F&E Projekte im Labor für Automatisierungstechnik, Leistungselektronik und Elektrische Antriebe
Projekte zum Thema "Elektrische Antriebstechnik"
Unter dem Forschungsschwerpunkt "Excellence in Automotive Systems Engineering - Interdisziplinäre Fahrzeugsystementwicklung" werden von Prof. Dr.-Ing. Andreas Lohner und seinem Team mehrere öffentlich geförderte Forschungs- und Entwicklungsprojekte zusammen mit regionalen und internationalen Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft durchgeführt.
Maschine im Aufbau
(Bild: M. Voßwinkel, TH Köln)
Mit dem Projekt eWheel2Car ist der im Projekt SR4Wheel entwickelte, aufwandsarm nachrüstbare Radnabenantriebs für PKW und leichte Nutzfahrzeuge evaluiert und validiert worden.
Prinzipieller Messaufbau für den Elektrischen Antriebsstrang des Fahrzeugs
(Bild: D. Sigmund, TH Köln)
Vermessung und Analyse Elektrischer Antriebe in Hybrid-und Elektrofahrzeugen
Im Zuge eines Industrieprojektes wurden im Auftrag der Firma META Motoren- und Energie-Technik GmbH die elektrischen Antriebsstränge diverser Hybrid- und Elektrofahrzeuge vermessen. Ziel war die Analyse im Hinblick auf Aufbau, Ansteuerungsstrategie und Energieeffizienz des elektrischen Antriebsstrangs.
Mit dem Brennstoffzellenbus ging es zur TH Köln.
(Bild: L. Hannemann und L. Donsbach, AMG Bensberg)
Kooperative Unterrichtseinheit zur Elektromobilität mit Schulen
Um Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe für MINT-Fächer zu begeistern, wurde gemeinsam mit dem Albertus-Magnus-Gymnasiums Bensberg eine Lehreinheit zum Thema Elektromobilität entwickelt. Dabei werden vorher im Unterricht chemische Grundlagen zu Batterien und zur Brennstoffzelle sowie physikalische Kenntnisse zu Elektromotoren vermittelt, um diese anschließend bei einer Exkursion mit einem Brennstoffzellenbus zur TH Köln in einem Workshop zu vertiefen.
CAD-Rendering des SR4Wheel
(Bild: M. Voßwinkel, TH Köln)
Forschungsprojekt SR4Wheel „Felgenantrieb als Geschaltete Reluktanzmaschine“
Elektromobilität steht für den Wandel der mobilen Gesellschaft, ist aber aufgrund des hohen Fahrzeugpreises oftmals nicht für „jeden“ erreichbar und spaltet damit die Gesellschaft. Um individuelle Mobilität zukunftsfähig zu machen und den sozialen Zusammenhalt der Gesellschaft zu erhalten, darf die Elektromobilität kein Privileg der Reichen bleiben. Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung eines innovativen, effizienten und kostengünstigen Allrad-Elektrofahrzeugs (SR4Wheel).
Powertrain-in-the-Loop Prüfstand
(Bild: A. Lohner, TH Köln)
Forschungsprojekt Powertrain-in-the-Loop
Powertrain-in-the-Loop Prüfstand zur Gesamtvalidierung rein elektrischer Antriebsstränge.
Doppelt rotierende Maschine (DrEM)
(Bild: Heike Fischer, TH Köln)
Effizienzuntersuchung einer Doppelt rotierenden Elektrischen Maschine (DrEM) für den Einsatz in Hybridfahrzeugen.
Aufbauend auf dem Forschungsprojekt DrEM-Hybrid ist in Kooperation mit der Firma Continental AG das Herzstück des DrEM-Hybridantriebes, die Doppelt rotierende Maschine, hinsichtlich seiner Effizienz untersucht worden.
Topologie DrEM-Hybrid
(Bild: FH-Köln, Lohner)
Das erklärte Ziel des Projektes ist es, eine energetisch hocheffiziente und zugleich kostengünstige elektrische Antriebstopologie für einen PKW zu entwerfen und aufzubauen, die allradangetrieben, innerstädtisch rein elektrisch (Plug-in) und außerstädtisch mit einem effektiven Range Extender betrieben werden kann.
Gemeinsam mit der RWTH Aachen und Industriepartnern entwickelter Brennstoffzellen-Hybridbus
(Bild: Regionalverkehr Köln GmbH)
Forschungsprojekt „Entwicklung eines Brennstoffzellenhybridantriebes“
Entwicklung und Evaluierung eines innovativen Brennstoffzellenhybridantriebes, der in vier Gelenkbussen des öffentlichen Personennahverkehrs zum Einsatz gekommen ist.
Blick auf die Rheinbrücke
(Bild: D. Kaup, Vossloh Kiepe GmbH)
Um eine optimale Auswahl, Auslegung und Abstimmung von traktionsrelevanten Komponenten in Anlehnung an ein bestimmtes Fahrzeugnutzungsprofil zu gewährleisten, ist im Rahmen dieses Projektes ein parametrierbares, modulares Modell eines hybriden Antriebsstranges entwickelt worden, mit dem eine Fahrzeugentwicklung konzeptionell unterstützt werden kann.
Modell einer Ulta Low Emission Tram
(Bild: N. Jänig, TTK)
Forschungsprojekt „Ultra Low Emission Vehicle - Transport using Advanced Propulsion ULEV - TAP“
20 % des CO2-Aufkommens der BRD entfallen auf den Verkehrssektor, der damit einen hohen Anteil am sogenannten „Treibhauseffekt“ hat. Um unsere Mobilität in ihrer jetzigen Form zu erhalten und zudem die Atmosphäre vor weiterer Erwärmung zu schützen, hat die Europäische Union von 1998 bis 2004 im Rahmen des „Competitive and Sustainable Growth“-Programms ein Projekt mit dem Titel ULEV-TAP gefördert.
VW Käfer mit Parallelhybridantrieb
(Bild: A. Lohner, TH Köln)
Forschungsprojekt „Umbau eines VW Käfers zu einem Fahrzeug mit parallelem Hybridantrieb"
Um Studentinnen und Studenten der Elektrotechnik und des Fahrzeugbaus mit der elektrischen und der hybriden Antriebstechnologie vertraut zu machen, ist in einem studentischen Projekt ein VW Käfer (Bj. 1982) demonstrativ zu einem Fahrzeug mit parallelem Hybridantrieb umgebaut worden. Der Verbrennungsmotor wurde zudem auf den Betrieb mit E85 umgestellt.
Weitere Projekte in diesem Bereich:
- Entwicklung von Antriebs- und Steuerungskonzepten für Hybridfahrzeuge.
- Entwicklung einer universellen, FPGA basierten Umrichtersteuerung für drehzahlvariable Antriebe.
- Entwicklung eines motorintegrierten Umrichters für Asynchronmaschinen kleiner Leistung in Bahnapplikationen.
Projekte zum Thema "Nutzung regenerativer Energien"
Schematischer Systemaufbau
(Bild: S. Kogel, TH Köln)
Auch 2010/2011 hat die Power Electronics Society (kurz PELS) zum "International Future Energy Challenge" (kurz IFEC) aufgerufen. Bereits zum vierten Mal stellen sich Teams von verschiedenen Hochschulen weltweit der Herausforderung, die Aufgabenstellung des IFECs in Hinblick auf Kosten, Effizienz und Haltbarkeit bestmöglich lösen zu können. Auch die TH Köln ist wieder mit einem Team dabei.
Kleinwindkraftanlage im Windkanal der MONASH University Melbourne
(Bild: S. Meyer, TH Köln)
Forschungsprojekt IFEC 2009: „Entwicklung eines Power Maximizers für Windkraftanlagen”
Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) veranstaltet regelmäßig einen Wettbewerb unter weltweit ausgewählten Hochschulen. Die „International Future Energy Challenge 2009“ stellte die studentischen Teams vor die Aufgabe, einen kompakten Power Maximizer für Windkraftanlagen kleiner Leistung zu entwickeln.
Projektübersicht
(Bild: H. van der Broeck, TH Köln)
Forschungsprojekt IFEC 2005: „Development of an interactive inverter system for PV-systems”
Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) veranstaltet zum ersten Mal einen Wettbewerb unter weltweit ausgewählten Hochschulen: Die „International Future Energy Challenge 2005“ stellte die studentischen Teams vor die Aufgabe, einen Photovoltaikwechselrichter für Solaranlagen zu entwickeln, der sowohl ein Inselnetz bereitstellen als auch in Netz einspeisen kann.
Projekte zum Thema "Automatisierungstechnik"
Der Automatisierungsgrad in der Produktion, in Anlagen, in Fahrzeugen etc. ist in den letzten Jahren durch immer leistungsfähiger gewordene Prozessoren und Bussysteme deutlich angestiegen. Die individuelle, rein problemlösungsorientierte Programmierung ist bei zunehmender Komplexität nicht mehr zielführend. Die Automatisierung komplexer Prozesse oder Anlagen erfordert daher eine gut strukturierte, modulare Software mit klaren Prozeßschnittstellen.
Um Studenten der Elektrotechnik die Fähigkeit zur strukturierten Programmierung von Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) zu vermitteln, werden in diesem Projekt Versuchsstände aufgebaut, bei denen mit einer SPS exemplarisch Anlagen gesteuert werden können.
Hierbei werden die folgenden Aufgaben bearbeitet:
- Entwicklung einer strukturierten Lösungsstrategie
- Modulare SPS-Programmerstellung unter Berücksichtigung der Norm IEC61131-3
- Realisierung der Prozeßanbindung der SPS
- Aufbau und Inbetriebnahme der Anlage
- Erstellung einer Anlagen- und einer Softwaredokumentation