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Die Konzeptstudie befasst sich mit der Evaluierung unterschiedlicher Konzepte von Avalanche Photodioden in einer 0,18 µm CMOS- Hochvolttechnologie. Die Anforderungen für die Avalanche Photodioden liegen bei einer Durchbruchspannung von 14 V in Sperrrichtung und haben eine maximale Quanteneffizienz von 850 nm/940 nm im nahen infraroten Bereich. In Betracht wurden fünf verschiedene Strukturen gezogen. Anhand von TCAD-Simulationen ließen sich unterschiedlichen Parameter der APDs untersuchen und Prozesseinflüsse definieren. Ein Abgleich der Simulationsmodelle erfolgt über die Messung mit einer Referenzdiode. Mit dieser Vergleichsmessung lässt sich die Gültigkeit der Simulation bestätigen oder widerlegen. Nur so können die Ergebnisse der APDs eingeordnet werden.
Gegenstand der Untersuchung sind zwei zum Patent angemeldete Erfindungen der TU Ilmenau zu den Themen Schalternetzwerk zur Elektroenergieübertragung und Schaltungsanordnung für eine Bordnetzstruktur von Kraftfahrzeugen. Diese Erfindungen schaffen die Grundlage für ein völlig neuartiges Schalternetzwerk zur Elektroenergieübertragung, bei dem durch anpassbare Kaskadierung von Spannungsquellen eine stufig veränderbare Ausgangsspannung realisiert, Schaltverluste vermieden und die erforderlichen Filter für Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) reduziert werden können. Die elektrischen Traktionssysteme können mit speziellen Prüfständen auf ihre EMV-Eigenschaften getestet werden. Man spricht von einer Prüfung auf Systemebene. Die Störaussendung kann mittels Filterung reduziert werden. Ziele der Arbeit sind die Entwicklung und Validierung von Filtern für das Schalternetzwerk mittels Simulation in PSpice, Charakterisierung in Matlab und Berechnung mittels selbst entwickelter Software. Nach der Bestimmung geeigneter Bauelemente sollen Filtervarianten entworfen, modelliert und vermessen werden. Hierzu ist die Erstellung von Modellen notwendig, welche die parasitären Eigenschaften der realen Bauelemente abbilden. Aus diesen Modellbibliotheken können per Simulation Filtertopologien entwickelt und validiert werden. Anhand der Ergebnisse werden die Filter aufgebaut und per Messungen geprüft und gegebenenfalls optimiert.
Downsizing-Konzepte nehmen bei Ottomotoren infolge immer strengerer Emissionsgesetzgebung und dem Wunsch nach größeren Leistungen und geringerem Verbrauch eine immer größere Rolle ein. Um die Zielvolllast unter diesen Randbedingungen zu erreichen ist es notwendig die Zündwinkel im Motorkennfeld optimal abzustimmen. Ziel dieser Diplomarbeit war es ein alternatives reaktionskinetisches Klopfmodell zur Vorausberechnung der optimalen Zündzeitpunkte für solche Motoren zu analysieren und zu bewerten. Dieses neue Modell sollte effizienter und voraussagefähiger als das bisher verwendete Modell sein. Neben den theoretischen Grundlagen für die anormale Verbrennung und das Klopfmodell wurde eine Parameterstudie durchgeführt, um die Sensitivität des Modells zu ermitteln. Außerdem wurde das Modell um verschiedene Funktionen, wie der oktanzahlvariablen Berechnung der Modellkoeffizienten oder der Vorausberechnung des eingeführten Parametrierfaktors, erweitert. Mit diesem Gesamtsystem wurden Simulationen durchgeführt, welche mit Messwerten und Simulationen des bisherigen Klopfmodells verglichen wurden. Anschließend wurden Hinweise zur Implementierung des Modells in GT-Power sowie für weitere Untersuchungen fortführender Arbeiten gegeben, um das Modell konkurrenzfähig zu gestalten.
Mit der Energiewende und dem weiteren Ausbau von erneuerbaren Energien, rückt die The-matik der Energiespeicherung immer weiter in den Vordergrund. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, den Autarkiegrad eines Photovoltaiksystems mit integriertem Akkumulator zu prognostizieren. Dabei wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher die Basis der Simulation bildet. Für eine Beispielrechnung wurde das Speichersystem Senec.Home G2 von der Deutschen Energieversorgung, eine 7,87 kWp Photovoltaikanlage und ein privater Haushalt mit 4.000 kWh Jahresstromverbrauch ausgewählt. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Prognose des Autarkiegrades durch das Simulationsprogramm nur geringe Abweichungen zum tatsächlichen Wert aufweist. Ebenfalls wurde die Wirtschaftlichkeit ohne Berücksichtigung einer Förderung betrachtet. Es wurde festgestellt, dass eine Photovoltaikanlage ohne Akkumulator rentabler als das Photovoltaiksystem mit dem Speicher Senec.Home G2 ist. Dabei liegt die Hauptursache bei den hohen Investitionskosten der Photovoltaikspeicher. Unter Annahme des weiterhin steigenden Strompreises, einer Förderung und eines Preisverfalls von Photovoltaikakkumulatoren können die elektrochemischen Speicher ein wichtiger Bestandteil der Photovoltaik werden und somit einen Beitrag zur Energiewende leisten.
In der Welt der 3D-Engines gewinnt die Großbildprojektion immer höherer Auflösungen zunehmend an Bedeutung. Ins Besondere im Simulations- und Entertainmentbreich werden die Anforderungen vor allem an die Projektion immer vielseitiger. In der vorliegenden Arbeit soll es nun darum gehen, eine in der 3D-Render-Engine Unity erzeugte 3D-Szene auf eine vertikal zylindrisch gekrümmte Projektionsfläche zu ermöglichen. Dabei handelt es sich um den Fahrsimulator der Fakultät Kraftfahrzeugtechnik der Westsächsischen Hochschule Zwickau. Für jenen Anwendungsfall muss dies ohne Verzerrungen vor allem im Randbereich der Darstellung geschehen, um so eine realistische und realitätsgetreue Darstellung der Umwelt zu ermöglichen. Als Ziel soll eine bessere Geschwindigkeitswahrnehmung, sowie eine geringe "Motion-Sickness" auftreten.
Bewertung des Einflusses der Motorapplikation im Instationärbetrieb mittels Fahrdynamiksimulation
(2015)
Bei der Antriebsauslegung müssen neben den Entwicklungsanforderungen hinsichtlich Verbrauch, Umweltgesetzgebung und wettbewerbsfähigen Kosten auch die Kundenerwartungen an die Fahrdynamik berücksichtigt werden. Dazu erfolgt bei der BMW Group eine Auslegung und Bewertung der Antriebe mittels Simulationen. Im Rahmen dieser Arbeit ist die dazu genutzte Cosimulationsumgebung (1D Längsdynamik- und Fahrermodell in Dymola mit gekoppeltem Motormodell in GT- Power und Matlab Simulink Motorsteuerung) optimiert und erweitert worden, sodass ein Beschleunigungsvorgang aus dem Stillstand, inklusive Gangwechsel, bis zu einer wählbaren Zielgeschwindigkeit simuliert werden kann. Dabei kann neben dem bei Turbomotoren kritischen Instationärverhalten auch der Einfluss längsdynamikrelevanter Motorapplikationsgrößen bewertet werden. Eine Bewertung ist nach der Validierung der Modelle mittels eines Messungsabgleichs für die Fahrdynamikfilterung, die Volllastschaltungsfunktion und den Überspülbetrieb erfolgt.
Die Vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der Erweiterung der Kupplungssteuerung während des Anfahrvorgangs in einer Simulationsumgebung für längsdynamisches Verhalten an einem LKW. Die Anfahrfunktionen spielen für Fahrtkomfort und Qualitätsempfinden bei den hier behandelten automatisierten Schaltgetrieben eine entscheidende Rolle. Als Basis werden Messungen an einem vergleichbaren Referenzfahrzeug herangezogen und ausgewertet. Dadurch gewonnene Erkenntnisse, die Detailgenauigkeit und Funktionalität des Simulationsmodells steigern, werden an dieses angepasst und integriert. So wird eine Kriechfunktion auf Basis der Messauswertung entwickelt und integriert. Als Grundlage zur Erweiterung wird eine standardisierte Steuergerätekommunikation zwischen Getriebe und Motor und eine Dynamisierung des Motormomentes eingearbeitet. Ein vorhandenes Anfahrmodul wird an die Simulationsumgebung angepasst, eingearbeitet und optimiert. Besonderes Augenmerk liegt auf den Übergängen in andere Fahrzustände nach Abschluss des Anfahrvorgangs, da hier Steuerungssprünge vermieden werden müssen, um den Fahrkomfort hochzuhalten.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der konzeptionellen Auslegung eines AGR-Regelsystems, mit dem Ziel einzelne Komponenten und Aktuatoren entfallen zu lassen. Dabei wurde mithilfe der 1D-Simulation vorab die maximal zulässige Querschnittsverengung der Abgasfluten ermittelt, um dadurch einen ausreichenden Abgasgegendruck vor dem Abgasturbolader zu erzeugen. Anschließend entstanden, aufbauend auf die Ergebnisse der 1D-Simulation, die CAD-Modelle. Diese sind die Grundlage der gekoppelten Simulation (1D und 3D), wobei die AGR-Rate und der Kraftstoffverbrauch besonders betrachtet wurden. Positive Effekte bezüglich der AGR-Rate konnten, bei allen Varianten mit einer Anstaueinrichtung vor dem Abgasturbolader, erzielt werden.
Zur Abbildung der strömungsmechanischen und thermodynamischen Eigenschaften von zweiflutigen Turbinen in einer Motorprozesssimulationsumgebung besteht derzeit noch kein Modellierungsansatz, welcher sich als vollendet herausgestellt hat. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde sich eingehend mit der Analyse und Bewertung von unterschiedlichen Modellierungsansätzen sowie mit der Entwicklung eines weiteren Ansatzes unter Verwendung des Simulationstools GT-Power beschäftigt. Der in dieser Arbeit entwickelte Modellierungsansatz zeichnet sich durch den Modellabgleich des Überströmens zwischen den Fluten anhand von nur einem Parameter aus. Zudem kann unter Verwendung von verschiedenen Turbinenkennfeldern und der Berechnung des Massenstromverhältnisses (MFR) eine gute Abbildung der Strömungscharakteristik der verschiedenen Abgasstränge erfolgen. Außerdem fand eine Integration dieser Methode der Modellierung in weitere Motormodelle statt, wobei gute Ergebnisse in Bezug auf die Ladungswechselgrößen erzielt werden konnten. Abschließend wurden die auftretenden Modellfehler dargelegt und quantifiziert.
