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Die aktuellen Entwicklungen in der Schraubentechnik bedürfen hochpräziser und anwendungsfreundlicher Montagegeräte. Die vorliegende Diplomarbeit erarbeitet ein Konzept zur Umsetzung des Drehwinkel-Anzugsverfahrens mittels eines Handschraubgerätes. Im Zuge der Konzipierung werden sowohl die theoretische Einführung in die Schraubenmontage, als auch die Realisierung eines adäquaten, elektronisch geregelten Montagegerätes behandelt. Zudem ermöglicht ein eigens entwickeltes Messsystem die Erfassung kleiner Anzugsmomente, sodass Vorkehrung gegen ausschüssige Schraubverbindungen durch Bedienfehler, wie schrägem Ansetzten oder auch Materialfehler, bestehen. Anschließende Untersuchungen an einem Versuchsstand untermauen die Funktionalität des Konzeptes.
Vereisungen am Rotorblatt einer Windkraftanlage führen zur Verschlechterung sicherheitstechnischer und wirtschaftlicher Bedingungen. Ziel ist es, ein Steuer- und Regelkonzept für ein Enteisungssystem zu konzeptionieren und aufzu-bauen. Das System überwacht das Rotorblatt einer Windkraftanlage kontinuierlich und reagiert mittels einer Enteisungsstrategie. Somit wird ein Gefährdungspotential durch Eiswurf verhindert.
Ziel dieser Diplomarbeit war eine vergleichende Charakterisierung von ausgewählten Brennstoffzellenstacks für mobile Anwendungen. Zum Vergleich wurden Tests an vier Brennstoffzellenstacks von unterschiedlichen Herstellern durchgeführt bzw. deren Testergebnisse ausgewertet und verglichen. Zur Modellierung wurde ein Ersatzschaltbild aus einem ohmschen Widerstand und zwei RC-Elemente eingesetzt. Der Schwerpunkt lag darin, eine eindeutige Beziehung zwischen der kathodenseitigen Gasdurchflussgeschwindigkeit und der charakteristischen Frequenz des niederfrequenten Bogens der Impedanzkurve zu bestimmen. Dafür wurden die Messwerte an die Modellwerte angefittet und so die charakteristische Frequenz des niederfrequenten Bogens bestimmt. Die Ergebnisse im Falle des ausführlich charakterisierten Stacks zeigten, dass die charakteristische Frequenz des niederfrequenten Bogens deutlich durch Änderungen der Stöchiometrie und Stromdichte beeinflusst wird. Beide Faktoren bedingen auch eine Änderung der Gasdurchflussgeschwindigkeit. Feuchte, Temperatur und Druckvariationen zeigten keine bzw. eine nur geringe Beeinflussung. Diese Faktoren bedingen auch keine bzw. nur eine geringe Änderung der Gasdurchflussgeschwindigkeit. Somit konnte die Hypothese, dass die charakteristische Frequenz des niederfrequenten Impedanzbogens vor allem durch die Gasdurchflussgeschwindigkeit beeinflusst wird, bestätigt werden. Der Vergleich mit drei weiteren Stacks bekräftigte die Einzelergebnisse. Trotz unterschiedlicher Größe, Flussfeldgeometrie und verwendeter Materialien zeigte sich bei allen eine qualitativ gleiche Abhängigkeit zwischen Gasdurchflussgeschwindigkeit und charakteristischer Frequenz des niederfrequenten Impedanzbogens. Speziell bei der Variation der Stromdichte konnten jedoch Unterschiede in der quantitativen Beziehung zwischen charakteristischer Frequenz und Durchflussgeschwindigkeit festgestellt werden. Ein möglicher Erklärungsansatz hierfür wurde in dieser Arbeit vorgestellt. Mit im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Tests, Messdatenauswertungen, Modellierung und Charakterisierung wurde nachgewiesen, dass es eine eindeutige Beziehung zwischen der kathodenseitigen Gasdurchflussgeschwindigkeit und der charakteristischen Frequenz des niederfrequenten Bogens gibt.
Die elektrochemische Bearbeitung ist ein abtragendes Fertigungsverfahren zur Bearbeitung elektrisch leitfähiger Materialien mit äußerer Spannungsquelle. Dabei wird die Abtragrate des aufzulösenden Werkstückwerkstoffes ausschließlich durch dessen elektrochemische Eigenschaften bestimmt. Da eine Bearbeitung unabhängig von den mechanischen Werkstoffeigenschaften, wie Härte und Zähigkeit erfolgt, eignet sich dieses Fertigungsverfahren für die Durchführung von einfachen Entgratearbeiten bis hin zur Herstellung komplexer dreidimensionaler Formen. Eine Verfahrensvariante des elektrochemischen Abtragens ist das Verfahren Jet-ECM. Bei diesem wird eine Elektrolytlösung mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit durch eine feine Düse gepresst. Bedingt durch die hohe Lokalisierung der Stromdichte beim Auftreffen des Elektrolytstrahls auf die Werkstückoberfläche des abzutragenden Materials kann durch die Steuerung der Düse ein gezielter Materialabtrag im Mikrometerbereich realisiert werden. Dies bedingt jedoch eine hochpräzise Steuerung und Regelung der Achsen des Jet-ECM Versuchsstandes. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Steuersoftware konzeptioniert und in die vorhandene Jet-ECM Prototypenanlage implementiert. Aufbauend auf der aktuell vorhandenen Steuersoftware wurde ein Konzept zur Neuprogrammierung entwickelt und mit der Programmiersoftware LabVIEW umgesetzt. Nach der Neuprogrammierung und Implementierung der entwickelten Software in die Prototypenanlage konnte durch verschiedene Funktionstests deren Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden.
Das Ziel dieser Diplomarbeit war die Integration eines zentralen Bedien- und Kommunikationskonzeptes in ein Serienfahrzeug, welches zum Behördenfahrzeug modifiziert werden sollte. Das System konnte erfolgreich in das Fahrzeug eingegliedert und angebunden werden. Somit können nun alle benötigten Sonderfunktionen über ein zentrales Display gesteuert werden. Die Auslegung und der Verbau des Systems sollen zukünftig als Grundlage dienen, um weitere Fahrzeuge mit diesem oder anderen adäquaten Systemen auszurüsten. Dem Verbau ging eine umfassende Prozess- und Marktanalyse voraus. Somit konnten bereits erste Erkenntnisse gewonnen und das passende System ausgewählt werden. Einer anschließenden Beschreibung aller benötigten Komponenten, deren Spezifikationen und möglichen Einbaupositionen folgte die Erstellung der Systemschaltpläne. Dort sind alle benötigten Teile integriert und mit passendem Vernetzungskonzept versehen. Weiterhin erfolgte die Konzeptionierung der Leitungen, Sicherungsauslegung und die Planung benötigter Adapterleitungen. Somit konnte im Anschluss eine Stückliste erstellt werden, welche alle benötigten Bauteile und Leitungen für den Verbau des Systems enthält. Zum besseren Verständnis wurde eine ausführliche, bebilderte Produktdokumentation des Fahrzeugs, sowie eine Einbau-anleitung mit optimaler Leitungsverlegung, hinzugefügt. Ein entsprechendes Prüfprotokoll wurde erstellt, das einen Leitfaden zur technischen Abnahme beinhaltet. Anschließend erfolgte eine umfangreiche EMV-Prüfung des Gesamtfahrzeuges mit Fokus auf das neu integrierte Bedienkonzept. Es wurde gezeigt, dass das System alle Messungen nach ECE-R-10 positiv abschließen, jedoch eine Prüfung nach der strenger bemessenen VW Norm TL81000 nicht bestehen konnte. Daraus kann geschlussfolgert werden, dass im Bereich der EMV-Anforderungen weitere Maßnahmen zur Verbesserung des Systemverhaltens untersucht werden können, falls dieser Sachverhalt gefordert oder benötigt werden sollte. Schlussendlich soll ein erstellter Integrationsprozess für Fahrzeugkommunikationssysteme in Kombination mit einem Flussdiagramm den zukünftigen Verbau solcher Systeme erleichtern. In Zukunft werden Systeme dieser Art noch mehr an Bedeutung gewinnen und, aufgrund der Zunahme von Vernetzung und Mobilität, in Sonderfahrzeugen zum Standard avancieren. Mit Hilfe der Erkenntnisse der vorliegenden Diplomarbeit kann dabei ein Verbau vereinfacht und somit eine Zeit- und Kosteneinsparung erzielt werden.
In den letzten Jahren hat sich die Entwicklung automobiler Steuergeräte von einer reinen Elektrotechnik und Maschienenbau-Disziplin zu einer Kombination von Software- und Systemengineering gewandelt. Die Motorsteuerung nimmt in der Antriebsentwicklung der heutigen Zeit eine fundamentale Rolle ein. Die Aufgaben derer umfassen die Forderungen des Gesetzgebers hinsichtlich Emissionen und Diagnosen. Den Wünschen des Endkunden auf Betriebsfestigkeit sowie den Bauteilschutz. Hierzu ist auf dem Steuergerät eine Software gespeichert. Die Verbindung der ständig zunehmenden Zahl von Softwarefunktionen mit den mechanischen, hydraulischen und elektronischen Teilsystemen eines Fahrzeugs erzeugt eine neue Dimension von Komplexität. Um dem immer größer werdenden Aufgabenbereich gerecht zu werden, muss die Software kontinuierlich weiterentwickelt werden. Des Weiteren wird in jedem Entwicklungszyklus die Motorsteuergerätesoftware auf ihre Spezifikation hin über definierte Tests mit bestimmten Kriterien geprüft. In eine Software können verschiedene Datenstände integriert werden. Das heißt die Funktion bleibt bestehen, doch die Kennfelder, -linien und -größen variieren. Da heutzutage die Anzahl an Fahrzeugvarianten in Form von Motorleistung und unterschiedlichen Komfortausstattungen stetig steigt, erhöht sich dementsprechend auch die Menge und Komplexität der Datenstände. Mit jedem neu entwickelten Datenstand muss letztlich ein Operational Test durchgeführt werden. Um deshalb den Serienfreigabeprozess in Bezug auf den Operational Test in seiner Effizienz und Qualität, wie der Standardisierung oder der Reproduzierbarkeit, zu steigern, ist es von großem Vorteil diesen an einem LabCar durchzuführen. Jedoch muss dazu die Simulation ein hohes Maß an Genauigkeit aufweisen. Die Bewertung der Genauigkeit ist Aufgabe dieser Diplomarbeit.
Ein sich weiter entwickelnder Bereich in der Programmierung von Embedded Systems ist die Generierung von Programmen aus Modellen. Für die Ausbildung an der WHZ soll ein nachvollziehbarer Algorithmus zur Umsetzung von Matlab-Similink-Modellen in ausführbare Module auf Embedded Systemen erstellt werden. Die Embedded Systeme basieren auf ARM-Cortex-M3 bzw. M4 Prozessoren. Auf diesen Systemen werden einfache Echtzeitsysteme (FreeRTOS) oder keine Betriebssysteme eingesetzt. Als Referenzbeispiel soll ein mittels Simulink modelliertes FIR-Filter dienen. Die im Modell zusätzlich realisierten Signalgenerierung und Funktionsdarstellung werden im realem System durch Hardwarekomponenten bzw. Treiber ersetzt (ADU, DAU). In der Arbeit sind folgende Schwerpunkte umzusetzen: - Einarbeitung in Matlab-Simulink - Erarbeitung der Möglichkeiten zur C-Codegenerierung aus Matlab-Simulink - Ableitungen an Anforderungen an das Zielsystem - Erstellung eines Algorithmus zur Ermittlung der Exporteinstellungen in Matlab-Simulink in Abhängigkeit der Anforderungen aus dem Modell und des Zielsystems. - Modellierung und Generierung des Filters in C - Portierung auf das Zielsystem - Validierung des Ergebnisses - Eruierung von Optimierungsmöglichkeiten
Um verschiedene Konzepte untersuchen zu können besteht der Wunsch nach einer Systemsimulation eines zukünftig elektrisch angetriebenen, kommunalen Kehrfahrzeugs. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird hierzu ein Simulationsmodell erstellt und verschiedene Konzeptstudien zum Leistungsbedarf der Maschine durchgeführt. So lassen sich, ohne kostenintensiv einen entsprechenden Prototypen zu entwickeln, Systemgrößen einsehen und Auslegungen treffen.
Es wurden Faktoren betrachtet, welche den Lenkwinkeloffset beeinflussen. Diese wurden mathematisch beschrieben, wenn das möglich war. Anschließend sind Methoden zur Lenkwinkeloffsetkompensation betrachtet worden. Diese wurden verschiedenen Tests unterzogen und anschließend ausgewertet. Als Ergebnis steht ein Algortihmus , welcher es ermöglicht den Lenkwinkeloffset während der automatiserten Fahrt dynamisch zu kompensieren.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit wurde eine analyse der Längs und Querführung von Fahrzeugen durchgeführt. Anschließend wurde die Längsregelung und die Querführung modelliert. Es folgt ein Entwurf des nichtlinearen Einspurmodells in Matlab/ Simulink um das kinematische Fahrzeugverhalten zu simulieren. Im Anschluß wurde ein Koppelglied für die Zusammenführung der Längs- und Querregelung entwurfen. Dieses ermöglicht das befahren von Kurven mit einem kleinen Radius. Abschließend wird eine Auswertung der Simulation und der Fahrteste durchgeführt.
Konzeptentwicklung zum Aufbau eines 48V-Systems als Kombination aus Demonstrator und Pruefstand
(2015)
Im Rahmen der Arbeit wird ein Konzept für ein Bordnetzteilsystem, bestehend aus Speicher, Erzeuger und Abnehmer entwickelt. Dieses System wird im Anschluss als Demonstrationspruefstand zur Systemabsicherung genutzt. Um eine groeßtmögliche Flexibilitaet bei diesem Teilsystem zu erreichen, beruht die Entwicklung auf der Modulbauweise. Ueber vereinheitlichte Schnittstellen (Kommunikation, elektrische Energieversorgung) bilden Modulboxen (mit jeweils einer integrierten Fahrzeugkomponente) das Teilsystem nach. Die Flexibilitaet der Systemnachbildung ermoeglicht es, jede beliebige elektrische Komponente zu integrieren und verschiedene Bordnetzarchitekturen nachzubilden. Daher wird in dieser Arbeit auch die physische Umsetzung (Konstruktion) des Pruefsystems beruecksichtigt. Weitere Aspekte dieser Arbeit sind die Analyse des Konzepts hinsichtlich der Spannungsstabilitaetsbetrachtung und die Analyse hinsichtlich bestehender Pruefungsanforderungen nach VDA 320.
Die aktive Leistungsfaktor-Korrektur fordert, dass der Eingangsstrom dem Verlauf der Netzspannung folgt. In Stromversorgungen mit kleiner bis mittlerer Leistung finden dafür geregelte Hochsetzsteller ihren Einsatz, deren Ausgangsspannung mit beispielsweise einem Gegentaktwandler auf eine niedrigere Spannung gewandelt wird. Die Regelstrecke des Hochsetzstellers ist jedoch nichtlinear und deshalb unter regelungstechnischen Gesichtspunkten schwieriger zu behandeln. Die Aufgabe besteht nun darin, nur den Gegentaktwandler direkt zur Leistungsfaktor-Korrektur zu verwenden. Hierfür ist es insbesondere notwendig, den Wandler angemessen zu dimensionieren, regelungstechnische Streckenmodelle zu erstellen und geeignete Regler-Strukturen zu entwerfen. Dabei sollen geeignete Prinzipien durch praxisnahe Simulation erprobt und abschließend an realer Hardware umgesetzt werden.