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Forschungsprojekte

Keyvisual Institut für Elektromobilität 2
    "Additive Cooling"
    Projekt Kurzvorstellung
    Projektname Additive Cooling
    Projektkoordinator Christoph Ellenrieder
    Projektstart Q1/2021
    Projektdauer 2 1/2 Jahre
    Fördermittelgeber / Sponsor BMWi
    Projektpartner
    • Fischer Elektromotoren GmbH
    • Martin Halbgewachs GmbH

    Projektpartner

    Temperaturgradient_EM

    Was steckt hinter dem Projekt "Additive Cooling"?

    Die Integration von E-Maschinen stellt in vielen Bereichen eine Herausforderung dar. Ein zentraler Punkt dabei ist die Kühlung, welche einen großen Einfluss auf Baugröße, -form und Leistungsvermögen hat. Für hohe Leistungsdichten wird daher die Wasserkühlung eingesetzt. Diese führt in der derzeitigen Ausführung als Kühlspirale den Nachteil eines axialen Temperaturgradienten mit sich. Das bedeutet, die E-Maschine wird einseitig wärmer und muss somit früher Leistungsbegrenzt werden.

    Im Rahmen des Projektes sollen neuartige Kühlstrukturen untersucht werden um die Wasserkühlung im allgemeinen zu Verbessern, aber auch die Temperaturgradienten zu minimieren.
    Durch das IEM wird der Bereich der Verlustberechnung, sowie Simulation der Kühlung abgedeckt.
    Die Fischer Elektromotoren GmbH besticht durch die Kompetenz der Berechnung, Fertigung und Vermessung elektrischer Antriebe.
    Mit der Martin Halbgewachs GmbH & Co. KG besteht die Möglichkeit im Bereich der additiven Fertigung neuartige Ansätze in die elektrischen Antriebe zu bringen.

    [1] F. J. Feikus, P. Bernsteiner, R. F. Gutiérrez, and M. Łuszczak, “Weiterentwicklungen bei Gehäusen von Elektromotoren,” MTZ Motortech Z, vol. 81, no. 3, pp. 42–47, 2020, doi: 10.1007/s35146-019-0180-5.

     

     

    CFD_Spirale

    Was sind die Projektanteile des IEMs?

    • Untersuchung bestehender Kühlgeometrien im Hinblick auf Effizienz und Verbesserungspotenziale
    • Aufbau eines Verlustmodells der elektrischen Maschine
    • CFD-Berechnungen von neuartigen Strukturen in Kühlkanälen zur Verbesserung der Kühlleistung
    • Aufbau von Prototypen zur Evaluierung neuartiger Kühlgeometrien

    Veröffentlichungen

    Christoph Ellenrieder, Benedikt Reick, Marcus Geimer (2021): "Cooling of high power density electrical drive units for mobile machinery"
    In: Wissenschaftlicher Verein Für Mobile Arbeitsmaschinen (Hrsg.) (Hg.): Hybride und energieeffiziente Antriebe für mobile Arbeitsmaschinen : 8. Fachtagung, 23. Februar 2021, Karlsruhe: KIT Scientific Publishing, S. 71–90

     

     

     

     

    "I-Deichsel"
    Projekt Kurzvorstellung
    Projektname I-Deichsel
    Projektkoordinator Marius Miller
    Projektstart Q4/2021
    Projektdauer unbegrenzt
    Fördermittelgeber / Sponsor RWU
    Projektpartner

    Typhoon HIL GmbH

     

     

    Prototype Trailer on Test Bench

    Was steckt hinter dem Projekt "I-Deichsel"?

    Hinter dem Projekt "I-Deichsel" verbergen sich elektrifizierte Lastenanhänger bspw. des Herstellers Carla-Cargo (Vgl. https://www.carlacargo.de/carla/). Lastenanhänger sind umweltfreundliche Transportlösungen für den urbanen Lieferverkehr, welche über einen eigenen elektrischen Antrieb verfügen und somit den Transport von schwerer Ladung ermöglichen. Auch für private Haushalte können diese Anhänger attraktive Alltagslösungen bspw. für den Wocheneinkauf sein. Während der zusätzliche Antrieb des Anhängers neue Möglichkeiten schafft, stellt er die Entwicklung gleichermaßen vor neue Herausforderungen, da dem Nutzer weiterhin ein möglichst einfacher, sicherer und unkomplizierter Betrieb ermöglicht werden soll. Speziell die veränderte Fahrdynamik des angetriebenen Anhängers und deren Auswirkungen auf das Zugfahrzeug stehen hierbei im Fokus des von Prof. Kaufmann initiierten Forschungsvorhabens.

    Was ist die Idee?

    Die elektrifizierten Lastenanhänger sollen nicht von Hand gesteuert werden, sondern mit Hilfe einer eigens entwickelten Regelungselektronik. Die Nutzung erfolgt weiterhin wie bei einem normalen Fahrradanhänger (bspw. Fahrradanhänger für Kinder), welcher rein mechanisch an ein Fahrrad angehängt werden kann. Mithilfe eines ausgewählten Sensorsets erfasst der Anhänger Kräfte und Beschleunigungen, die auf Ihn einwirken. Anschließend berechnet er daraus seinen aktuellen Fahrzustand und entscheidet intelligent und selbständig welches Drehmoment an seinem Motor abgegeben werden soll. Das Sensorset soll sich hierbei auf den Anhänger und die Zugdeichsel beschränken, sodass der Nutzer keine weitere Verkabelung an seinem Fahrrad verlegen muss.

    Ziel des Projekts?

    Das Ziel ist die Entwicklung eines intelligenten und selbstständig agierenden Zugfahrzeugs, welches den Nutzer in jeder Fahrsituation optimal unterstützt. Hierzu wird eine spezielle Zugdeichsel sowie einer eigener Allrad-Antriebsstrang zur Drehmomentverteilung zwischen linkem und rechtem Rad mit Regelungselektronik entwickelt.  Neben dem Transport von schweren Lasten steht die Nutzersicherheit im Fokus. Dabei soll die Drehmomentverteilung in kritischen Situationen, wie beispielsweise dem Aufschaukeln des Anhängers, zur Stabilisierung des Gespanns genutzt werden.

    Die derzeitige Entwicklung befasst sich mit der Integration der Sensorik in einem eigens entwickelten Prototyp sowie der Modellbildung und Optimierung des Regelungssystems.

    Offene Abschlussarbeiten:

    BA / MA: Integration eines Bildschirms mit GUI zur Visualisierung von Messdaten und Steuerung verschiedener Funktionen in einem elektrisch angetriebenen Anhänger
    BA / MA: HIL (Hardware in theLoop) Antriebsstrangmodellierung eines elektrifizierten Anhängers mit Typhoon Toolchain
    (Detaillierte Beschreibung siehe PDF im Bereich Downloads)
    "Pow-E-r"
    Projekt Kurzvorstellung
    Projektname Pow-E-r
    Projektkoordinator Prof. Dr.-Ing. Benedikt Reick, Prof. Dr. André Kaufmann
    Projektstart Q4/2020
    Projektdauer unbegrenzt
    Fördermittelgeber / Sponsor RWU, Anträge geplant
    Projektpartner
    • Berner Fachhochschule
    • MAHA GmbH

     

     

     

     

    Leistungsmessung am VW e-Up! des IEM

    Leistungsmessung am VW e-Up!

    Das IEM widmet sich in diesem Projekt der Leistungsmessung sowie Wirkungsgradbestimmung. Insbesondere im Bereich der elektrischen Leistungsmessung besteht für modere elektrische Fahrzeuge der Bedarf einer einfachen und dennoch zuverlässigen sowie hinreichend genauen Messung. Messtechnik muss dabei stationär, beispielsweise am Prüfstand und auch mobil im Fahrzeug verfügbar sein. Gemeinsam in einer Hochschulkooperation mit der Berner Fachhochschule widmet sich das IEM dieser Thematik.

    Im Fokus steht die Leistungsmessung und Wirkungsgradbestimmung

    • während des Ladevorgangs von Elektrofahrzeugen,
    • beim Fahren mit Elektrofahrzeugen auf Rollenprüfständen
    • sowie beim Fahren mit Elektrofahrzeugen im Realbetrieb.

    Das IEM verwendet für die Bestimmung der Effizienz zertifizierte Messtechnik (bspw. Zimmer LMG671) sowie selbst entwickelte Messtechnik. Selbst entwickelte Messtechnik verwenden wir im mobilen Einsatz oder bei der Bestimmung der nachgeladenen Energie von hybriden oder rein elektrischen Fahrzeugen.

    "Schwalbe-E"
    Projekt Kurzvorstellung
    Projektname Schwalbe-E
    Projektkoordinator Phileas Schweizer
    Projektstart Q2/2020
    Projektdauer unbegrenzt
    Fördermittelgeber / Sponsor RWU
    Projektpartner
    • Sachs Micro Mobility

     

     

    Projekt Simson E-Schwalbe

    Was steckt hinter dem Projekt Simson Schwalbe-E?

    Die Simson Schwalbe ist ein Roller mit 50 ccm, welcher in der DDR von 1964 bis 1986 in verschiedenen Ausführungen gebaut wurde. Jenes Kultfahrzeug soll nun auf umweltfreundlichen Elektro-Antrieb umgerüstet werden.

    Durch den einfachen und robusten Aufbau bietet die Schwalbe die ideale Basis für einen Umbau auf Elektroantrieb, denn in den originalen Motortunnel lässt sich der Elektromotor und das Batteriepackage integrieren und verändert so nur unwesentlich das schwalbetypische Erscheinungsbild.

    Lust mitzumachen?

    Bei Interesse kurze Nachricht an:

    Phileas Schweizer
    Akad. Mitarbeiter im Bereich Elektromobilität
    Phileas.Schweizer@RWU.de

    Tel. 0751 501 9549 oder persönlich im XLab nebem dem H-Gebäude!

    Projekt Schwalbe-E

    Wie ist der aktuelle Stand?

     

    Von Studierenden wurde bereits ein Antriebskonzept vorgelegt, welches einen 3 KW starken Elektromotor und einen wartungsfreien Riemenantrieb vorsieht. Derzeit läuft die Entwicklung der Akku-Packages und die Umrüstung auf eine Scheibenbremsanlage mit ABS-Regelkreis.

    Schwalbe

    Was bietet dir das Projekt Schwalbe-E?

    Das Projekt Schwalbe-E bietet dir ein Entwicklungsprojekt, welches alleine oder auch als Teamarbeit mit entsprechenden Prüfungscredits (benotete Prüfungsleistung) honoriert wird. Je nach SPO kann es als Projektarbeit oder Bachelor- bzw. Masterthesis gewertet werden.

    Typische Aufgabenstellungen sind:

    - Entwicklung der Griffamaturen

    - Optimierung der (Trommel-) Bremsanlage

    - Entwicklung eines Batterie-Management-System

    - Entwicklung der Can-Bus-Struktur

    - Entwicklung des hinteren Riemenrades

    - Umbau eines klassischen Moped-Anhängers zum "Range Extender" (Batteriespeicher)

    - Design eines RWU-Rollerlogos mit Elektro-Bezug/ RWU-Custom-Trittbretter

    - Entwicklung einer automatischen Abblendlichtfunktion

    - Gasdrehgriff / Motoransteuerung

    - APP zur Remote-Überwachung / GPS-Tracking / Diebstahlschutz

    Weitere Details finden sich unten unter Downloads oder direkt beim bereits genannten Ansprechpartner.

     

    RWU

    Wie läuft das ganze ab?

    Ganz unten stehen mehrere Downloads bereit- dort ist der Ablauf einer Projekt- oder Abschlussarbeit beschrieben.

    Wer betreut die Projekte Professorenseitig?

    Die Projektarbeiten werden in der Regel von Prof. Pfeil und Reick betreut. Je nach Themengebiet können auch andere Professoren beteiligt sein.

    - Hilfe, ich brauchte Teile für mein Projekt?

    Benötigte Teile werden über den IEM-Betreuer der RWU beschafft. Die Kosten trägt die RWU. 

    - Warum eine Projektarbeit bei IEM durchführen?

    Diese Arbeiten sind die Vorbereitung auf den späteren beruflichen Alltag und du kannst dein Theoriewissen erstmalig in der Praxis anwenden. Konstruieren mit Hilfe eines CAD-Programms, Auslegungen auf Basis von Roloff/Matek und vieles mehr. Das IEM bietet darüber hinaus ein vollständig eingerichtetes Labor um die Ideen auch real werden zu lassen.

     

    Downloads

    kurz und knapp
    pdf (1 MB)
    pdf (865 kB)
    pdf (160 kB)
    pdf (2 MB)
    pdf (668 kB)
    "WIRE ARC ADDITIVE MANUFACTURING (WAAM)"
    Projekt Kurzvorstellung
    Projektname WIRE ARC ADDITIVE MANUFACTURING (WAAM)
    Projektkoordinator Christoph Dietenberger
    Projektstart Q7/2021
    Projektdauer unbegrenzt
    Fördermittelgeber / Sponsor RWU
    Projektpartner  

    WAS STECKT HINTER DEM PROJEKT WIRE ARC ADDITIVE MANUFACTURING (WAAM)?

    Der 3D-Druck erfreut sich in den letzten Jahren immer größerer Beliebtheit. Moderne Geräte für den Druck von kunststoffbasierten Bauteilen sind inzwischen sehr preiswert und anwendungsfreundlich, doch stoßen in Bezug auf die Festigkeit der Geometrien recht schnell an ihre Belastungsgrenze.

    Das Drucken von Metallteilen hingegen ist auf Grund der Werkstoffparameter wie Schmelzpunkt und E-Modul um ein Vielfaches komplexer und erfordert entsprechend massive Drucker mit komplexen Steuerungseinheiten.  An der RWU wird das WIRE ARC ADDITIVE MANUFACTURING (WAAM) Verfahren untersucht.

    Hierzu wird -wie beim klassischen Lichtbogenschweißen- eine abschmelzende Drahtelektrode verwendet. Während beim Lichtbogenschweißen unterschiedliche Bauteile miteinander verbunden ("verschweißt") werden, nutzt das WAAM die Drahtelektrode um schichtweise einen Aufbau des zu fertigenden Bauteils vorzunehmen und ermöglicht so die wirtschaftliche Herstellung von komplexen Geometrien. Typische Anwendungsfälle sind in der Entwicklungsphase (Prototypen) oder in der Produktion von Kleinserien.

    Der Fertigungsprozess ist durch viele Einflussparameter gekennzeichnet wie Schweißdrahtvorschub, Strom, Spannung oder Impulsfrequenz. Der Fertigungsprozess muss via Bilderkennung dauerhaft überwacht werden  um eine möglichst gleichmäßige Schichthöhe und einen stabilen Lichtbogen sicherzustellen.

    Die RWU erforscht die Prozessparameter und arbeitet an einer Optimierung des Prozessablaufs.

     

     

     

    WAS SIND DIE PROJEKTANTEILE DES IEMS?

    Das Projekt wird von der Fakultät M durch Prof. Dr.-Ing. Ralf Stetter und Prof. Dr.-Ing. Thomas Glogowski betreut, doch befindet sich der bestehende Versuchsaufbau übergangsweise im X-Lab.

     

    MÖGLICHE TEILNAHME AM FORSCHUNGSPROJEKT?

    Unten finden Sie mögliche Projektarbeits-Themen als .PDF als Download. Bei Interesse bitte Herrn Prof. Dr. Ing. Ralf Stetter ( Ralf.stetter@rwu.de ) oder Projektkoordinator Herrn Christoph Dietenberger ( christoph.dietenberger@rwu.de ) kontaktieren .

     

    Kontakt & Personen

    Schwalbe-E

    Prof. Dr. rer. nat. Markus Pfeil

    Embedded Systems / Professor: Bachelorstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik
    Prof. Dr. rer. nat. Markus Pfeil

    Prof. Dr.-Ing. Benedikt Reick

    Professor der Fakultät Elektrotechnik und Informatik, Institut für Elektromobilität
    Schwerpunkte:
    Fahrzeugtechnik und Elektromobilität
    Benedikt Reick

    Phileas Schweizer B.Art. / B.Eng. / M.Sc.

    Akademischer Mitarbeiter, Institut für Elektromobilität
    Schwerpunkte:
    Koordination internationaler Studierender, Mitarbeit bei Lehrveranstaltungen

    Pow-E-R

    Prof. Dr. André Kaufmann

    Studiendekan Fahrzeugtechnik (Bachelor)
    Schwerpunkte:
    Verbrennungsmotoren, Strömungslehre, Thermodynamik
    Prof. Dr. André Kaufmann

    Prof. Dr.-Ing. Benedikt Reick

    Professor der Fakultät Elektrotechnik und Informatik, Institut für Elektromobilität
    Schwerpunkte:
    Fahrzeugtechnik und Elektromobilität
    Benedikt Reick

    Lars Franke M. Eng.

    Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Fakultät Maschinenbau
    Schwerpunkte:
    Elektrische Maschinen- und Steuerungen, Energie- und Strömungsmaschinen

    I-Deichsel

    Prof. Dr. rer. nat. Markus Pfeil

    Embedded Systems / Professor: Bachelorstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik
    Prof. Dr. rer. nat. Markus Pfeil

    Prof. Dr. André Kaufmann

    Studiendekan Fahrzeugtechnik (Bachelor)
    Schwerpunkte:
    Verbrennungsmotoren, Strömungslehre, Thermodynamik
    Prof. Dr. André Kaufmann

    Marius Miller M. Eng.

    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
    Marius Miller

    Additive Cooling

    Prof. Dr.-Ing. Benedikt Reick

    Professor der Fakultät Elektrotechnik und Informatik, Institut für Elektromobilität
    Schwerpunkte:
    Fahrzeugtechnik und Elektromobilität
    Benedikt Reick

    Prof. Dr. André Kaufmann

    Studiendekan Fahrzeugtechnik (Bachelor)
    Schwerpunkte:
    Verbrennungsmotoren, Strömungslehre, Thermodynamik
    Prof. Dr. André Kaufmann

    Christoph Ellenrieder M.Sc.

    Wissenschaftlicher Mitarbeiter
    Christoph Ellenrieder

    WIRE ARC ADDITIVE MANUFACTURING (WAAM)

    Prof. Dr.-Ing. Ralf Stetter

    Auslandsbeauftragter der Fakultät Maschinenbau & Leiter Labor CAD und FEM
    Schwerpunkte:
    Konstruktion & Entwicklung in der Kraftfahrzeugtechnik
    Prof. Dr.-Ing. Ralf Stetter