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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

Christoph Ellenrieder, Benedikt Reick, André Kaufmann, Marcus Geimer (2022): “Optimization of Water Cooling for High Power Density Electrical Machines.” In SAE Technical Paper Series,
SAE International, 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA, United States, 2022.

 

 

 

 

 

 

"IETDC"
Projekt Kurzvorstellung
Projektname IETDC (Intelligent Electrified Trailer Dynamics Control)
Projektkoordinator Marius Miller
Projektstart Q4/2021
Projektdauer unbegrenzt
Fördermittelgeber / Sponsor RWU
Projektpartner

Typhoon HIL GmbH

 

 

IETDC_Bild_01

Was steckt hinter dem Projekt "IETDC"?

Hinter dem Projekt "IETDC" verbergen sich elektrifizierte Lastenanhänger mit intelligenter Antriebsregelung. Lastenanhänger sind umweltfreundliche Transportlösungen für den urbanen Lieferverkehr, welche über einen eigenen elektrischen Antrieb verfügen und somit den Transport von schwerer Ladung ermöglichen. Gleichermaßen stellt dieser Eingriff in die Fahrdynamik die Entwicklung vor neue Herauforderungen, da nur durch eine intelligente Regelung die maximale Fahrsicherheit hergestellt werden kann.

Was ist die Idee?

Die elektrifizierten Lastenanhänger sollen nicht von Hand gesteuert werden, sondern mit Hilfe einer eigens entwickelten Fahrdynamikregelung. Die Nutzung erfolgt weiterhin wie bei einem normalen Fahrradanhänger, welcher rein mechanisch an ein Fahrrad angehängt werden kann. Mithilfe eines ausgewählten Sensorsets erfasst der Anhänger Einflüsse, 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.

Was ist das Ziel?

Das Ziel ist die Entwicklung eines intelligenten und selbstständig agierenden Anhängers, welches den Nutzer in jeder Fahrsituation optimal unterstützt. Hierbei liegt das Augenmerk besonders auf der Herstellung von Fahrsicherheit durch geregelte Eingriffe des elektrischen Antriebs in die Fahrdynamik. Der neu entwickelte Trailer ermöglicht hierbei durch einen Allrad-Antriebsstrang die Drehmomentverteilung zwischen linkem und rechtem Rad (engl. Torque Vectoring). 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 der Regelung. Unterstützt durch unseren Projektpartner Typhon HIL erfolgt die Simulation des Antriebsstrangs sowie der Fahrdynamik auf einem Typhoon HIL 604 in Echtzeit. Durch Einbindung des später verwendeten Steuergeräts kann die Regelung somit bereits vor der realen Erprobung auf Tauglichkeit geprüft werden.

Offene Abschlussarbeiten:

(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 .

 

"HV-Fahrschule"
PROJEKT KURZVORSTELLUNG
Projektname HV-Fahrschule
Projektkoordinator Phileas Schweizer
Projektstart Q3/2022
Projektdauer 03/2023
Fördermittelgeber / Sponsor DFA e.V.
Projektpartner

DFA e.V., PH Weingarten

 

E-Up

Worum geht es?

Immer mehr E-Fahrzeuge begegnen uns im alltäglichen Straßenverkehr und daraus ergeben sich neue Möglichkeiten und Herausforderungen - Wie tanke bzw. lade ich ein E-Fahrzeug? Sind E-Fahrzeuge wirklich brandgefährlich? Warum sinkt im Winter die Reichweite? Wie verhalte ich mich bei einem Unfall? Kann ich einen Stromschlag bekommen? Wo kann ich Laden? Darf ich an einem E-Fahrzeug selbst die Reifen wechseln?

In Zusammenarbeit mit der Deutschen Fahrlehrer Akademie e.V (DFA e.V.) erforscht das IEM den aktuellen Stand der Elektromobilität und generiert daraus ein Schulungskonzept für Fahrlehrer/innen. Ziel ist die Erhöhung der Akzeptanz der Elektromobilität und der souveräne Umgang mit E-Fahrzeugen.

Wie ist der Ablauf?

Das IEM erstellt die Schulungsunterlagen und schult interessierte Fahrlehrer/innen über die Akademie der DFA. Durch die Schulung der Fahrlehrer/innen wird das Wissen langfristig im Fahrschulunterricht an die breite Bevölkerung weitergeben. 

Kontakt zur DFA: Home - Deutsche Fahrlehrer-Akademie (deutsche-fahrlehrer-akademie.de) 

"Leistungsprüfstand f. Zweiräder"
PROJEKT KURZVORSTELLUNG
Projektname Leistungsprüfstand
Projektkoordinator Phileas Schweizer
Projektstart Q2/2022
Projektdauer unbegrenzt
Fördermittelgeber / Sponsor RWU- Kooperation Fakultät Maschinenbau und Fakultät Elektrotechnik
Projektpartner

Studierende der RWU

 

Leistungsprüfstand

Wozu ein Leistungsprüfstand?

Egal ob das alte Auto-Quartett von Opa oder der Verkaufsprospekt eines neuen Mopeds- die Leistungsangabe sorgt für Emotionen und kann nie groß genug sein.

Das Messen von Leistung hingegen stellt ein komplexes Unterfangen dar. Die Studierenden der RWU haben sich in einem Gemeinschaftsprojekt der Fakultät M (Maschinenbau) und Fakultät E (Elektrotechnik) der Herausforderung gestellt und einen Prüfstand für Zweiräder entwickelt, welcher Antriebsleistungen von bis zu 30 kW messen kann (Verbrenner 2/4-Takt). Damit lässt sich der Zustand eines Fahrzeugs überprüfen, aber auch technische Probleme wie Zündaussetzer oder eine fehlerhafte Vergasereinstellung feststellen und beheben.

Leistungsdiagramm

Wie geht es weiter? Was gibt es noch zu tun?

Die Studierenden arbeiten mit Hochdruck an einer Weiterentwicklung des Prüfstands um auch E-Fahrzeuge vermessen zu können und Lastfälle (z.B. Rekuperation bei Bergabfahrt) simulieren zu können.

NEU: Seit November 2022 ist es möglich mit Hilfe eines neuen Messaufbaus menschliche Antriebsleistung zu messen. Wie viel Power hast du? Finde es heraus.

Leistungsmessung

Kann man den Prüfstand mieten bzw. das eigene Fahrzeug messen?

Na klar. Der Prüfstand ist regelmäßig bei Messen oder Oldtimer-Events im Einsatz und kann mit etwas zeitlichem Vorlauf gebucht werden. Auch sind Leistungsmessungen am eigenen Zweirad zukünftig buchbar. Hierzu bitte Kontakt mit Phileas Schweizer (phileas.schweizer@rwu.de) aufnehmen.

NEU: Interessierte Schulen können den Prüfstand auch zur Messung von menschlicher Antriebsleistung nutzen. Jeder Schüler/jede Schülerin erhält ein persönliches Leistungsdiagramm und mit Glück erfolgt die Aufnahme in die Highscore-Liste!

 

 

Location

Das IEM residiert im Gebäude J "E-Mobility-Labor (X-Lab)" neben dem Hauptgebäude:

Campus-Lageplan

 

Wir freuen uns auf euren Besuch!

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