstests deuten darauf hin, dass die Stick- und Pulverstrukturen eine Veränderung des elektrischen Widerstands während zyklischer Druckbelastung aufweisen. Es wurde beobachtet, dass der elektrische Widerstand während der Belastung
der Pulverstrukturen abnimmt und nach der Entlastung ansteigt. Die gestickten Strukturen weisen gegenteiliges Verhalten auf. Dies eröffnet interessante Möglichkeiten für die Entwicklung von textilen Sensorlösungen zur Erfassung von Auflagedruck auf kompressiblen Untergründen.
Die Bachelorarbeit zeigt die Komplexität und Herausforderungen bei der Entwicklung von resistiven Sensoren auf textilen Materialien für medizinische und sportliche Anwendungen.
Die Diplomarbeit behandelt die Firmwareentwicklung für die Bluetooth-Anbindung eines Maschinenüberwachungssensors. Mittels Bluetooth werden die gemessenen Beschleunigungswerte zur Weiterverarbeitung übermittelt. Da der Maschinenüberwachungssensor batteriebetrieben ist, wird die Bluetooth Low Energy Spezifikation verwendet. Bei dem Mikrocontroller handelt es sich um einen Multi-Band Wireless System-On-Chip.
Im Rahmen der Diplomarbeit wird eine Komponentenarchitektur erstellt, um basierend darauf die Firmware zu entwickeln. Die zu implementierenden Hauptkomponenten bestehen aus dem Einlesen der Vibrationswerte, sowie dem Aufbau der Bluetooth-Kommunikation und dem Senden der gemessenen Werte. Erstellt, getestet und analysiert wird die Firmware auf einem Evaluation-Board. Abschließend erfolgt ein Funktionstest, bei welchem die Vibrationswerte an einen Master gesendet werden. Hierfür werden am Master, nach erfolgreichem Verbinden mit dem Evaluation-Board, die Daten empfangen und angezeigt.
Zur Volkswagen Sachsen GmbH gehört neben dem Fahrzeugwerk Zwickau, dem Motorenwerk Chemnitz und der Gläsernen Manufaktur Dresden auch der Sonderfahrzeugbau Sankt Egidien. Am Standort Sankt Egidien finden die Entwicklung und der Umbau von Sonderfahrzeugen der Volkswagen AG statt. Dazu zählen unter anderen Taxen, Kommandofahrzeuge der Feuerwehr, Fahrschul-, Polizei- und verdeckte Kriminalpolizeifahrzeuge.
Um die Entwicklung der verschiedensten Sonderfahrzeugumfänge zu gewährleisten, werden Erprobungsfahrzeuge aufgebaut. Ein Grundfahrzeug wird organisiert, teilweise zurück gebaut, elektrische Leitungen und elektronische Bauteile werden neu montiert. Nach dem Umbau findet eine ausgiebige Testung statt. Sinn und Zweck der Erprobung ist das Sicherstellen aller Funktionen und der Kompatibilität dieser Komponenten im Verbund mit dem Grundfahrzeug sowie das allumfängliche Testen neuerer Software. Elektronische Bussignale werden ausgewertet, Fehlerspeicher ausgelesen und dokumentiert. Nur bei einwandfreiem Betrieb werden Kundenfahrzeuge aufgebaut.
Ziel der Diplomarbeit ist es den Erprobungsprozess zu optimieren, indem ein „Konzept“ für eine kostengünstigere und „einfachere“ Testmöglichkeit für elektronische und elektrische Komponenten entsteht. Dafür soll die Bordnetzstruktur eines ID.3 Fahrzeuges in Form eines HIL aufgebaut werden. Dieser soll den Großteil der elektrischen Komponenten des Grundfahrzeuges, sowie eines verdeckten Polizeiwagens abbilden. Nach Inbetriebnahme des HIL müssen auftretende Ereignisspeichereinträge ausgelesen, analysiert und bestmöglich behoben werden. Zusätzlich soll eine Prüfmatrix erstellt werden, um das Erproben von Bauteilen und Softwareständen zu erleichtern. Es soll dem Anwender ermöglicht werden, strukturiert Bauteile am HIL zu testen und die Ergebnisse korrekt zu bewerten.
Zentraler Bestandteil der Diplomarbeit ist die Konzeptentwicklung zur Umrüstung eines Querverschiebewagens innerhalb eines Karosseriespeichers. Dabei soll das bisher verwendete Kommunikationssystem PROFIBUS durch den neueren Ethernet-Standard PROFINET ersetzt werden. Gleichermaßen ist es notwendig, eine neue Konzeption für die Datenübertragung zu ermitteln, da die verbaute Stromschiene nicht dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Unterstützung von Industrial Ethernet und eine sichere Kommunikation in Echtzeit sind notwendige Voraussetzungen, die es zu berücksichtigen gilt. Im Rahmen der Modernisierungsplanung werden die Vor- und Nachteile ausgewählter Möglichkeiten erörtert und anschließend ein Konzept inklusive Einbindung in die bestehende Anlage für das resultierende Ergebnis erstellt.
Zur Herstellung von Mikro- und Submikrostrukturen werden im lithografischen Prozess fotosensitive Polymerlacke verwendet. Im i-line-Bereich wird mit einer Belichtungswellenlänge von 365 nm gearbeitet, wofür typische Lacke auf der Basis von Novolak mit Dicken zwischen 1 und 6 µm zum Einsatz kommen. Ein wesentlicher Anspruch an diese Fotolacke ist deren sehr gute Haftung auf unterschiedlichen Substraten, wie beispielsweise thermische- oder CVD-Oxide auch während sich anschließender Prozesse, wie der Implantation. Bei Dicken von ca. 5-6 µm können diese Lacke Probleme im Haftungsverhalten zeigen, was zur Delamination von strukturierten Lackgebieten führen kann.
Gegenstand der Arbeit ist es, das mechanische Verhalten von klassischem Novolak-Lack mit einem chemisch verstärkten i-line-Lack bei Infineon in Dresden zu vergleichen. Dafür wurde zuerst eine Fotomaske mit unterschiedlichen Teststrukturen entworfen. Danach wurden die unterschiedlichen Geometrien dieser Testmaske in Kombination mit unterschiedlichen Untergründen mit Hilfe von Defektdichteuntersuchungen hinsichtlich ihrer Haftung bewertet. Dann am Ende wurden die mechanischen und viskoelastischen Materialeigenschaften der Polymere nach der Implantation untersucht.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein prognosebasiertes Dimensionierungsverfahren für Speichersysteme im Einsatzfall Lastspitzenkappung mit "Begrenzung der Jahreshöchstlast" entwickelt. Ausgehend von den theoretischen Überlegungen zum möglichen Ablauf der Dimensionierung, konnte das Verfahren erfolgreich in ein MS VBA Programm implementiert werden, welches dann die zur Speicherdimensionierung notwendigen Berechnungen vollständig automatisiert durchführt.
Dieses umfasst auch ein entwickeltes Näherungsverfahren zur Bestimmung des optimalen Speicherenergieinhaltes sowie die Erzeugung von verschiedenen Modifikationen eines vorliegenden Lastgangs. Dabei besteht noch Optimierungspotenzial hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit, da die Simulation von Jahreslastgängen mit einer hohen Anzahl an Lastgangvariationen mehrere Stunden bis Tage in Anspruch nehmen kann.
Für die Bewertung des Verfahrens und der erstellten Algorithmen erfolgte ein umfangreicher Test am Beispiel der Lastgangdaten einer realen Industrieanlage zur Fahrzeugproduktion. Dabei wurde ausschließlich die im Programm implementierte, häufig genutzte Variante der Lastspitzenkappung bei jährlicher Abrechnung betrachtet und die benötigten Simulationsparameter aus aktuellen Großprojekten, Stromtarifen und der Literatur recherchiert.
Die weiteren Möglichkeiten zur Reduzierung der Netzentgelte sind noch nicht im Programm enthalten, können jedoch aufgrund der im Rahmen der Arbeit geschaffenen Programmstruktur einfach eingebunden werden.
Das Thema der Diplomarbeit ist die Untersuchung auf Realisierbarkeit, inwiefern sich ein Elektrodenkessel zur alternativen Wärmeerzeugung neben den aktuellen Wärmeerzeugern Gasheizhaus und Blockheizkraftwerk in das bestehende Versorgungsnetz eines Fahrzeugwerkes integrieren lässt, um diese mit verminderter Last und damit mit geringerem Erdgaseinsatz betreiben zu können.
Der Klimawandel und damit einhergehend der CO2-Ausstoß ist in aller Munde und vor allem die Schwer- sowie Automobilindustrie haben auf diese Emissionen einen erheblichen Einfluss. Weiterhin ist seit Beginn des Jahres 2022 die Energieversorgung Europas immer volatiler geworden, sodass nach Alternativen zur konventionellen Erdgasverbrennung gesucht wurde und folglich ein Konzept erarbeitet werden soll, wie man den herkömmlichen Erdgaseinsatz substituieren oder zumindest minimieren kann, indem man die Wärmeversorgung eines Fahrzeugwerkes umstellt und auf eine geeignete Power-to-Heat Lösung als Alternative setzt.
Dazu sollen zuerst Grundlagen gelegt und ein Überblick über die vorhandene Elektroenergie- und Wärmeenergieinfrastruktur geschaffen werden. Im Anschluss erfolgt eine Prüfung des Umspannwerkes und der untergeordneten Schaltanlagen sowie eine Betrachtung der werkseigenen Wärmeenergieerzeugungsanlagen. Anhand dieser Vorbetrachtungen soll dann schließlich die Integration einer geeigneten Power-to-Heat-Lösung überprüft und ein Grobkonzept erstellt werden, welches in weiteren Planungsschritten detailliert wird, was jedoch nicht mehr Bestandteil dieser Arbeit darstellen soll.
Im Abschnitt Theoretische Grundlagen soll zu Beginn der aktuelle Stand der Photovoltaikindustrie dargestellt werden. Anschließend wird die deutsche Situation als mitteleuropäisches Land hervorgehoben, um das Potenzial der Technologie vor Ort einschätzen zu können. In den folgenden Schritten wird die grundlegende Technologie, die aktuelle Marktsituation und der Aufbau wichtiger weiterer Elemente wie z.B. des Wechselrichters herausgearbeitet.
Zum Schluss wird ein Ausblick auf zukünftige Speichersysteme abgegeben. Im dritten Kapitel wird die Berechnung der Netzspannung des Gesundheitszentrums Rudolph Virchow Klinikum Glauchau ohne PV-Anlage vorgestellt.
Anschließend wird die potenzielle Anlage auf dem Dach des Rudolph-Virchow-Klinikums Glauchau genauer erläutert. Zunächst wird eine Analyse des Standortes vorgenommen und anschließend ein Dreiviertelmodell mit Software der Firma AutoCAD und PV-Sol erstellt.
Weiterhin folgt ein Vergleich der PV- Anlagen mit und ohne Speicher. Der Modultyp, der in Summe die größte Leistung erbringen könnte, wird anschließend mit PV-Sol simuliert.
Die Ergebnisse dienen der Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Anlage. Im nächsten Kapitel soll die Netzspannung des Rudolph Virchow Klinikums Glauchau mit PV-Anlage ermittelt werden, um den daraus abgeleiteten Einfluss auf das Netz darstellen zu können. Im abschließenden Kapitel Zusammenfassung erfolgt eine Analyse der Ergebnisse und eine Bewertung des Nutzens und der Kosten einer möglichen Photovoltaikanlage für das Gesundheitszentrum - Rudolph Virchow Klinikum Glauchau
Zur Erfüllung zukünftiger Gesetzesvorgaben (Dekarbonisierung) und den MAN Unternehmenszielen (Nachhaltigkeit) werden Mobilitätslösungen mit rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugtechnologien benötigt. Daraus resultiert eine neue Architektur für die Auslegung und Umsetzung von Hochvoltkomponenten (HV-Komponenten) und deren Integration ins Fahrzeug. Normen für die Mobilität von morgen stehen aufgrund des neuen Aufgabenfeldes noch in den Anfängen und in der Erarbeitungsphase. Somit ist eine Standardisierung der Elektromobilität unerlässlich. Zur Erreichung der Zielvorgaben wurden von einem Dienstleister zehn MAN Dieselfahrzeuge zu Battery Electric Vehicles (BEVs) umgerüstet. Der Dienstleister erbrachte alle Entwicklungsaktivitäten selbstständig ohne Anforderungen zur Umsetzung von MAN Normen. Zwei Feldversuchsfahrzeuge CNL (26t) sollen nach einer Kundenerprobungszeit im Verteilerverkehr von drei Jahren einer spezifischen Untersuchung unterzogen werden, um Know-how mit der BEV-Technologie zu gewinnen. Fokus dieser Diplomarbeit sind die Hochvoltleitungen und deren Verlegung. Die gewonnenen Projekterfahrungen sollen unterstützend zum Reifeprozess der neuen Technologie und der Normung beitragen.
Teilaufgaben der Arbeit:
• Grundlagenrecherche/Normenrecherche und Messmethodiken zur Beurteilung (Befunddokumentation, Analyse der Auswirkungen von Biegeradien auf elektrische Leiter etc.)
• Erarbeitung einer Vorgehensweise zur Datenerhebung von Hochvoltkomponenten. Dazu zählen die Planung des Projektablaufs und der erforderlichen Arbeitsschritte zur Demontage der Leitungen. Die Einzelkomponenten sollen in einer Datenbank digital erfasst und für weitere Untersuchungen logistisch archiviert werden.
• Erstellung einer Befunddokumentation auf Gesamtfahrzeugebene mit Fokus auf Leitungsverlegung, Biegeradien und Austrittswinkeln sowie Verbindungen an HV-Komponenten.
• Im ausgebauten Zustand der obigen HV-Komponenten erfolgen detailliertere Untersuchungen. Es sollen optische und je nach Möglichkeit messtechnische Prüfverfahren angewandt werden. Darüber hinaus werden Zustandsanalysen durchgeführt und mögliche Fehlerquellen dokumentiert. Die detaillierten Ergebnisse fließen in die Gesamtbefunddokumentation ein.
Ziel der Diplomarbeit ist nach Stand der Technik die Herleitung einer Aufbaurichtlinie für die zukünftige HV-Leitungsverlegung in BEV-Fahrzeugen. Diese und das Ergebnis des Abgleichs der Norm mit dem Ist-Stand am Untersuchungsträger dienen dazu die Reifung und die Optimierung interner und externer Normen mit einem Maßnahmenkatalog zu unterstützen.
Im Rahmen der Diplomarbeit soll ein System entwickelt werden, welches Schweißnähte mit Hilfe eines Triangulationssensors prüft und bewertet.
Nach einer theoretischen Betrachtung des Laser-Triangulationsverfahrens werden die wichtigsten Eigenschaften von Schweißnähten beschrieben. Mit einer Marktrecherche wird ein Überblick über die aktuell verfügbaren Triangulationssensoren mit deren Eigenschaften erstellt. Parallel dazu wird eine Recherche zur möglichen Auswertesoftware vorgenommen.
Schwerpunkt der Arbeit ist der Aufbau eines Funktionsmusters zum Testen der Hardware- und Software-Schnittstellen. Die dafür notwendige Hardware ist auszuwählen und in einem E-Plan zusammenzufassen.
Es ist ein Prüfablauf von der Aufnahme bis zur Auswertung zu erstellen. Die Beschreibung der Software und der benötigten Schnittstellen ist übersichtlich vorzunehmen.
Zur Auswertung unterschiedlicher Merkmale sind verschiedene Algorithmen zu programmieren. In Kombination sollen diese eine objektive Beurteilung der Nahtbeschaffenheit ermöglichen.
Die Dokumentation des entstandenen Systems ist zu erstellen und die Funktion anhand von realen Schweißnähten nachzuweisen.
Im Auftrag eines Unternehmens soll die Grundausrüstung für ein standardisiertes, modulares und lieferzeitoptimiertes Fertigungssystem für Elektronikmontagen elektrotechnisch projektiert werden. Unter Einhaltung der geltenden Normen sind die benötigten elektrischen Betriebsmittel gemäß ihres Verwendungszwecks auszuwählen und die nötigen Stromlaufpläne zu erstellen.
Schwerpunkte:
- Entwicklung einer geeigneten Steuerungshierarchie
- Dimensionierung und Auswahl geeigneter Betriebsmittel
- Entwurf eines standardisierten Schaltschranklayouts
- Erstellen der benötigten Schaltungsunterlagen
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Elektroplanung einer Brandmeldeanlage in einem Sonderbau. Eine Brandmeldeanlage ist ein komplexes System der Gebäudetechnik, das der frühzeitigen Branderkennung dient und objektspezifisch geplant werden muss.
Um alle brandschutztechnischen Details des Gebäudes zu berücksichtigen, erfolgte die Planung unter Einsatz der BIM-Technologie. Es ist davon auszugehen, dass diese Anlagen in Zukunft immer öfter in Gebäuden eingesetzt werden.
Diese Diplomarbeit behandelt die Konzeptionierung eines Inselnetzes auf einer Segelyacht. Einer der ersten und wichtigsten Punkte dieser Arbeit war es die gegebenen Nutzervorgaben richtig zu interpretieren und konkrete Rahmenbedingungen zu schaffen. In weiterer Folge war es notwendig, die für das umzusetzende Projekt entsprechenden nationalen und internationalen Normen festzulegen. Die weitere Arbeit beschäftigt sich mit der technischen Bestandsaufnahme, der Entwicklung und der Umsetzung der gesetzten Rahmenbedingungen. Um eine Betriebssicherheit an Bord der Yacht gewährleisten zu können, aber auch einen hohen Komfort bieten zu können sind mehrere Versorgungsnetze erforderlich. Alle diese Versorgungsnetze benötigen unterschiedliche Mengen an elektrischer Energie. Diese gilt es genau zu ermitteln, um den benötigten Energiebedarf für die gewünschte Autarkie zur Verfügung zu stellen. Ist die erforderliche Energie ermittelt, so ist ein geeignetes Energiemanagementsystem zu konzeptionieren, welches aus einem Energiespeicher, einer Energiequelle und einem Überwachungssystem besteht. Nach der Erstellung eines Konzepts ist in weiterer Folge eine Ausführungsplanung zu erstellen, um das erstellte Konzept auch in die Realität umsetzten zu können. Als letzten Punkt beschäftigt sich die Arbeit noch mit der Inbetriebnahme und der Überprüfung der elektrischen Anlage, um einen hohen Sicherheitsstandard gewährleisten zu können.
Eine der Forderung war es die elektrische Funktionalität der Yacht für mindestens drei Tage am Meer autark zu gewährleisten. Die technisch einfachste Möglichkeit wäre einen Speicher zu dimensionieren, welche die elektrische Anlage für die geforderte Zeit sicher versorgt. Nach den örtlichen Gegebenheiten auf der Yacht konnte leider der ermittelte Speicher aufgrund von Platz- und Gewichtsproblemen nicht untergebracht werden. Aus diesem Grund musste nach Lösungen gesucht werden, um die Autarkie auch mit einem kleineren Speicher zu gewährleisten. Die Lösung stellte hierbei eine sonderangefertigte Photovoltaikanlage dar. Dadurch konnte der benötigte Energieinhalt der Speicheranlage reduziert werden. Es wurde jedoch noch ein Schritt weiter gegangen. Es wurde nämlich ermittelt, welche Anlagengröße des PV-Generators erforderlich wäre, um einen vollständigen autarken Betrieb der Yacht im Sommer am Mittelmeer gewährleisten zu können. Mit nur minimalen Einschränkung in Bezug auf den Komfort wurde die Anlage so konzeptioniert, um im Sommer bei mäßigen Wetterbedingungen vollständig autark Ankern zu können.
Das Ergebnis dieses Konzepts ist eine vollständig energieautarke Yacht, welche nicht mehr auf die Landstromversorgung von Marinas und Stadthäfen angewiesen ist. Durch diese Autarkie öffnen sich besonders neue Möglichkeiten. Der Kühlschrank kann permanent ohne Einschränkungen betrieben werden. Dies ist besonders für südliche Länder von größter Bedeutung. Aber vor allem steht auch die Navigation zur Verfügung. Mit der Yacht ist es möglich den Atlantik zu überqueren und viele Tage in der Karibik zu ankern, ohne dabei die Antriebsmaschinen starten zu müssen, um elektrische Energie zu produzieren. Das umgesetzte Energiekonzept ist besonders umweltfreundlich, ohne dass Einschränkungen in Bezug auf den gewünschten Komfort hingenommen werden müssen.
Das bei diesem Projekt ausgelegte und umgesetzte Energiekonzept kann auch auf vielen anderen Segelyachten gut angewendet werden. Es ist auch möglich größere Projekte zu realisieren. Bei der EXCESS 11 wurde zwar nur ein einphasiges Versorgungsnetz aufgebaut, aber bei dem im Projekt verwendeten Wechselrichter/Ladegerät können auch ohne weiteres größere Dreiphasen-Wechselspannungsnetze aufgebaut werden. Es müssen jeweils nur die wesentlichen Gesichtspunkte beachtet werden.
Der Inhalt der Diplomarbeit besteht aus Herleitungen für Prüfungsanforderungen einer Prüfanlage. Die Umsetzung erfolgt in Form einer HMI (Human-Machine-Interface) umzusetzen. Die Prüfanlage misst die Reibleistung von Radlagern unter realitätsnahen Bedingungen. Die Erstellung der HMI erfolgt mithilfe von LabVIEW.
Der Bedienkomfort eines Treppensteigers sollte mithilfe einer Anpassung der Dynamik des Abtriebsmotors erhöht werden. Dieser wurde dazu analysiert und daraus ein Simulationsmodell abstrahiert. Anhand dieses Simulationsmodells wurden verschiedene Lösungsvarianten Simuliert. Die Lösungsvariante, die sich als am Vielversprechendsten heraus gestellt hat, wurde im Verlauf der Arbeit umgesetzt.
Durch die aktuell stattfindende Elektrifizierung des Individualverkehrs erhöht sich der Bedarf an elektrochemischen Speichern, in erster Linie Lithium-Ionen Batterien (LIB), rasant. Mit den zunehmenden Produktionskapazitäten steigt die Menge an Produktionsausschuss, aber auch ausgediente Speicher müssen nach Ende ihrer Lebenszeit einem Recycling zugeführt werden. Dem Recycling kommt hierüber eine wichtige Rolle beim Sicherstellen der Materialflüsse und dem Erreichen der Klimaziele zu. Im Rahmen des LIB-Recyclings müssen jedoch einige Gefahrenquellen beachtet werden. Die Gefahren durch in den Speichern vorhandene Restenergie und anliegende Spannung müssen als einer der ersten Schritte abgebaut werden, um ein sicheres Weiterverarbeiten zu ermöglich. Unter diesen Voraussetzungen setzt sich diese Arbeit mit den Sicherheitsaspekten bei der industrialisierten Umsetzung einer Entladeanlage für das Recycling von Lithium-Ionen Batterien auseinander.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden der Fehlerabstellprozess für die Türenfertigung in der Montage des Fahrzeugwerkes Zwickau analysiert und finanziellen Verluste aufgezeigt.
Bekannte Lösungskonzepte für eine frühzeitige Fehlererkennung wurden betrachtet und miteinander verglichen. In Bezug auf die gewonnenen Erkenntnisse ist ein prozessuales und technisches Lösungskonzept, welches auch die zusätzlichen unternehmensseitigen Anforderungen erfüllt, erläutert. Unter anderem wurden die zu prüfenden Komponenten untersucht und eine elektrische Schaltung zu deren Identifikation entwickelt.
In der zentralen Realisierung wurden aus der Konzeptidee einer elektrischen Schaltung die Entwicklung einer prototypische Leiterplatte beschrieben. Der Prototyp des Prüfgerätes wurde aufgebaut, in Betrieb genommen und erprobt. Aus der Entwicklung resultierende Optimierungsimpulse wurden abschließend vorgestellt.
Dynamische Differenzkalorimeter gehören zu den am weit verbreitetsten Messgeräten in der Thermoanalyse. Aufgrund ihrer einfachen Handhabung und einer Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten sind sie ein wichtiger Bestandteil der Forschung und Industrie. Zu Beginn wurde eine ausgiebige Literaturrecherche zu den wichtigsten thermodynamischen und gerätespezifischen Grundlagen der Dynamischen Differenzkalorimetrie durchgeführt. Ziel war es, die Kontinuität und das Betriebsverhalten des Prototyps zu verbessern. Durch das einzigartige Konzept einer dualen Messsystematik mussten die Einflüsse individuell berücksichtigt und untersucht werden. Des Weiteren wurden die Optimierungen anhand von Benchmarks validiert und eingeordnet.
Mit steigender Anzahl an batterie- und akkubetriebenen Geräten fordern Konsumenten sowie Regulatoren in Hinsicht auf Ökologie, Ressourcenschonung aber auch Ökonomie, immer umweltfreundlichere Produkte. Den Herstellern ist es dabei schon möglich, besonders langlebige Komponenten zu entwickeln. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die entsprechende Lebensdauer eines Akkus / der Batterie schwierig realisierbar ist. Momentan entscheidet hauptsächlich die Zellchemie und der physikalische Aufbau der Elektroden über die Anzahl der möglichen dynamischen Belastungen der Zelle, bevor diese als nicht mehr sinnvoll einsetzbar gilt. Neuere Erfahrungen zeigen, dass moderne Doppelschichtkondensatoren (EDLC) dynamischen Belastungen standhalten, jedoch als vollständiger Batterieersatz für viele Anwendungsbereiche ungeeignet sind. Volumen und Kosten steigen mit dem Energieinhalt des Speichers um ein Vielfaches gegenüber dem von Akkumulatoren / Batterien. Mit einer geeigneten Elektronik und einem auf die Belastung abgestimmten Powermanagements ist es möglich, einen hybriden Speicher aufzubauen und damit die Vorteile beider Zelltypen zu vereinen.
Bisherige Systemlösungen haben momentan den Nachteil, dass bei steigender Lastspannung die Ausnutzung der gespeicherten Energie im EDLC und vor Allem die Kosten/Nutzen-Faktoren noch optimiert werden müssen. In dieser Arbeit wird ein zum Funktionsnachweis vorliegender Prototyp einer bisher noch nicht angewendeten Topologie eines gestapelten Wandlers inbetriebgenommen, getestet, verbessert und durch ein geeignetes Power Management erweitert. Weiterhin wird das System an real auftretenden Lastprofilen eines Pedelecs getestet.
Bisherige Spritzgießwerkzeuge werden in der Regel passiv bzw. indirekt geheizt. Mit dem Einsatz einer SiSiC-Keramik als Werkzeugeinsatz, eröffnet sich auf Grund dessen thermischer sowie elektrischer Eigenschaften eine neuartige aktive Heizmethode mit elektrischer Energie. Für die kurzzeitige, impulsive Bereitstellung des elektrischen Stroms kommen hierbei Superkondensator-Module zum Einsatz.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss verschiedener Versuchsparameter und Randbedingungen auf die Erwärmung des Aktivteils sowohl theoretisch als auch praktisch zu untersuchen. Zu diesem Zwecke wird allem voran eine Versuchsumgebung / Testfeld für verschiedene Probekörper unterschiedlicher Geometrien und Oberflächenbearbeitung entworfen und implementiert. Anhand dieser Laborversuche werden verschiedene Kontaktierungsmöglichkeiten untersucht und beurteilt.
Mit den Ergebnissen der anschließenden FEM-Analysen wurden Design-Regeln zur Erhöhung der Wirksamkeit der aktiven Heizmethode erarbeitet. Die erarbeiteten Verbesserungen der Kontaktierung zwischen Kupfer und Keramik wurden in einem Feldversuch an einer Spritzgießmaschine erfolgreich getestet. Den Abschluss bildet die Vorstellung verschiedener Entwürfe für ein neues Aktivteil, welche die aus der Simulation entstandenen Design-Regeln berücksichtigen und die Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Prozesses steigern sollen.
Im Bereich der mechanischen Fertigung wird eine hohe Anforderung an die Bearbeitungsqualität gestellt. Um diese sicherzustellen, werden die Bearbeitungsprozesse kontinuierlich überwacht und einzelne Zwischenstände auf ihre Maßhaltigkeit überprüft. Einer dieser wichtigen Indikatoren für das Bewerten der abgelaufenen Prozesse und damit der Bewertung der Maßhaltigkeit ist der Werkzeugzustand nach der Durchführung einer Bearbeitung. Die eingesetzten Werkzeuge innerhalb eines Bearbeitungszentrums werden deshalb auf eventuelle Beschädigungen, vor allem dem Werkzeugbruch, untersucht.
Mit den aktuell eingesetzten Systemen können nur ca. 30% der eingesetzten Werkzeuge innerhalb eines Heckert-Bearbeitungszentrums überprüft werden. Für die restlichen 70% der Werkzeuge besteht ein hohes Verbesserungspotential. Auch bei diesen Werkzeugen ist
eine Bruchkontrolle für das frühzeitige Erkennen von Fehlern innerhalb des Bearbeitungsprozesses notwendig und bietet für die Erhöhung der Prozessstabilität ein enormes Verbesserungspotential.
Ähnliche Messaufgaben werden in anderen Bereichen der Industrie bereits heute mit optischer Messtechnik realisiert. Diese Messtechnik liefert dabei sehr gute Ergebnisse und erzeugt gegenüber herkömmlicher Sensorik eine höhere Anzahl an Messdaten in der vergleichbaren Zeit. Ein Einsatz innerhalb einer Werkzeugmaschine ist ebenfalls vorstellbar und soll überprüft werden.
Hierzu wurden zunächst die Anforderungen konkretisiert und der aktuelle Stand der Technik recherchiert. Zum aktuellen Zeitpunkt gab es keine Systeme, die die Anforderungen für den Einsatz in einem Heckert-Bearbeitungszentrum erfüllt haben.
Eine Eigenentwicklung auf Basis der konzeptionellen Vorbetrachtungen war somit erforderlich und wurde entsprechend durchgeführt. Verschiedene Konzepte wurden in Folge untersucht, die Auswertungsalgorithmen dazu entwickelt und als vorteilhaft bewertet. Der Einsatz von konventionellen Kameras für die bildbasierte Kontrolle von Werkzeugen auf Längen- und Breitenunterschiede durch eine Draufsicht auf die Werkzeuge mit entsprechender Gegenlichtbeleuchtung lieferte ebenso gute Ergebnisse wie die stirnseitige Bewertung
von Werkzeugen durch den Einsatz eines Laserprofilsensors.
Neben der Entwicklung der Auswertealgorithmen für die Laborerprobung wurden die verschiedenen Auswertealgorithmen auch auf eventuelle Störgrößen (wie Verschmutzung) getestet und in die Betrachtungen mit einbezogen. Für beide Systeme, das der Kamera über
8 Zusammenfassung und Ausblick 78 dem Werkzeug und das des Laserprofilsensors, konnte ein hoher Deckungsgrad mit den definierten Anforderungen erzeugt werden.
Eine kaufmännische Betrachtung hinsichtlich der zu erwartenden Kosten für einen eventuellen Serieneinsatz wurde anschließend durchgeführt. Dabei wurde sich aber rein auf die materiellen Kosten der Sensor- und Auswertetechnik fokussiert. Zukünftig sollen diese Systeme innerhalb eines Heckert-Bearbeitungszentrums prototypisch erprobt werden. Dazu muss die steuerungstechnische und mechanische Anbindung an die
Maschine geklärt werden.
Mit der Arbeit Entwurf einer Software zur Auswertung und Meldung kritischer Geräteparameter bei Funkrauchwarnmeldern konnte in der Analysephase gezeigt werden, dass Potential und Bedarf für eine automatisierte Wartung von Rauchwarnmeldern bestehen.
Durch die Einschätzung der juristischen Situation und der geplanten Veränderungen an der sächsischen Bauordnung wurde die Notwendigkeit zur automatisierten Wartung konkretisiert, wenn mit dem vorhandenen Personal der Unternehmen eine höhere Quantität erreicht werden sollen.
Durch Entwurf und Umsetzung wurde ermittelt, dass eine Fernwartung von Rauchwarnmeldern mit eigener Infrastruktur auch für kleine und mittlere Unternehmen offensteht. Diese ist durch den Entwurf im .NET Framework nicht nur plattformübergreifend, sondern kann durch die geräteunabhängige Auslegung auch entkoppelt von der Plattform eines Herstellers genutzt werden. Durch die Messungen und Tests konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass die benötigte Menge an Auswertungen innerhalb der gegebenen Zeitspanne eines Tages erfolgen kann und sogar weit übertroffen wurde.
Bevor neue Systeme in Fahrzeugen eingesetzt werden können, müssen diese bestimmte Richtlinien wie festgelegte Konzernnormen von OEMs und vorgeschrieben Prüfungen bestehen. Eine davon ist die HV-Spannungsversatzprüfung.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von einer kompakten Prüfeinrichtung, um diese Tests durchführen zu können. Dabei wird auf die Schaltungsentwicklung mit Bestimmung der notwendigen Parameter, Auslegung und Auswahl der verwendeten Bauelemente, auf das Wärmemanagement sowie auf die Inbetriebnahme der Prüfeinrichtung eingegangen. Zum Schluss werden noch Verbesserungs- und Optimierungsvorschläge für die entwickelte Platine dargelegt.
Mit der Diplomarbeit wurde ein Versuchsstand zur Ansteuerung eines Drehstromverbrauchers mittels dSPACE-System ausgebaut und in Betrieb genommen.
Dafür mussten Simulationen von Steuerverfahren für Wechselrichter im Software-Modul MATLAB/Simulink entwickelt werden, welche anschließend auf auf das DS1103 PPC Controller Board programmiert wurden. Mit Hilfe der Experimentier- und Visualisierungssoftware ControlDesk wurden Bedien- und Messoberflächen für verschiedene Steuerverfahren erstellt. Darüber hinaus wurde eine Versuchsanleitung mit einem Musterprotokoll gestaltet.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine EMS-Konfiguration in Bezug auf die verwendete Batterietechnologie, für den Einsatz in stationären Batteriespeichern, entwickelt. Das Ziel dabei war es, eine variable EMS-Konfiguration umzusetzen, welche die Einstellungen aller relevanten System- und Betriebsparameter mit minimalem, wiederkehrenden Programmieraufwand zulässt. Hierfür wurden zunächst Anforderungen an die Funktionalität der Konfiguration und an die Hardware, auf die diese integriert wurde, aufgestellt. Anhand der Hardwareanforderungen wurden anschließend acht Systeme ausgewählt und gegenübergestellt. Die Bewertung dieser Systeme erfolgte nach einem Punktesystem. Als Ergebnis der Gegenüberstellung ergab sich, dass die Systeme in den Kategorien wie z.B. „Architektur und Betriebssystem“ oder „Speicher“ geringe oder gar keine Unterschiede aufweisen. Größere Unterschiede hingegen gab es in der Kategorie „Schnittstellen“, da alle acht Lösungsvarianten unterschiedliche Konfigurationen besaßen. Nach der Bewertung der acht Systeme erfolgte eine Auswertung. In dieser wurden die Lösungsvarianten verglichen und anhand der vergebenen Punkte die Zielhardware ausgewählt. Als Ergebnis und somit Zielhardware auf die die EMS-Konfiguration integriert werden soll, wurde der IPC „DA-1100“ ausgewählt.
Die Entwicklung der EMS-Konfiguration umfasste neben der softwareseitigen Integration der Komponenten auch die Entwicklung und Optimierung neuer und bestehender Controller. Hierfür wurde in OpenEMS der Controller „FixActivePower“ so optimiert, dass dieser in drei verschiedenen Modi die Batterie laden und entladen kann. Für die Diagnose von Fehlern wurde mit dem neu entwickelten Controller „errorcollection“ eine Möglichkeit geschaffen, Fehler während des Betriebes zu erkennen und zu protokollieren. Mittels des Controllers „SymmetricPeakShaving“ wird das Peak-Shaving am Netz angewendet. Dieser wurde so optimiert, dass die Netzleistung permanent verstätigt wird und die Ladeleistung nicht größer als die Leistungsgrenze eingestellt werden kann.
Insgesamt wurden zwei von zwei Anforderungen und drei von fünf Wünschen an die EMS-Konfiguration erfüllt. Somit wurden lediglich zwei der Wünsche nicht umgesetzt.
Zusammengefasst steht die EMS-Konfiguration für die Anwendung des Peak-Shaving am Netz zur Verfügung. Außerdem kann über diese die Batterie beliebig geladen bzw. entladen werden.
Im Rahmen eines Funktionsmusteraufbaus wurde eine rückspeisefähige Energieversorgung für einen Motor entwickelt (1ph, 110-230V).
Für eine präzise Regelung und anschließende Evaluierung ist eine Mikrocontroller-Implementierung der Mess- und Regelstrategien notwendig.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde hierfür die Steuersoftware für die Speisung und Rückspeisung eines 400V-Zwischenkreises in Bezug auf das Netz (1ph, 230V), sowie geeignete Hardware zur Erfassung der Mess- und Regelgrößen prototypisch entwickelt und deren Effizienz erprobt.
Batterien haben aufgrund der steigenden Nachfrage nach dezentralen Energiespeichern, allen voran durch den Ausbau der Elektromobilität, eine stetig größer werdende Bedeutung. Um die Produktion dieser Speicher möglichst nachhaltig zu gestalten, ist das Recycling von Alt-Batterien, zur Rückgewinnung von Metallen etc., besonders wichtig. Während dieses Recycling-Prozesses ist die sichere Entladung der Batterien ein notwendiger Schritt, um diese in einen sicheren Arbeitszustand zu versetzen. Nur so kann ein sicheres Öffnen der Batteriezelle und Entnehmen der Stoffe gewährleistet werden. Die aktuell genutzte Entladetechnologie entlädt die zu recycelnde Batterie sicher über einen konstanten Entladestrom und macht die Restenergie, durch das Einspeisen dieser ins Netz, nutzbar.
Ziel dieser Arbeit ist es, das Entladesystem so weiterzuentwickeln, dass die Restenergie der zu recycelnden Batterien nicht ins Netz zurückgespeist wird, sondern direkt für das Aufladen von Elektrofahrzeugen genutzt werden kann. Zudem soll die Speicherung der Energie möglich gemacht werden. Auf diese Weise soll ein ganzheitliches Konzept von der Herstellung einer Batterie bis hin zu ihrer Entsorgung und Weiterverwendung ihrer Bestandteile entstehen.
Die Umsetzung und Optimierung erneuerbarer Energiequellen spielen in der aktuellen Energiepolitik eine große Rolle. Um eine optimale und auch effiziente Energiegewinnung zu erzielen, müssen die Systeme und Vorgänge genauer analysiert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit soll über eine Methode der Leistungsoptimierung (MPP – Tracking) von Solarzellen recherchiert und untersucht werden. Aus der Strom – Spannungs – Kennlinie einer Solarzelle ist zu erkennen, dass durch äußere Einflüsse die Kennlinie deutlich beeinflusst wird und Veränderungen als Folge auftreten. Für eine maximale Leistungserzeugung müssen diese Veränderungen berücksichtigt und analysiert werden, um mit entsprechenden Maßnahmen (verschiedene Trackingmethoden) das Verhalten anzupassen.
Im Rahmen dieser Arbeit, sollen die theoretischen Grundlagen zur Berechnung des thermischen und mechanischen Verhaltens elektrischer Betriebsmittel, an unterschiedlichen Arbeitspunkten, untersucht werden.
Grundlage dieser Betrachtung, bildet die Analyse der Verhaltensweise von biegesteifen Leitern und Leiterseilen im statischen Zustand und während des Wirkens von Kurzschlussströmen, unter der Beachtung von normativen Vorgaben. Weiterhin sollen auf dieser Grundlage die Einwirkungen auf Unterkonstruktionen und Schlaufen in Spannfeldern untersucht werden. Ziel ist ein strukturierter Berechnungsablauf, welcher in eine firmeninterne Software überführt werden kann.
Im Rahmen dieser Masterarbeit sollen Anforderungen für eine realitätsnahe, skalierbare und funktional anpassbare Simulationsumgebung aufgestellt, eine Lösung konzipiert und umgesetzt werden. Die Lösung soll es unerfahrene Mitarbeiter in die Lage versetzen, sich in die Thematik der Steuergeräteentwicklung, der Fahrerassistenz Algorithmen und der Timing- und Trace Analyse sowie der Entwicklung von Testfällen einzuarbeiten und weitere Funktionen zu entwickeln und diese in Bezug auf das Timing-Verhalten zu
prüfen.
Die Masterarbeit umfasst folgende Schwerpunkte:
- Analyse der Anforderungen an eine solche Umgebung
- Bewertung und Eignung bestehender Lösungen
- Konzeption einer Lösung
- Umsetzung der gewählten Lösung
- Validierung der Lösung an einem Algorithmus für ein Fahrerassistenzsystem im Hinblick auf das
Echtzeitverhalten
Die derzeitige Situation der Energieerzeugung sorgt für die Suche nach Alternativen und die Brennstoffzellentechnik wird als solche angesehen. Um eine Verbreitung der Technologie zu ermöglichen, ist Standardisierung, Normierung und Regulierung notwendig. Die Zielsetzung dieser Arbeit ist ein erster Einstieg eines Prüfungs- und Zertifizierungsdienstleisters als Normenanwender in die neue Thematik. Hierzu werden die Entwicklungsgeschichte und wesentliche Prinzipien recherchiert und dargestellt. Weiter wird die aktuelle Normierungssituation untersucht und inhaltlich anhand zweier Beispiele überprüft. Eines dieser Beispiele erfährt eine praktische Überprüfung.
Die Entwicklungsgeschichte der Brennstoffzelle hat bereits vor der Verbreitung der rotierenden elektrischen Maschine begonnen. So existieren heute mehrere gebräuchliche Typen, die meist auf protonenleitenden Festelektrolyten basieren. Im Vergleich zur langen Bekanntheit des Prinzips befindet sich die zugehörige Normierung noch am Anfang. Während Sicherheitsgrundsätze schon Umfangreicher festgelegt sind, weisen die Leistungsfeststellungsnormen Unklarheiten auf. In der praktischen Umsetzung hat sich gezeigt, dass das einzig verfügbare Mikro-Brennstoffzellen-Energiesystem nicht nach der vorgeschriebenen Prüfmethodik untersucht werden kann. So ist eine Alternative gefunden und angewendet worden.
Zur Erprobung verschiedener Komponenten aus dem Automotive-Bereich werden im akkreditierten Prüflabor der Firma FES elektronische Lasten eingesetzt. Mit Hilfe der Lasten können die Komponenten in verschiedenen LV-, HV- oder Umweltprüfungen erprobt und anhand von Parametertests auf ihre korrekte Funktionsweise überprüft werden. Für die elektrische Prüfung von Stromverteilern, Schalterkontakten und ähnlichen Komponenten werden dabei eigens entwickelte Lasten eingesetzt. Diese besitzen sechs voneinander galvanisch getrennte Kanäle, welche mit einem Laststrom von jeweils 40A und einer Dauerleistung von 200W beaufschlagt werden können.
Bei der Nutzung der Lasten hat sich gezeigt, dass diese häufigen Defekten und Hardware-Ausfällen unterliegen. Ziel dieser Arbeit war es, die bestehenden Lasten hinsichtlich ihrer Schwachstellen zu analysieren. Anschließend sollte ein Konzept zur Überarbeitung erstellt und umgesetzt werden, um den Problemen gezielt entgegenzuwirken. Bei der Analyse hat sich jedoch gezeigt, dass die Nutzung der bestehenden Hardware als Grundlage für eine Überarbeitung nicht sinnvoll erscheint. Aufgrund der Vielzahl an festgestellten Mängeln wurde sich für eine vollständige Neuentwicklung der Lasten entschieden.
Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich dabei mit der Hardwareentwicklung dieser Lasten. Um den gestellten Anforderungen an die stabile Laststromregelung gerecht zu werden, wurde ein besonderer Fokus auf die Entwicklung und Auslegung eines analogen Hardware-Reglers gelegt. Damit die Lasten für die Validierung von Automotive-Komponenten eingesetzt werden können, mussten außerdem die Vorgaben aus den dafür gültigen Normen berücksichtigt werden. Aufgrund der Gesamtleistung von 1,2kW und den maximalen Lastströmen bis 40A spielte die Auslegung eines Kühlkonzeptes sowie das Layout der Leiterplatte eine entscheidende Rolle. Nach der Entwicklung der Hardware wurde eine Last aufgebaut und für die vorhandenen Mikrocontroller eine Test-Software programmiert. Mit Hilfe dieser Software wurden abschließend Inbetriebnahmeprüfungen durchgeführt, wobei die Erfüllung der gestellten Anforderungen erfolgreich nachgewiesen werden konnte.
Die vorliegende Arbeit ist ein Konzept für KTM für die Umsetzung der SMPCU (Simple
Multi Purpose Control Unit), ein einfaches und günstiges Universalsteuergerät, zur
Kostenoptimierung für bestehende und zukünftige Funktionen.
Bestehende Funktionen werden berücksichtigt, um Weiterentwicklungen bestehender
Steuergeräte und eine Variantenvielfalt zu vermeiden. Durch verschiedene Analysen
werden mögliche zukünftige Funktionen evaluiert und bei der Konzeptionierung berücksichtigt.
Die einzelnen Funktionen werden bewertet und umsetzbare Funktionen
werden in das Konzept für die SMPCU integriert. Durch mehrere Bestückungsvarianten
sollen auf wenig Bauraum möglichst viele Funktionen umgesetzt werden. Nicht
alle verschiedenen Funktionen müssen miteinander umsetzbar sein, weshalb durch eine
Mehrfachverwendung diverser Bauteile, Bauraum eingespart werden kann. Die SMPCU
wird variantenunabhängig über einen einheitlichen Stecker, ein einheitliches Gehäuse
und ein einheitliches Platinenlayout verfügen, wobei die einzelnen Funktionen
durch Bestückungsoptionen integriert werden können, um den Stückpreis möglichst
gering zu halten. Die Integration in das Fahrzeug wird im Hinblick auf Bauraum und
Kabelbaumanbindung untersucht. Auch die modulare Erweiterbarkeit der SMPCU in
Bezug auf Funktionen, die zum Zeitpunkt der Konzeptionierung noch nicht berücksichtigt
wurden, wird behandelt.
In der Kostenrechnung werden die Bauteilkosten der SMPCU für alle Varianten berechnet
und durch weitere Analysen die gesamten Herstellungskosten der SMPCU
ermittelt. Die Entwicklungskosten der SMPCU werden unter Berücksichtigung eines
Referenzsteuergerätes ermittelt. Abschließend wird die Kostenersparnis bei Verwendung
der SMPCU im Vergleich zu einzelnen Steuergeräten gegenübergestellt.
Entwicklung eines Condition Monitoring Systems auf Basis von energieautarken, drahtlosen Sensoren
(2021)
Im Auftrag der Firma Dresden Elektronik soll für das Institut für Textilmaschinen und textile Hochleistungswerkstofftechnik der Universität Dresden ein condition-monitoring-system entwickelt werden, welches die Änderung des Wiederstandes von Dehnmesstreifen sowie die Temperatur der Umgebung und die Innentemperatur des Systems erfassen soll.
In dieser Arbeit soll ein Prototyp eines Digitalen Zwillings aus dem Bereich der Fertigungsindustrie erstellt werden.
Neben konventionellen Problemstellungen, wie Speichermanagement und Zugriffsrechte, im Umgang mit einem Digitalen Zwilling, sollen auch Implementierungsmöglichkeiten in eine serviceorientierte Plattform betrachtet werden.
Die Eingliederung in die bestehende Micro-Service Architektur soll konzeptionell vorgenommen werden, um effiziente Lösungswege bei der Integration und im Betrieb zu erforschen.
FMEA-Untersuchungen zur Fehlerdiagnose elektronischer Schaltungen basierend auf LTSpice-Simulationen
(2021)
Im Schaltungsentwicklungsprozess weist die FMEA-Analyse eines einzelnen Produkts Einschränkungen auf. Das Ziel dieser Masterarbeit besteht darin, die Fehlerdiagnosetechnologie zu untersuchen und die FMEA-Analyse weitestgehend automatisieren zu können.
An einer leistungselektronischen Wandlerschaltung (Auf/Abwärtswandler oder synchroner Buck-Boost-DC-DC Wandler mit SiC-Bauelementen für Dioden und Schalter) werden FMEA-Analysen für Raumtemperatur und maximal möglicher Schaltungstemperatur durchführt. Die in der Schaltung enthaltenen Komponenten werden nach ihrem Fehlermodus, möglichen Fehlermechanismen, damit verbundenen Fehlerauswirkung, und versehen mit benötigten Zusatzinformationen sortiert.
Die Analyse des Einflusses von Fehlern werden mittels Schaltungssimulation durchgeführt. Realisiert wird die Schaltungsmodellierung mit LTSpice, um eine schnelle Simulation unterschiedlicher Fehlermöglichkeiten einzelner Schaltungskomponenten zu ermöglichen, deren Einfluss auf Schaltungsfunktionen oder den Gesamtausgangsstrom zu extrahieren. Dadurch soll die ursprüngliche FMEA-Analysetabelle überprüft und in deren Aussagen und Wichtungen gegebenenfalls verbessert werden.
Konkret wird versucht anhand der FMEA-Analysetabelle diese Umsetzbarkeit dieser Fehlerdiagnosemethode zu untersuchen. Die FMEA-Analysetabelle soll dazu in eine Art Fehlerquellentest-Abhängigkeitsmatrix umgewandelt werden, daraus soll ein Fehlerdiagnosebaum durch einen informierenden Suchalgorithmus (AO * -Algorithmus) erzeugt werden. Anschließend soll die Fehlerdiagnose der Schaltung gemäss diesem Fehlerdiagnosebaum und der Diagnosesequenz überprüft werden.
Zusammenfassend sollen Aussagen darüber getroffen werden, wieweit dieser Entwurfsprozess und deren Implementierung einer automatisierbaren FMEA-Methode entsprechen, die damit eine verbesserte FMEA-Analyse an einer Schaltung durchführen kann und damit eine Fehlerdiagnose vereinfacht erstellt werden kann.
Die Baubranche erlebt einen wachsenden Technologietrend zur Digitalisierung von Gebäuden.
In dieser Arbeit wurden technische Alternativen zu einem bestehenden Systemstandard untersucht und bewertet, um Lösungen zur intelligenten Integration von kommunikationsfähigen Systemen bzw. Feldgeräten in wiederkehrenden Anlagenteilen zu erarbeiten.
Daraus wurde Aussagen zur Optimierung des Projektprozesses, der Anlagenverfügbarkeit für die Betreiber abgeleitet.