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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.
Das Thema der Diplomarbeit ist die energietechnische Betrachtung und Optimierung von Klebeanlagen im Fahrzeugkarosseriebau.
In den theoretischen Grundlagen geht es um die DIN ISO 50001 als Hauptgrund für das Anfertigen der Diplomarbeit. Die im Karosseriebau verwendeten Fügeverfahren, und dabei speziell das Fügeverfahren "Kleben", sind ebenfalls in den theoretischen Grundlagen erklärt.
Im Anschluss ist die Analyse der Versuchsanlage "Kotflügel" geplant. In dieser Analyse wird der Aufbau und die Funktion der Versuchsanlage, sowie der Klebeanlage/¬steuerung erläutert. Weiterhin wird die Energiemessung im Karosseriebau analysiert. Diese Analyse bezieht sich auf die aktuelle Energiemessung der Versuchsanlage, und erklärt die Variante der Energiemessung für die Versuche zur Optimierung des Energiebedarfs von Klebeanlagen. Zum Abschluss der Analyse der Versuchsanlage ist die Bauteilprüfung zu erklären. Dabei ist die Prüfvorgabe für das Bauteil "Kotflügel" zu betrachten.
Nach der Analyse der Versuchsanlage sind die Versuche zur Optimierung des Energiebedarfs von Klebeanlagen durchzuführen und auszuwerten.
Die Variation von Düsentemperatur, Schlauchtemperatur und Pumpentemperatur, sowie das Abschalten der Klebesteuerung in Pausen und an Wochenenden, ist auf Wirksamkeit in Bezug auf die Senkung des Energiebedarfs zu überprüfen.
Im nächsten Schritt wird der Einfluss der Robotergeschwindigkeit auf den Energiebedarf in der Produktion erprobt und ausgewertet. Nachdem mögliche Verbesserungen gefunden wurden, sind diese gemeinsam an der Versuchsanlage zu erproben und mit einer Ausgangsmessung zu vergleichen. Nach der Kombination der möglichen Einsparpotentiale, ist eine erneute Bauteilprüfung durchzuführen.
Die Optimierungsmöglichkeiten sind im Anschluss an einer zweiten Versuchsanlage „Frontklappe" zu verifizieren. Vor Beginn der Verifizierung ist eine Sichtprüfung der Klebenaht an der Anlage „Frontklappe" durchzuführen. Danach werden die Optimierungsmöglichkeiten an der zweiten Versuchsanlage erprobt, und deren Wirksamkeit im Vergleich mit einer Ausgangsmessung bewiesen. Auch hier ist die Sichtprüfung nach der Optimierung zu wiederholen, um die Bauteilqualität zu gewährleisten. Zum Schluss wurden ein Maßnahmenkatalog und eine Roll-out-Empfehlung erstellt.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Serientauglichkeit des optischen Sensors „EagleEye“ für die Serienmessung von Karosseriebauteilen zu untersuchen.
Zum besseren Verständnis des Sachverhaltes wurden die Grundlagen der Prüfung, der Koordinatenmesstechnik und der Prüfprozesseignung erarbeitet und in den theoretischen Vorbetrachtungen dargestellt. Nach Beschreibung der bestehenden taktilen Messanlage wurde die Umrüstung des KMG auf den Messbetrieb mit dem optischen Sensor erläutert. Danach wurde ein Messversuch zur Untersuchung der Serientauglichkeit des optischen Sensors geplant. Dabei wurde entschieden, im Rahmen einer Vergleichsmessung fünf Messungen mit dem optischen Sensor und fünf taktile Messungen durchzuführen. Als Messobjekt wurde der Unterbau des „VW ID.3“ ausgewählt. Die Ergebnisse der Vergleichsmessung bildeten die Datengrundlage zur Bewertung des optischen Sensors. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgt durch eine am VDA Band 5 orientierte Prüfprozesseignungsuntersuchung. Dabei wurde, wie im Leitfaden gefordert, zwischen Messsystem- und Messprozesseignung unterschieden. Nachdem der optische Sensor in der Messsystemeignung als geeignet eingestuft wurde, folgte die Messprozesseignung. Im Rahmen dieser wurden die Messergebnisse der taktilen Messreihe als fehlerfrei angesehen. Sie bildeten die Referenz für das optische Messsystem.
Nach einer Analyse der zu berücksichtigenden Unsicherheitskomponenten erfolgte die Auswertung der Messprozesseignung.
Dazu wurde mit der Auswerte-Software „PiWeb“ eine Auswertungstabelle erstellt. Die Eignung des Sensors wurde für alle Prüfmerkmalen des Messobjektes untersucht. Dabei wurden die berechneten Eignungskennwerte der Messprozesseignung Q_MP und der Eignungsgrenzwert Q_(MP_max) als Parameter zur Beurteilung der Serientauglichkeit definiert. Der Eignungsgrenzwert wurde gemäß der Empfehlung im VDA 5 bei 30% gesetzt.
Um eine Aussage der Sensortauglichkeit für unterschiedliche Anwendungen zu erhalten, wurde die Eignung für mehrere Messprinzipien untersucht. Dazu wurden jeweils der Mittelwert der Eignungskennwerte aller Prüfmerkmale eines Messprinzip berechnet. Anhand des mittleren Eignungskennwertes wurde das optische Messsystem für jedes untersuchte Messprinzip als geeignet eingestuft.
Der optische Sensor ist demzufolge für die Serienmesstechnik im Karosseriebau bei Volkswagen Sachsen geeignet.
Bei der Messung von Gewindelöchern muss der optische Messprozess jedoch verbessert werden. Hier liegt der Eignungskennwert nur 0,2 % unterhalb der Eignungsgrenze.
Mit diesem Ergebnis ist abzusehen, dass bei der Messung von Gewindelöchern langfristig Probleme auftreten werden.
Für eine zukünftige Verwendung des Sensors in dieser Anwendung wird daher empfohlen, die Sensoreinstellungen durch eine Reihe von Optimierungsschleifen am Messobjekt zu korrigieren. Dadurch werden genauere Messergebnisse erzielt.
Mit Fahrzeugfrontscheinwerfern soll eine gute Ausleuchtung der eigenen Fahrbahn bei geringstmöglicher Blendwirkung für andere Verkehrsteilnehmer sichergestellt werden. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss die Lichtverteilung des Abblendlichtes eine definierte Hell-Dunkel-Grenze aufweisen. Qualitätskontrollen der Hell-Dunkel-Grenzen und die Durchführung von Analysetätigkeiten finden unter anderem an einzelnen Scheinwerferpaaren statt, die nicht in einem Fahrzeug montiert sind. Zur Umsetzung dieser Kontrolltätigkeiten soll eine Prüfeinrichtung geschaffen werden, welche die fahrzeugunabhängige Inbetriebnahme ausgewählter Scheinwerfer ermöglicht. Die Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung und Realisierung eines solchen Prüfsystems. Zunächst findet eine Grundlagenbetrachtung zu Fahrzeugscheinwerfern statt. Ausgehend von Erläuterungen zu einem bestehenden Prüfprozess für Scheinwerfer erfolgt die Darlegung der Notwendigkeit der zu entwickelnden Prüfeinrichtung. Die an die Anlage gestellten Anforderungen bilden die Basis für die Entwicklung und Fertigung des Prüfsystems. Es besteht aus einem variablen Aufnahmesystem, das die Befestigung der Scheinwerfer gemäß der horizontalen Einbaulage im Fahrzeug gewährleistet. Die fahrzeugunabhängige Ansteuerung der Scheinwerfer erfolgt durch eine Restbussimulation. Die fertiggestellte Prüfeinrichtung wird einer Erprobung unterzogen, welche sich auf die Handhabung und die Zweckmäßigkeit der Anlage bezieht.
In dieser Arbeit wird, wissenschaftlich und gut nachvollziehbar, die Vorgehensweise zur Planung und Dimensionierung eines Schutzsystems für 110/20 kV Transformatoren am Beispiel des neu geplanten Umspannwerkes Sandersdorf gezeigt werden. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei den Möglichkeiten der neuesten Generation Schutzsysteme in Bezug auf deren Kommunikationsfähigkeiten über den Prozessbus nach IEC 61850.
Beginnend bei den für diese Aufgabe notwendigen technischen Grundlagen werden das Schutzobjekt Transformator sowie die einzelnen Schutzmöglichkeiten ausführlich erläutert. Anschließend werden bei der Erarbeitung eines redundanten Schutzkonzeptes die sich durch die konsequente Anwendung des Prozessbusses ergebenden neuen Möglichkeiten, aber auch Schwierigkeiten aufgezeigt. In diesem Zusammenhang wird auch auf die baulichen Gegebenheiten des Umspannwerkes und damit der Notwendigkeit des Einsatzes von Merging Units eingegangen.
Abschließend wird die praktische Umsetzung im Umspannwerk sowie das endgültige Schutzkonzept vorgestellt. Die Berechnung der Einstellwerte wird dabei ebenso betrachtet wie die Parametrierung und Inbetriebnahme ausgewählter Schutzgeräte.
Der Text beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Entwicklung eines Feldbuskopplers zwischen dem EtherCAT und dem VNX-Feldbus. Dabei werden grundlegende Aspekte beider Standards erläutert und verschiedene Lösungen zur Abbildung des VNX-Protokolls auf Seite des EtherCAT Standards erörtert. Die daraus hervorgegangene Lösung wird detailliert beschrieben und in der Praxis implementiert. Die Implementierung wird umfassend dokumentiert und die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden detailliert beleuchtet. Das Ergebnis der Arbeit ist ein zum EtherCAT Standard konformer Slave, welcher eine Verbindung zwischen VNX-Feldbus und EtherCAT-Feldbus herstellt.
Neben der Lösung für das genannte Problem wird allgemein auf Eigenheiten des EtherCAT Standards und Probleme, welche bei der Entwicklung von EtherCAT Slaves auftreten können und wie diese gelöst werden, eingegangen.
Dynamische Differenzkalorimeter sind weit verbreitete Messgeräte in der thermischen Analyse. Aufgrund einfacher Handhabung und einer Vielzahl von Anwendungsgebieten, sind sie wichtiger Bestandteil in Forschung und Industrie. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der neuartigen Umsetzung einer Messzelle. Als Ausgangspunkt dient eine detaillierte Literaturrecherche, die sich mit den Grundlagen der Kalorimetrie, den verschiedenen Messprinzipien, den Methoden der Dynamischen Differenzkalorimetrie, der Einordnung des Gerätes hinsichtlich elektromagnetischer Grenzwerte sowie den theoretischen Vor- und Nachteilen des neuen Messsystems befasst. Ziel war es das Betriebsverhalten und die Leistung des Prototyps zu verbessern. Die Einflüsse der Messparameter und des bei Messungen verwendeten Zubehörs, sollten speziell für dieses Messgerät abgeschätzt und günstige Bedingungen herausgearbeitet werden. Des Weiteren wurde die Leistungsfähigkeit anhand von Benchmarks validiert und eingeordnet. Der Aufbau der Messzelle begünstigt eine Adaption von zusätzlichen Informationsquellen. Exemplarisch wurden deshalb eine Kamera, eine UV-Lichtquelle und ein Raman-Spektrometer implementiert und getestet. Aufgrund einer hohen Dynamik wurden außerdem eingehende Test zu temperaturmodulierten Messungen und deren Evaluierung durchgeführt.
Für die Untersuchung des 100Base-T1 Kommunikationskanals soll zunächst ein Laborversuch geplant werden. Mit dem Integrationstest im Labor auf Komponenten- und Fahrzeugebene, über genormte Prüfimpulse und Störgrößen kann eine valide allgemeingültige Aussage für den automobilen Einsatzbereich getroffen werden. Der Integrationstest des 100Base-T1 Standards im Gesamtfahrzeug soll unter realen Bedingungen im Fahrzeug getestet werden. Dafür soll ein Versuchsaufbau des 100Base-T1 Kommunikationskanals im realen Fahrzeug entwickelt werden. Der Systemaufbau soll eine Anbindung an den CAN-Bus haben und die zwei ECUs über SOME/IP mit einander kommunizieren. Auf dem Versuchsaufbau basierend sollen kritische Pfade in dem Versuchsfahrzeug ermittelt und eine Signalanalyse durchgeführt werden. Die erhaltenen Ergebnisse werden mit der ISO 26262 verglichen, zur Feststellung der Eignung des 100Base-T1 Kommunikationskanals für sicherheitskritische Anforderungen.
Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war es, ein System zur zustandsorientierten Überwachung von grundlegenden und ausfallkritischen Komponenten einer Automatisierungsanlage, für die Abteilung Instandhaltung Endmontage der Volkswagen Sachsen GmbH am Standort Mosel, zu entwickeln und modular übertragbar zu gestalten. Dafür wurden die prinzipielle Arbeitsweise der Instandhaltung und das bestehende Anlagenmanagementsystem analysiert, systemseitig vorhandenes und strategisches Potenzial in Zielkriterien aufgezeigt und das verfügbare Marktangebot für fertig integrierbare Condition-Monitoring-Komplettlösungen berücksichtigt. Die Konzeptentwicklung einer schlussendlich eigenen Systemlösung und die folgende Umsetzung, sowie parallele Erprobung erfolgte an einer vorhandenen Pilotanlage. Dabei konnte auf Grundlage des in allen Automatisierungslagen der Endmontage vorhandenen Zusammenspiels zwischen Anlagensteuerung und Datenbank ein hochfunktionales und leistungsfähiges System referenziert werden. Unter Anwendung von mathematischen Grundlagen in automatisierten Algorithmen, war es zudem möglich, bereits erste instandhaltungsspezifische Informationen aus den aufgenommen Zustandsdaten durch das Finden von Anomalien aufzuzeigen und auszuwerten. Die in den Automatisierungsanlagen vorhandenen Sensoren und Aktoren offenbarten bisher ungenutzte Möglichkeiten und Informationen für einen zustandsorientierten Anlagenbetrieb. Durch diese Systemlösung wurden ohne einen kostenintensiven Neu- oder Umbau der Montageanlage des Weiteren die Grundlagen für die Ableitung von Predictive Maintenance Maßnahmen und damit einem wettbewerbsorientierten Instandhaltungsprozess im Automobilbau geschaffen.
Aktuell sind aufwendige Belüftungsanlagen Stand der Technik, die die Sortierkabinen mit klimatisierter und gereinigter Luft versorgen. Dabei wird Frischluft angesaugt und über mehrere Filterstufen gereinigt und anschließend aufgeheizt oder gekühlt. Diese Anlagen sind dabei meist in der Nähe oder auf dem Dach der Sortierkabine installiert. Über Zuluftelemente, welche über jedem Sortierkabinenarbeitsplatz installiert sind, strömt die Luft turbulenzarm aus, um entsprechende Keime im Inhalationsbereich des Mitarbeiters unterhalb des vom Gesetzgeber vorgegebenen Wertes zu halten. Betritt ein Mitarbeiter nun die Sortierkabine und möchte mit seiner Arbeit beginnen, muss er zunächst mithilfe eines mechanischen Schiebers das entsprechende Zuluftelement an seinem Arbeitsplatz öffnen. Somit erhält der Mitarbeiter einen definierten temperierten Luftstrom an seiner Arbeitsstätte. Da der Gesamt-Luftvolumenstrom und die Zulufttemperatur der Belüftungsanlage zentral geregelt werden, sind individuelle Einstellungen nicht möglich. Zudem werden die Lüftungsanlagen meist für eine bestimmte Anzahl von Arbeitsplätzen ausgelegt, die aktuell in der Sortierkabine vorhanden sind. Erweitert der Anlagenbetreiber die Sortierkabine oder integriert weitere Arbeitsplätze, kommt die bereits installierte Lüftungsanlage schnell an ihre Leistungsgrenzen. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung eines modularen kompakten Klimasystems, dass über jeden Arbeitsplatz in der Sortierkabine installiert wird. Damit kann jeder Mitarbeiter seine klimatischen Wunschparameter in bestimmten Grenzen selbst wählen. Die Einstellungsgrenzen gibt dabei der Gesetzgeber vor. Weitere Vorteile dieses Systems könnten die beliebige Erweiterbarkeit sowie die Platzersparnis im Betrieb selbst sein. Zudem wäre es vorstellbar das entwickelte Klimamodul über entsprechender Lineartechnik an einem individuellen Ort in der Sortierkabine zu betreiben. Aktuell werden zwei Arten von Sortierkabinenbelüftungen unterschieden und sind Stand der Technik. Das sind zum einen reine Zuluftanlagen und zum anderen Zu-/Abluftanlagen. Reine Zuluftanlagen haben den Vorteil, dass diese einen gewissen Überdruck in der Sortierkabine erzeugen. Dadurch wird der Eintrag von verschmutzter Hallenluft über Türen oder Abwurfschächte in die Kabine verhindert. Bei den heute standardmäßigen Zu-/Abluftanlagen wird die Abluft unterhalb der Sortierbänder abgesaugt und über ein Kanalnetz mit Filterstufe und Wärmetauscher dem zentralen Lüftungsgerät zugeführt. Dabei wird die Abluft zur Vorwärmung der Zuluft genutzt werden. Dies reduziert den Energieverbrauch gegenüber reiner Zuluftanlagen. Das Klimamodul, welches in dieser Masterarbeit entwickelt werden soll, wählt einen völlig neuen Ansatz. Hier wird der Betrieb im Umluftverfahren gewährleistet. Dadurch wird zum einen der Verrohrungsaufwand minimiert und zum anderen der Energieverbrauch deutlich reduziert. Durch die geschickte Kommunikation der Module untereinander könnten zudem intelligente Klimatisierungsverfahren entwickelt werden. So könnten die Klimamodule entweder separat gesteuert oder auch, bei extremen äußeren klimatischen Bedingungen, zusammen angefahren werden. Beispielsweiße könnten bei niedrigen Außentemperaturen alle Klimamodule eine Stunde vor Schichtbeginn parallel angesteuert werden und die Sortierkabine schnell auf eine akzeptable Raumtemperatur anheben. Bei Schichtbeginn kann sich dann jeder Mitarbeiter eine individuelle Arbeitsplatz-Lufttemperatur einstellen. Die Module der nicht besetzten Arbeitsplätze schalten sich nach der Aufheizphase automatisch ab. Der Einsatzbereich der beschriebenen Klimamodule soll sich in dieser Arbeit auf Sortierkabinen in Recyclinganalgen beschränken. Es wären jedoch weitere Einsatzbereiche denkbar. So könnte das entwickelte Modul zum Beispiel in größeren Hallen wie Autohäusern oder Logistikzentren zum Einsatz kommen bei denen lediglich der Arbeitsplatz der Mitarbeiter klimatisiert werden soll. Parallel dazu könnte die Raumtemperatur des restlichen Bereiches abgesenkt werden um so Heizenergie einzusparen. Ein weiterer Einsatzbereich könnten Drogerien oder Einzelhandelsläden sein. Hier könnte den Mitarbeitern im Kassenbereich klimatisierte und hygienisch einwandfreie Luft zur Verfügung gestellt werden. Dies sind nur einige Beispiele in den das entwickelte Klimamodul zum Einsatz kommen könnte.
EAAT beschäftig sich u.a. mit der Entwicklung von berührungslosen Energieübertragern für rotieren-de Anwendungen.
Eine Anwendung betrifft die Energieversorgung von Piezoaktoren beim ultraschallunterstützten Boh-ren. Dabei werden die Spannsysteme für die Bohrer mit einem Piezoaktor versehen, der den Bohrer zu Schwingungen im Mikrometer-Bereich anregt. Um die Schwingungen gezielt regeln zu können, ist es notwendig, die tatsächliche Schwingweite zu ermitteln und diese Information einem Regler zuzu-führen. Diese Messgröße wird von einem passiven Piezoaufnehmer in der rotierenden Bohrerauf-nahme ermittelt. Diese und weitere Informationen (wie z.B. Temperaturmesswerte) müssen vom rotie-renden Teil nach außen übertragen werden. Dazu ist rotorseitig eine entsprechende Sendeelektronik notwendig. Die notwendige Energieversorgung für diese Elektronik kann über eine Hilfswicklung im Energieübertrager für die Piezospeisung erfolgen.
Es ist eine Energieversorgung für eine rotierende Elektronik zu entwickeln. Diese benötigt eine Gleichspannung im Bereich von ca.15V DC. Zur Verfügung steht aber nur eine Wechselspannung welche abhängig von der Belastung des Bohrers beim Ultraschallunterstützten Bohren im Bereich zwischen 20V und 150V liegen kann und eine Frequenz von ca. 20kHz hat.
Erschwerend kommt hinzu, dass die vorliegende Anwendung für das Mikrotieflochbohren vorgesehen ist. Der Aufbau solcher Bohrspindeln hat zur Folge, dass nur ein sehr begrenzter Bauraum zur Verfügung steht und aufgrund der hohen Drehzahlen sehr hohe Kräfte auf die rotierenden Komponenten einwirken.
Diese Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:
- Recherche zum Stand der Technik
- Erstellung eines Konzeptes zur Umsetzung der Aufgabenstellung
- Umsetzung des Konzeptes in Hard- und Software
- Erprobung der entwickelten Schaltung
- Dokumentation des Programmcodes und der Versuchsergebnisse
In dieser Arbeit wird die Simulation eines CET-Labors für Marketingzwecke im Bereich der Gebäudeautomation beschrieben. Die Simulation beinhaltet ein interaktives 3D-Modell, welches die Auswirkungen einer realen HLK-Regelung anzeigt und beeinflusst. Ein wichtiger Bestandteil der Arbeit, neben der Erstellung des Modells und der Programmierung der HLK-Controller, ist die Kopplung dieser mit der Simulation über BACnet/IP. Die Kopplung wird mit der Programmiersprache
Zukünftige Emissionsziele erfordern einen hohen Wirkungsgrad des Antriebes. Dabei sind automatisierte Getriebe erforderlich, deren Schaltverhalten durch die Motorelektronik beeinflusst werden kann. Herkömmliche Automatik- bzw. Doppelkupplungsgetriebe bieten ein hervorragendes Schaltverhalten. Nachteilig bei diesen Getrieben sind der schlechte Wirkungsgrad und das hohe Gewicht. Manuelle Schaltgetriebe erlauben keinen Eingriff durch die Motorelektronik. Die Aufgabe der Diplomarbeit ist, ein Schaltgetriebe mittels elektronischer Steuerung zu automatisieren. Der später geplante Serieneinsatz erfordert einen kostengünstigen Aufbau der Elektronik und der Mechanik. Das Einlegen der Gänge erfolgt über einen Elektromotor, der über ein Schnecken-getriebe die Schaltwalze automatisiert in die Stellung der einzelnen Gänge dreht. Im Zuge der Diplomarbeit wird die Elektronik-Hardware und -Software zur Getriebesteuerung entwickelt. Das Ziel der Diplomarbeit ist es, die Realisierbarkeit für den Serieneinsatz zu überprüfen. Die Vorentwicklung und die ersten Tests erfolgen dabei mit Hilfe eines Mustergetriebes.
Bei positivem Abschluss der Vorentwicklung werden Prüfstandabstimmungen und Fahrzeugtests durchgeführt, wobei diese Entwicklungsschritte nicht mehr Teil der Diplomarbeit sind.
Grundlagen-Erörterung des Power Quality Problems der Oberschwingungen: Mathematische Grundlagen, Ursachen und Auswirkungen.
Anschließend Betrachtung der Lösungsmöglichkeiten mit besonderem Fokus auf aktiven Filter. Hierzu wird eine Marktanalyse durchgeführt und in einem reellen Beispiel findet die Dimensionierung eines aktiven Filters statt.
Lastflussumkehr, E-Mobilität und Wärmepumpen sind einige der Schlagwörter für die heutigen
Herausforderungen der elektrischen Verteilungsnetze. Auf der einen Seite, durch den vermehrten
Anschluss von dezentralen Erzeugungsanlagen, wie Photovoltaik-Einspeiseanlagen oder Kleinwindkraftwerke, werden die Netze mitunter entlastet. Sie werden auch immer öfter kurzfristig
zu Spitzenzeiten in Lastflussumkehr betrieben. Sprich: der Verbraucher wird zum Erzeuger. Auf
der anderen Seite stehen die neuartigen, leistungsstarken Verbraucher und der immer höhere
Elektrifizierungsgrad der Kundenanlagen, welche die Netze sehr stark belasten und die Netzbetreiber vor eine neue Herausforderung stellen. Diese Herausforderungen sind zum einen das
elektrische Heizen sowie die Aufbereitung des Warmwassers mittels Wärmepumpen und zum
anderen der Trend zum elektrischen Fahren, die Elektromobilität.
Um die Versorgungssicherheit mit Implementierung dieser Szenarien gewährleisten zu können, bilden Instandhaltung und laufende Investitionen die Grundvoraussetzung. Eine weitere Herausforderung ist die Spannungsqualität im Netz beizubehalten und langfristig den Netzausbau zu optimieren. Dafür darf nicht nur das Niederspannungsnetz in Betracht gezogen werden, es müssen auch das Mittelspannungs- und das Hochspannungsnetz für das Erreichen der Bundesziele betrachtet werden.
Diese wissenschaftliche Arbeit soll die Mittelspannungs-Ebene abbilden und die Daten von bestehenden Feldversuchen analysieren, auswerten und zukünftige Netzplanungen optimieren.
Dafür werden verschiedene Simulationen mit den zukünftig auftretenden Lastwechsel durch die diversen, leistungsstarken Verbraucher abgebildet und es wird ein Ausblick auf die AES für die Mittelspannungsebene anhand eines UW-Abzweiges gegeben.
Unter AES versteht man die Sektorkopplung in der elektrischen Energieversorgung. Das bedeutet: Die Versorgungsenergie soll elektrisch bereitgestellt werden, um einen Umstieg der fossilen Brennstoffe zu erzielen. Ein Hauptaugenmerk dabei liegt auf den Bereichen der Fortbewegung sowie dem Heizen und Kühlen. Die Simulationen werden für zwei verschiedene Szenarien durchgeführt und die jeweiligen Unterschiede definiert und erläutert.
Zum einen werden die eigens ausgewerteten Daten aus Niederspannungsmessungen in Siedlungsgebieten mit Ladeinfrastruktur, Wärmepumpen und regenerativen Einspeise-Anlagen herangezogen und auf die Mittelspannungsebene adaptiert, zum anderen werden die Faktoren von einer bereits bestehenden Gleichzeitigkeitskurve für die Simulation herangezogen. Der stufenweise Lastanstieg soll die Simulation möglichst wahrheitsgetreu nachbilden und auf aktuelle Netzsituationen bis hin zur Anpassung für die zukünftigen Netzkonzepte erweitert werden. Dabei werden die Anpassungsmöglichkeiten im Netz anhand einer Lastflussanalyse definiert und mögliche Alternativen für die Netzverstärkung geprüft. Ein wichtiger Punkt für die Netzbetreiber sind die ungefähren Investitionskosten für den Ausbau des Verteilnetzes. Diese werden mittels Kostenabschätzung für den definierten Netzbereich berechnet, um Aussagen bezüglich zukünftiger Planung treffen zu können.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein stabiles Verteilnetz mit Ausblick auf die All-Electric-Society zu schaffen und die stufenweise Integration bis zu den Grenzpunkten des betrachteten Netzes darzustellen. In weiterer Folge werden die Anpassungen für eine betriebssichere Netzführung mit voller Ausbaustufe dieses Szenarios dargestellt und die überschlagsmäÿigen Kosten für den Umbau ermittelt. Schlussendlich wird geprüft ob und welche Alternativen für einen Netzausbau möglich, und zukünftig auch sinnvoll sind.
Development and testing of a measuring system for recording mechanical loads on industrial batteries
(2019)
Ziel der Arbeit ist es, ein Grundverständnis von Gleichstromladestationen für Battery Electric Vehicle zu bilden um anschließende Tests ordnungsgemäß durchführen zu können. Anforderungen an die elektrische Sicherheit als auch Beschaltungen für verschiedene Steckerstandards wurden ausgearbeitet. Der Grundablauf des Gleichstromladens spielt dabei eine wichtige Rolle der Kommunikation.
Anschließend konnten die einzelnen Komponenten einer Gleichstromwallbox auf die Einhaltung der Normreihe EN 61851 geprüft werden. Innerhalb der Ladestation befinden sich mehrere Kommunikationsmodule, welche als Gesamtheit die Steuerung der Gleichstromladestation darstellen.
Die Firma Linsinger Maschinenbau GmbH ist eines der führenden Unternehmen im Bereich
der Fräs- und Sägetechnologie und stellt stationäre Fräs-, Sägeanlagen sowie mobile Schienenfräsen her. Im Jahr 1994 wurde die erste mobile Schienenfräsmaschine (SFM) der Firma
Linsinger Maschinenbau GmbH ausgeliefert. Seitdem steigt der Absatzmarkt in diesem Bereich. Die jetzigen SFM werden "diesel - elektrisch" oder "diesel - hydraulisch" angetrieben.
Das heißt, das der Motor mit Diesel versorgt wird und mittels eines Generators wird die
mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt und somit mit elektrische Motoren angetrieben. Jedoch verursachen diese Dieselantriebe eine enorme Verschmutzung der
Umwelt durch den CO2 - Austoß (Feinstaub, Stickoxide). Die Firma Linsinger Maschinenbau
GmbH baut stetig die Marktführerschaft in diesem Bereich aus und soll nicht von den Konkurrenten im Laufe der Zeit überholt werden. Auch Kunden legen mittlerweile einen großen
Wert auf eine umweltverträgliche Maschine. Außerdem ist das Bearbeiten der Tunnel mit
einem Dieselantrieb ein Problem, da die Abwärme und der CO2 - Austoß ohne teure Investitionen, schwierig abzuführen ist. Somit hat sich die Firma Linsinger Maschinenbau GmbH
entschlossen, eine neues Projekt ins Leben zu rufen, in dem die mobile SFM MG11 mit einer alternative Energieversorgung (AE) geplant und hergestellt wird.
Systemintegration industrieller Leitsystemtechnik für Gebäudeautomation und Energiemanagement
(2019)
Das Ziel dieser Arbeit ist, die Analyse und die optimale Auswahl einer neuen Gebäudeleittechnik
für das Motorenwerk Chemnitz zu treffen. Es sollte zusätzlich die Systemintegration
des Energiemanagementsystems in die neue Leittechnik geprüft werden.
Weiterhin wurde eine neue Standardanbindung für Medienzähler entwickelt und das
bestehende EDMS an die Normänderung der DIN EN ISO 50.001:2018 angepasst.
Nach dem Erstellen einer ausführlichen Analyse des Iststands und der Recherche der
normativen Kriterien an eine Gebäudeleittechnik, wurden die wichtigen Softwaremodule
der Leittechnik erläutert. Diese Module und Funktionen wie z.B. Trenddatenauswertung,
Langzeitdatenerfassung, Alarm- und Nutzerverwaltungsmanagement sind Grundvoraussetzung
für die neue Leittechnik.
Für die Systemintegration des Energiemanagementsystems in die neue Gebäudeleittechnik,
war das EDMS zu analysieren. Zusätzlich wurde die aktuelle Variante der
Medienzähleranbindung beschrieben, um die Schwachstellen wie z.B. Kommunikationsprobleme
und Zeitverzug der Daten aufzuzeigen.
Bei der anschließenden Marktrecherche für Gebäudeleittechniksysteme wurden die
firmenspezifischen Vorgaben und die Rahmenbedingungen aus den Normen berücksichtigt.
Mit Anforderung der Informationsangebote ist eine Kostenermittlung durchgeführt
und ein Vergabevorschlag ausgearbeitet worden. Die Gebäudeleittechnik Desigo
CC der Firma Siemens überzeugte im Preis-Leistungs-Verhältnis und wird zum Einsatz
im Motorenwerk vorgeschlagen. Weiterhin wurde eine Standardlösung zur Medienzähleranbindung
entwickelt und an einer Pilotanlage validiert. Zur Lösung der Probleme
wird zukünftig ein Bussystem eingesetzt. Je nach Zählerart ist M-Bus oder Modbus
einzusetzen, da die dargelegte Lösungsvariante mit beiden Bussystemen kompatibel
ist. Die beschriebenen Probleme sind nachweislich behoben und die neue Variante
führt zu einer kontinuierlichen Datenbereitstellung auf einer SQL-Datenbank. Die Daten
dienen zur Erfüllung der Änderung der aktualisierten Energienorm DIN EN ISO
50.001:2018. Hierzu werden Energiekennzahlen gebildet, automatisch erfasst, ausgewertet
und verfolgt. Zu den Kennzahlen gehören die Energieeffizienzkennzahl, die
Leistungskennlinien des Wärme- und Kältemengenzählers, die Temperaturspreizung
des Kältemengenzählers, die Rücklauftemperatur des Wärmemengenzählers sowie
die CO2-Emission der Lüftungsanlage. Durch den aufgezeigten Weg von der Datenerzeugung
bis zur Auswertung, kann ein neuer Standardweg installiert werden.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Solid-Liquid-Interdiffusion-Bonden auf Wafer-Ebene mit der Materialpaarung Gold und Indium. Die dafür benötigten Schichten wurden mittels elektrochemischer Abscheidung auf Siliziumsubstrate aufgebracht und anschließend durch die Oberflächenprofilometrie charakterisiert. Dabei werden im ersten Abschnitt die Grundlagen des Verfahrens erläutert und anschließend geeignete Prozessparameter mit Hilfe einer Literaturrecherche ermittelt. Auf Grundlage der Recherche werden Bondversuche durchgeführt. Zur Charakterisierung der Bondqualität werden die Waferverbunde mit Dicing-, Schertest, Rasterelektronen-mikroskop und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie untersucht und bewertet.
Die Automatisierung von Prozessen und Abläufen im Bereich der Wohn- und Zweckbauten nimmt immer weiter zu. Auch Sicherheitsbeleuchtungsanlagen werden mit Bussystem zur zentralen Steuerung und Zusammenfassung aller relevanten Informationen ausgestattet.
Die vorliegende Diplomarbeit untersucht das Verhalten von Bussystemen zur Beleuchtungssteuerung im Notbeleuchtungsbetrieb.
Ziel dieser Arbeit ist das Konzept einer bedarfsgerechten Mittelspannungsanlage eines Großtanklagers der TOTAL Deutschland GmbH. Das 10 kV-Energieverteilungsnetz bestehend aus sechs Transformatorstationen, soll vor allem hinsichtlich des Kabelnetzes und der Mittelspannungsschaltanlage erneuert werden.
Zu dem Entwurfsvorgang zählen sowohl die theoretische Einführung in die benötigten energietechnischen, elektrischen sowie elektronischen Anlagen, als auch die Analyse der aktuellen Normungslage sowie Vorschriften für elektrische Anlagen in Großtanklagern. Das zu entwickelnde Konzept eines bedarfsgerechten sowie sicheren Gesamtsystems zur Energieversorgung des Lagers stellt den Hauptteil der wissenschaftlichen Arbeit dar. Um den stetig steigenden Anforderungen der Anlagensicherheit gerecht zu werden, ist es zudem erforderlich ein geeignetes Schutzkonzept zu entwickeln sowie für die Anlage passend zu parametrieren.
Aufgrund der hohen Nachfrage für flexible Displays, ist die Flexibilität aktuell die wichtigste Anforderung an elektrische Bauelemente. Bei der Herstellung von flexiblen Displays
spielen Dünnschichttransistoren eine wichtige Rolle. Besonders wichtig hierbei ist auch eine kostengünstige und einfache Herstellung dieser Transistoren. Bei dieser Arbeit sind
beide Aspekte gegeben.
Ziel dieser Arbeit ist es, optimal funktionsfähige Dünnschichttransistoren auf Folie herzustellen. Hierbei werden unterschiedliche Metallisierungen für das Gate und für die
Drain- und Source-Kontakte untersucht. Als Halbleitermaterial werden Zinkoxid- und
Kupferoxid-Nanopartikel verwendet.
Die Arbeit zeigt sowohl Probleme als auch erfolgreiche Methoden zur Herstellung. Sie gibt
einen Ausblick zu Möglichkeiten, den Herstellungsprozess zu verbessern.
Die Diplomarbeit entstand im Rahmen eines Forschungsprojektes an der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Das zukünftige Energieversorgungsnetz mit einem erheblichen Anteil fluktuierender Einspeiser und weiteren Verbrauchern hinsichtlich der Sektor Kopplung über Wärme und Verkehr muss gerüstet sein für den Weg zu einer
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Messungen durchgeführt, die Aufschluss über die Auslegung der Ladeinfrastruktur des Unternehmens geben, an dem die Arbeit angefertigt wurde. Außerdem galt es im Folgeschritt ein Simulationsmodell zu erstellen, das eine Gegenüberstellung bietet. Verglichen wurden dabei der aktuelle Ausbaugrad der Ladeinfrastruktur mit einem stationären Batteriespeicher und die Erweiterung des Speichers mit Superkondensatoren.
Die Arbeit ist folgendermaßen gegliedert:
-Grundlagen
-Stand der Technik
-Vorgehensweise: Ist-Stand Analyse, Messungen, Simulation
-Fazit
Durch das Voranschreiten der Energiewende und dem damit verbundenen Anstieg der Elektromobilität, wird es immer wichtiger ein innovatives Verfahren zur industriellen Rückgewinnung von Kathoden- und Anodenmaterial aus End-of-life-Lithium-Ionen-Akkus zu finden.
Ziel dieser Arbeit soll es sein, ein modulares System für den Teil der Entladung des Recycling-Prozesses von Hochvoltbatterien aufzubauen.
Hierbei steht die sichere Entladung durch festzulegende Technologien und die Auswahl von Geräte-, Schutz- und Steuerungstechnik im Vordergrund.
Besondere Bedeutung bei der zu entwickelnden Entladetechnologie muss dem Verhalten der Tiefenentladung geschenkt werden. Eine thermische Überlastung ist im Verfahren der Recyclat-Rückgewinnung auszuschließen.
Zudem ist die Nutzung der noch zur Verfügung stehenden Restenergie zur Einspeisung, Teil der technologischen Betrachtung.
Energetische Betrachtung und Vergleich ausgewählter Materialflusskomponenten im Sondermaschinenbau
(2019)
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der energetischen Betrachtung einiger ausgewählter Materialflusskomponenten im Sondermaschinenbau. Für die Phase der Projektierung und Planung zukünftiger Montageanlagen sollen Ansätze zur Berechnung und Senkung des Energiebedarfes gefunden werden. Über eine Datengrundlage, durch die exemplarische Messung vorhandener Transfersystem und deren Auswertung, soll ein Verständnis für das energetische Verhalten einiger Förderprozesse erlangt werden. Daraus werden Ansätze für die Planung von Montageanlagen erarbeitet, welche den Energiebedarf schon im Entstehungsprozess betrachten.
Die Formierung von Lithium-Ionen Batterien ist ein wichtiger Produktionsprozess, der einen Einfluss auf die Lebensdauer und Leistung hat. Während der Formierung bildet sich die SEI-Schicht (Solid Electrolyte Interphase) aus, die die Anode vor dem Elektrolyten schützt. Die Batterie wird mit Gleichstrom in mehreren Zyklen geladen und wieder entladen. Prinzipbedingt entstehen Wechselstromanteile in DC/DC-Wandlern. In einer Forschungsarbeit wird untersucht, ob die SEI-Schicht von diesen Wechselstromanteilen beeinflusst wird. In dieser Arbeit wurde ein Gerät weiterentwickelt, welches einen Formierprozess nachbildet. Die Lade- und Entladeelektronik und das neu designte HMI (Human Machine Interface) wird erklärt und an Beispielen gezeigt.
Die Kundenakzeptanz für rein elektrische Fahrzeuge muss an Zuwachs gewinnen, um die Schadstoffbelastung des Verkehrs zu reduzieren. Die Diplomarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Konzepts, um den Fertigungsprozess von Traktions-antrieben wirtschaftlicher zu gestalten und dadurch die Herstellkosten für rein elekt-rische Fahrzeuge zu senken. Als Ausgangsbasis dient eine Serienbaustufe des Auftraggebers. Das Konzept soll fertigungstechnische Vorteile mit sich bringen und die produktspezifischen Eigenschaften des Stators verbessern. Um das Konzept umzusetzen, müssen verschiedene Ansätze erprobt werden, um sich einer Lösung anzunähern. Besonders die niedrige Stromtragfähigkeit der Leiterplatten erschwert die Realisierung des Konzepts und kann nur durch mehrere Kompromisse umge-setzt werden. Ein weiterer Nachteil ist die runde Geometrie, die vom Blechpaket für die Leiterplatte vorgegeben wird. Diese erschwert das Leiterplattendesign und führt zu hohem Verschnitt bei deren Produktion. Außerdem sind große unterschiedliche Biegeradien der Hairpinenden auf der Schweißseite notwendig, um die vom Leiter-plattenlayout vorgegebenen Positionen der Durchkontaktierungsbohrungen zu erreichen.
Die stetig steigende Vernetzung und Digitalisierung technischer Systeme hin zu komplexen Strukturen, welche große Datenmengen generieren, erfordert für die Analyse und Optimierung dieser die verlässliche Aufzeichnung der Systemdaten. Die dafür benötigten Zeitreihendaten, welche permanent eingefügt werden, bedingen jedoch, dass der Speicherbedarf und die Abfragezeiten immer weiter steigen.
Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung einer Datenbank Schnittstelle, welche Zeitreihen aus der Publish/Subscribe Middleware SPIDERnet in harmonisierter Form in der auf PostgreSQL basierend TimescaleDB Datenbank speichert. Um finite Speicherbelegungen zu erreichen sind die Aufzeichnungsdaten durch die Datenbank zu konsolidieren und nach festen Zeitintervallen zu löschen.
Für die Umsetzung der Aufgabenstellung wird ausgehend von den Anforderungen, der Softwareentwurf anhand der Entwicklungsschritte nachvollzogen. Im zweiten Teil wird die Umsetzung der entwickelten Konzepte und zum Nachweis der Funktionalität die Konfiguration einer Langzeitaufzeichnung beschrieben. Abschließend werden erste Erkenntnisse aus der Aufzeichnung der Parameter eines Batteriespeichers gezogen.
Die Recherche hat ergeben, dass die Bitraten bei der Codierung der Audio- und Videostreams den größten Einfluss auf die Nutzung im Bereich geringer Bandbreiten haben. Des Weiteren gibt es eine große Anzahl an verschiedenen Codecs, welche bei gleicher Bitrate, bedingt durch verschiedene Kompressionsverfahren, deutliche Unterschiede in der Qualität der codierten Inhalte aufweisen. Diese verschiedenen Kompressionsverfahren benötigen jedoch auch unterschiedlich viel Rechenleistung, was für eine mobile Anwendung durchaus zu beachten ist. Nach dieser Betrachtung wurden die verlustbehafteten Codecs x264 und Opus als potenziell beste Optionen für den Anwendungsfall betrachtet. Beide Codecs haben vergleichsweise geringe Hardwareanforderungen und sollen bei geringen Bitraten eine gute Qualität abliefern.
Anschließend wurde ein Konzept für die Anwendung erstellt. Das spezielle Anwendungsgebiet forderte eine Erstellung von Anwendungsfällen, welche auf verschieden gute Bandbreiten aufbauen. Des Weiteren wurden verschieden Zusatzfunktionalitäten erläutert, welche die Bedienung in einem industriellen Umfeld erleichtern können.
Im nächsten Schritt wurde eine Prototypanwendung auf Grundlage des frei verfügbaren Tools "VLC media player" erstellt. Dieses Tool bietet ein großes Potenzial für die geplante Anwendung, so ist der Source Code des Tools frei zugänglich und es beinhaltet bereits alle grundlegenden Funktionalitäten einer Videokonferenzsoftware und verschiedene Codecs, zwischen welchen einfach gewechselt werden kann.
Abschließend wurden mit dieser Prototypanwendung noch verschiedene Tests durchgeführt, um die Eignung des Tools und der zuvor betrachteten Codecs zu überprüfen.
Die Entwicklung elektrischer Traktionsantriebe spielt eine bedeutende Rolle für zukünftige Elektromobilitätskonzepte. Hierbei wird ein besonderer Wert auf eine möglichst hohe Leistungsdichte
bei geringen Material- und Fertigungskosten gelegt. Die Vergrößerung des Drehzahlbereichs
und die hohe Ausnutzung der eingesetzten magnetischen Materialien führen zu leistungsdichten
Maschinen, jedoch auch zu einem stark nichtlinearen Verhalten. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit neuer Herangehensweisen bezüglich der momenteinprägenden Stromregelung. Diese
Diplomarbeit enthält die Entwicklung der feldorientierten Regelung einer permanentmagneterregten
Synchronmaschine mit vergrabenen Magneten (IPMSM) auf Basis von MATLAB/Simulink.
Neben dem klassischen PI-Regler in betragsoptimierter Auslegung mit Parameternachführung
wird ein auf dem Prinzip der Lokalisation (PL) beruhendes, robustes Regelkonzept mit Hinblick
auf eine erhöhte Toleranz gegenüber den Nichtlinearitäten der IPMSM untersucht. Die Arbeit
legt Möglichkeiten dar, das PL-Regelkonzept auch dann einzusetzen, wenn die Zeitverhältnisse
von Regeldynamik, innerem Kreis und Abtastung aufgrund der beschränkten Stellfrequenz der
Pulsweitenmodulation nicht eingehalten werden können. Außerdem wird die modellbasierte
Implementierung des Regelkreises auf die aus Prozessor und FPGA bestehende MicroLabBox der
Firma dSPACE übertragen. Prüfstandsversuche dienen der Validierung der verwendeten Modelle,
zeigen erreichbare Regelergebnisse, und vergleichen abschließend Simulation und Messung.
Entwerfen eines Prototyps einer Minitaurtemperaturkammer mit Auslegung deren Regelung. Dabei mussten zu Beginn die Teile ausgewählt werden. Nach dem Zusammenbau der Kammer wurde diese mittels Abkphlungs- und Erwärmungskurven vermessen und mittels Matlab eine Übertragungsfunktion gefunden. Des Weiteren wurden ein PI-Regler, ein PL-Regler und ein Zustandsregler für die Regelung der Temperatur ausgelegt und mit Simulink simuliert. Danach wurden diese Regler an der Kammer getestet und messtechnisch untersucht. Zum Schluss wurde ein geeigneter Regler empfohlen.
Die Diplomarbeit hat zum Ziel auf Grundlage des bei IK Elektronik vorhandenen StromPager-Systems eine Steuerungseinrichtung für öffentliche Beleuchtungsanlagen zu entwickeln. Der Fokus liegt dabei auf dem elektronischen Modul, welches im Anschlusskasten eines Lampenmastes montiert wird. Im Rahmen der Diplomarbeit sind folgende Schwerpunkte zu bearbeiten:
Erarbeitung einer technischen Spezifikation des Moduls (Bauform, Schnittstellen, Umgebungs- und Klimabedingungen usw.), basierend auf Vorgaben von Lampenbetreibern
Mechanisches Konzept für das Gehäuse, inkl. der Anordnung elektronischer Komponenten
Erstellung eines Schaltplanes
Leiterplattenlayout
Aufbau eines Funktionsmodells zu Demonstrationszwecken auf Basis der verwendeten Evaluationsboards
Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit den Möglichkeiten, eine Radio-Frequenz (RF)-Technologie zu nutzen, um eine Modbuskommunikation zu realisieren. Die dazu verwendete Hardware ist ein oberflächen-montierbares Modul von Linear Technologies (LTP5902). Im Auftrag eines Kunden aus der Solarbranche wird eine Studie erstellt, die Möglichkeiten, Schwierigkeiten und Lösungen erfasst und beschreibt. Dazu gehören die physikalischen Phänomene, die die Drahtlosverbindung kennzeichnen und beeinflussen, sowie Program-mieraufgaben zur Erstellung eines Anwenderprogramms. Im Vorfeld wurden Funkmodule anderer Hersteller getestet. Als begrenzender Faktor stellte sich die Reichweite heraus. Es ist zu beobachten, dass mit Sichtverbindung eine ausrei-chende Reichweite erzielt wird, jedoch diese sich im Solarpark drastisch reduziert.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung des Projektierungsprozesses eines professionellen Smart Homes in KNX und anderen Smart-Home-Standards. Individuelle Anforderungen des Kunden werden berücksichtigt. Des Weiteren wird eine Standardausführung des professionellen Smart Homes definiert und diese mit mehreren Systemen kalkuliert und auch wirtschaftlich analysiert.
In den letzten Jahren hat sich aufgrund der Initiative der Bundesregierung in Bezug auf die Elektromobilität die Anzahl elektrisch betriebener Fahrzeuge erhöht. Dabei werden unter dem Begriff der Elektromobilität im Allgemeinen jedoch nur elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge verstanden.
Neben diesen Anwendungen gibt es aber schon seit längerem elektrisch betriebene Wasserfahrzeuge im Privatbereich, die meist auf Gewässern eingesetzt werden, auf denen für die private Nutzung keine benzinbetriebenen Boote zugelassen sind. Die Reichweite dieser Boote ist in Abhängigkeit der Energiespeicher begrenzt.
Die Fakultät Elektrotechnik der WHZ forscht seit mehreren Jahren an solarbetriebenen Elektrobooten und hat bereits 1998 ein Boot mit einer Solaranlage und einem Elektroantrieb ausgestattet.
Im Rahmen einer Diplomarbeit sind für ein neues Solarboot der elektrische Antriebsstrang sowie eine Solaranlage zu dimensionieren und auszuwählen.
Folgende Teilaufgaben sind dabei zu bearbeiten:
- Auswahl des Speichersystems
- Verschaltung der Speicher
- Intelligente Überwachung des Speichersystems
- Dimensionierung der Solaranlage
- Simulation des Speichersystems
- Auswahl der Komponenten
Auf Basis der Normen DIN 61340-5-1 und VW 80132 ist für die Volkswagen Sachsen GmbH ein ESD-Schulungsprogramm zu erarbeiten. Hierfür soll eine Bedarfsanalyse für die Schulungsinhalte in den Abteilungen durchgeführt und die Elemente des ESD-Kontrollprogramms untersucht werden. Als Ergebnis ist ein entsprechendes Schulungskonzept zu implementieren. Für die im Rahmen des Schulungskonzeptes verwendeten Elemente des Kontrollprogrammes ist ein Ablaufszenario für Produktqualifizierung mit Beispielmessungen anhand der oben genannten Normen festzulegen und durchzuführen.
Datenlogger sind ein essentieller Bestandteil der modernen Fahrzeugerprobung mit denen der Nachrichtenverkehr von Bussystemen aufgezeichnet und überwacht werden kann. Gegenstand dieser Arbeit ist die Auswahl und Umsetzung eines Datenloggerkonzepts zur Aufzeichnung von CAN, CAN-FD, und LIN Botschaften. Dabei soll die Möglichkeit einer Zeitsynchronisation mit anderen Loggern gleicher Bauart geschaffen werden.
Um dem rasant ansteigenden Aufkommen von Messdaten nachzukommen, welches bei der Entwicklung von neuen Fahrzeugmodellen entsteht, werden Systeme benötigt mit speziellen Analysen und Methoden. Gerade zukunftsweisende Technologien, wie autonomes und pilotiertes Fahren oder elektrifizierte Antriebslösungen, verursachen diesen Aufwärtstrend der Datenmenge. Um diese Datenflut bewältigen zu können und auswertbar zu gestalten, sind Konzepte notwendig, welche ein strukturiertes Abarbeiten von gezielten Anforderungen verlangen. Anhand der Konzepte wird der Fahrzeugentwicklung der Audi AG ein gezieltes Auffinden von Erprobungsdefiziten und Beheben von Fehlfunktionen gewährleistet. Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit werden vier Analysekonzepte aufgezeigt, durch welche die große Menge an Messdaten aufbereitet werden und zur Optimierung von Erprobungsprozessen führen sollen.
Das selbstbalancierende elektrische Kleinstfahrzeug UrmO ist ein e-mobility device, das dem Nutzer dabei helfen soll, die letzte Meile, also beispielsweise die Strecke von der Bushaltestelle zum Arbeitsplatz, zu bewältigen. Diese Arbeit hat die Entwicklung, Inbetriebnahme und vollständige Automatisierung eines Rollenprüfstandes für das selbstbalancierende Elektrokleinstfahrzeug UrmO zum Inhalt.
Damit das Fahrzeug in Zukunft am Straßenverkehr teilnehmen und auch zugelassen werden kann, muss sichergestellt werden, dass es einwandfrei funktioniert. Um dies zu gewährleisten, müssen alle im UrmO befindlichen Baugruppen getestet werden. Eine der zu prüfenden Hauptbaugruppen ist der Radmechanismus; er stellt die einzige Verbindung zwischen Fahrbahn und Fahrzeug her. Für diesen wurde speziell ein Rollenprüfstand entwickelt.
Das Ziel dieser Arbeit lag darin, den Prüfstand vollständig zu automatisieren, um damit Dauerlauftests durchführen zu können. Nach der Automatisierung wurden noch mehrere Testläufe veranlasst, um die beanstandungsfreie Funktion zu überprüfen. Die Durchführung und Auswertung der Dauerlauftests sind nicht Teil dieser Arbeit.
Bekannt ist, dass die Schadstoffbelastung heutzutage ein globales Thema darstellt, das nicht ignoriert werden darf. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass neue nachhaltige Ideen und innovative Lösungsansätze umgesetzt werden. Das Unternehmen UrmO strebt mit seinem Produkt an, ein emissionsfreies Fortbewegungsmittel als umweltfreundliche Alternative auf den Markt zu bringen und ist auf bestem Wege, das zu erreichen.