Bachelorarbeiten

Neben den üblicherweise eingesetzten semi-empirischen Modellen, werden inzwischen Modelle des maschinellen Lernens für die Lebensdauervorhersage von Li-Ionen Batterien eingesetzt. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die direkte Feldparametrierung von hohem Interesse. In der Arbeit sollen basierend auf bereits verfügbaren Alterungsdaten aus dem Labor unterschiedliche Ansätze des maschinellen Lernens erprobt und mit semi-empirischen Modellen verglichen werden. Hierfür muss ein pre-processing der Daten erfolgen und anschließend die unterschiedlichen Modelle erstellt werden. Basierend auf einer Literaturstudie sollen 3 vielversprechende Ansätze ausgewählt werden und mit einem einfachen semi-empirischen Modellansatz verglichen werden. Den Abschluss der Arbeit bildet eine strukturierte Bewertung der Ansätze nach Kriterien wie der Robustheit des Ansatzes und der benötigten Trainingsdaten. Die Entwicklung soll nach Möglichkeit in Python durchgeführt werden.

BA 142

Auskunft und Betreuung: Prof. Dr.-Ing. Susanne Lehner

Mit Hilfe des batterieelektrischen Schwerlastfernverkehrs eröffnen sich aktuell neue Möglichkeiten für die Einsparung von CO₂-Emissionen. Batterieelektrische Lkw im Fernverkehr müssen sich in einem herausfordernden Umfeld mit hohem Konkurrenzdruck behaupten. Die Literaturrecherche über den Aufbau der Hochvoltbatterie des batterieelektrischen Lkw stellt die Grundlage dar. Im Zuge dieser Bachelorarbeit sollen die recherchierten spezifischen Anforderungen von Lkw im Fernverkehrseinsatz für Hochvoltbatterien als Grundlage dienen. Der Aufbau eines dynamischen elektrischen Ersatzschaltkreises in MATLAB ist das Ziel. Dieses Modell soll für weitere Forschungen als Testmodell dienen, indem transiente elektrische Vorgänge in der Fahrzeugbatterie visualisierbar gemacht werden. Damit wird es möglich, batterieelektrische Lkw im Fernverkehr noch detaillierter zu untersuchen.

BA 147

Auskunft und Betreuung: M. Sc. Konrad Boettger

Bei öffentlichem Laden von batterieelektrischen PKW und LKW (BEV) mit großen Ladeleistungen (400 kW und MCS-Laden) kommt es immer wieder zu einer signifikanten Reduktion der Ladeleistung bezogen auf die Nennleistung der Schnellladesäulen. Diese Leistungsreduktionen beeinflussen die Nutzung der BEV durch unterschiedliche Faktoren wie ein begrenzter Netzanschluss oder eine hohe Ladeparkauslastung. In der Arbeit sollen basierend auf einer eingehenden Literaturstudie detailliert die Einflussfaktoren auf diese Leistungsreduktionen herausgearbeitet und in ihrer Bedeutung hinsichtlich der Nutzung von BEV simulativ miteinander vergleichen werden. Im Rahmen der Arbeit ist angedacht einen schematischen Ladepark in MATLAB mit den recherchierten Lastmanagement-Tools zu entwickelt. Ziel ist die technische Beurteilung von unterschiedlichen Lastmanagementstrategien auf die Reduktion der Nennleistung der Schnellladesäulen.

BA 146

Auskunft und Betreuung: M. Sc. Konrad Boettger

Die Sauerstoffreduktion (Oxygen Reduction Reaction, ORR) ist die limitierende Reaktion vieler elektrochemischer Energiespeicher und -wandler, beispielsweise von Brennstoffzellen und Luftbatterien. Ein tieferes Verständnis der Sauerstoffreduktion sowie die Entwicklung neuer Katalysatormaterialien sind daher von großer Bedeutung. Die ORR-Aktivität eines neuen Katalysators wird üblicherweise zuerst an der rotierenden Scheibenelektrode mittels zyklischer Voltammetrie (CV) und anschließender Koutecký-Levich-Auswertung untersucht. Da diese Methode jedoch nicht immer anwendbar ist, wird in dieser Arbeit die Analyse der ORR-Aktivität von Katalysatoren im sauren Elektrolyten mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und anschließender Distribution-of-Relaxation-Times-(DRT)-Analyse eingeführt. Dabei werden verschiedene Scheibenelektrodenmaterialien (Platin, Gold) sowie mit Katalysator beschichtete Elektroden untersucht

BA 145

Auskunft und Betreuung: M. Sc. Carla Marchfelder

Zur Reduktion von Wirbelstromverlusten werden Elektromotoren typischerweise geblecht gefertigt. Dies schränkt die Flexibilität einer komplexen Form jedoch ein. Dabei existieren verschiedene Konzepte, die sich nach der Durchdringungsrichtung des Luftspaltes unterscheiden. Bei Axialflussmaschinen wird beispielsweise der Luftspalt in axialer Richtung vom Magnetfeld durchdrungen. Aufgrund der komplexeren 3-dimensionalen Form werden hier oft Ferrite eingesetzt, deren Fertigung jedoch aufwändig ist. Mittels der 3D-Druck Technologie können nahezu beliebige Formen erstellt werden, die eine isotrope Flussführung in allen Raumrichtungen ermöglicht.
Ziel ist es, einen 3D-druckbaren Elektromotor mit einem möglichst optimalen Magnetfluss durch den Luftspalt sowie Fluss-Rückführung zu simulieren und zu fertigen. Der Motor soll in Form eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit Permanentmagneten in Axialflussbauweise umgesetzt werden. Die Berechnung ist mittels 3D Finite Elemente Analyse in COMSOL zu erfolgen. Das verwendete Kern-Material kann als rein magnetisch linear und verlustlos angenommen werden. Es soll evaluiert werden, inwiefern sich 3D-Druckmaterialien sowie die Fertigungstechnik für den Einsatz in Elektromotoren eignen.

BA 144

Auskunft und Betreuung: M. Sc. Philipp-Sisterhenn

Die Akustik von elektrischen Maschinen stellt aufgrund der Elektromobilität ein aktuelles Forschungsgebiet dar. Im Betrieb einer elektrischen Maschine werden durch verschiedene physikalische Effekte Geräusche, Vibrationen und Schallanregungen erzeugt. Das Themengebiet wird deshalb in Noise, Vibration und Harshness (NVH) eingeteilt. Jedem Bestandteil sind dabei verschiedene physikalische Größen untergeordnet. In dieser Arbeit soll ein Konzept für die Vermessung dieser Größen entwickelt werden. Grundlage des Konzepts soll die Modellbildung des mechanischen Verhaltens der Maschine durch die Kraftanregungen sein. Die Schwingungen der Maschine sollen modelliert und quantitativ erfasst werden, worauf die Entwicklung eines Messkonzepts folgt. Dabei ist zu erörtern, welche Größen messbar sind und wie diese kausal mit der Wirkungsweise elektrischer Maschinen in Verbindung stehen. Zentral im Konzept ist, mit welchem Sensor welcher Effekt beobachtet werden kann und inwiefern Rückschlüsse auf diese Effekte gezogen werden können. Die Betrachtung soll eine elektrische Maschine auf einem Maschinenbett umfassen, die von einem Umrichter geregelt wird. Eine weitere gekoppelte elektrische Maschine wird ebenso mit in die Betrachtung aufgenommen. Diese dient zur Belastung des Versuchsträgers.

BA 143

Auskunft und Betreuung: Alexander Pfannschmidt, M. Sc.

Die magnetischen Kerne elektrischer Maschinen bestehen üblicherweise aus geschichteten Blechen. Im Rahmen anderer Arbeiten wurde der Einsatz von ferromagnetischen 3D-Druck Materialien für Elektromotoren geprüft. Neben verminderten magnetischen Eigenschaften sind besonders die thermischen Eigenschaften ein Problem. Üblicherweise wird die entstehende Verlustleistung in Form von Wärme über das Stator-Material an das Gehäuse übertragen und dort anschließend abgeführt. Aufgrund der niedrigen Temperaturstabilität des 3D-Druck Filaments ist dies jedoch nicht möglich. Es soll ein Konzept überlegt und berechnet werden, wie die Verlustleistung, die Hauptsächlich in den Windungen anfällt, abgeführt werden kann ohne dabei das Kernmaterial thermisch zu belasten.
Ein erster Ansatz wäre hier beispielsweise gängige Heatpipes zu verwenden und die Leiter so selbst zu kühlen. Die herausgeführte Wärme kann anschließend an anderer Stelle an die Umgebung abgeführt werden, während die Wicklung vom Kunststoff thermisch isoliert werden kann. Für die Rechnung eignen sich thermische Netzwerke sowie gängige Methoden zur Berechnung in der Wärmeübertragung. Diese Methoden sind zur Charakterisierung heranzuziehen. Ferner sind verschiedene Konzepte zu Vergleichen und zu bewerten.

BA 141

Auskunft und Betreuung: M.Sc. Philipp-Sisterhenn