Projekte

Aus der Palette der aktuellen Forschungsprojekte, an denen auch unsere Studierenden mitwirken, seien hier die folgenden genannt:

Automatisierung Solar-Thermochemischer Kreisprozesse zur Reduzierung von Wasserstoffgestehungskosten (ASTOR)

Leitung: Prof. Dr. Ing. habil. Uwe Tröltzsch

In diesem Forschungsprojekt wird in Zusammenarbeit zwischen dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Rheinischen Fachschule Köln sowie den Unternehmen Stausberg & Vosding GmbH und AWS Technik e.K. ein solarthermisch betriebener Reaktor zur Erzeugung von Wasserstoff aus Sonnenenergie und Wasser entwickelt.
Unter der Leitung von Prof. Dr. Tröltzsch wirken Studierende in diesem Projekt unter anderem an der Modellbildung, der Simulation und der Regelung der Anlage mit. Typische Aufgabenstellungen sind das Optimieren von Modellparametern anhand von Messdaten, die Simulation von Teilkomponenten unter verschiedenen Lastzuständen oder die Reglerauslegung. Während ihrer Abschlussarbeit bewegen sich die Studierenden in einem für Regelungs- und Automatisierungstechnik-Ingenieure typischen Projektrahmen und erfahren so eine praxisnahe Einführung in ihr zukünftiges Berufsfeld.
Weitere Informationen dazu finden Sie unter: http://www.rfh-koeln.de/forschung-projekte/astor/

 

Örtlich verteilte Temperaturmessung in elektrischen Maschinen mittels Lichtwellenleiter

Leitung: Prof. Dr. Ing. Dirk Stehlik

Die Kühlung von elektrischen Maschinen in Verbindung mit Messung und Berechnung der Temperaturverteilung im Stator einer Maschine ist ein zentraler Punkt bei der Entwicklung von Motoren und Generatoren.
In vielen Bereichen (Fahrmotoren, Windkraftgeneratoren, Motoren für Werkzeugmaschinen) sind die Anforderungen in Bezug auf die Leistungsdichte deutlich gestiegen. Durch diesen Trend werden oft die Grenztemperaturen der zur Verfügung stehenden Isolierwerkstoffe erreicht. Trotz des Einsatzes von modernen Finite-Elemente-Programmen kann die Temperaturverteilung in einer elektrischen Maschine nicht mit ausreichender Genauigkeit vorab berechnet werden.
Eine Messung der Temperatur ist somit, insbesondere bei Neuentwicklungen, immer noch unumgänglich. Weiterhin wird eine Temperaturmessung nach gültigen Normen zum Nachweis der Bemessungsleistung zwingend gefordert.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde an der RFH Köln ein Prüfstand aufgebaut, mit dem Ziel die Funktion einer örtlich verteilten Temperaturmessung mithilfe von Lichtwellenleitertechnik in einer elektrischen Maschine zu erproben:

rfh_ele_stor.png

Versuchsaufbau mit Statorgeometrie und Sensoren

Die faseroptische Messung der Temperatur hat den Vorteil, direkt eine örtlich verteilte und über die Länge der Glasfaser in Segmenten gemittelte Temperatur zu erfassen. Ein weiterer Vorteil ist die Unempfindlichkeit gegenüber EMV Störungen und die potenzialfreie Messung.
Es sind zusätzliche diskrete Temperatursensoren zum Einsatz gekommen, damit die gewonnenen Messdaten der optischen Sensoren verifiziert werden können. Zur Vereinfachung der Messung und zur Reduzierung des Aufwandes beim Bau des Prüfstandes, wurde die Messanordnung als lineare Stator Geometrie ausgeführt. Diese Anordnung bietet ausreichend Platz, um die diskreten und faseroptischen Sensoren auch innerhalb der Wicklungen einbauen zu können.
Der Temperaturverlauf in Längsrichtung der Nut, in der aufgeheizten Anordnung, lässt sich mit den faseroptischen und diskreten Sensoren nachweisen. Die Ortsauflösung des faseroptischen Systems konnte von 1m auf 10cm, mithilfe einer speziellen Art der Verlegung der Glasfaser, reduziert werden. Die diskreten Sensoren untermauern die gewonnenen optischen Messergebnisse.
Die Querrichtung der Nut wird durch 6 Glasfaserbündel und 9 diskrete Sensoren, welche gemeinsam in einer Ebene angeordnet sind, abgedeckt. Eine Lokalisierung von Hotspots ist somit auch quer zur Nut möglich.
Die Vorarbeiten der RFH Köln im Bereich der örtlich verteilten Temperaturmessung innerhalb Elektrischer Maschinen wurden getätigt, damit künftige F&E Aktivitäten in Kooperation mit Anwendern besser positioniert werden können.

 

Intelligente Online-Batteriediagnose

Leitung: Prof. Dr. Ing. Simon Schwunk

In der Regelungstechnik tritt das klassische Problem auf, dass oft Größen für Regelung oder Diagnose benötigt werden, die nicht direkt messbar sind – aus technischen oder aus Kostengründen. Bei Batterien müssen Ladezustand (engl. „State of Charge“, Abkürzung: SOC) und Alterungszustand (engl. „State of Health“, Abkürzung: SOH) für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb diagnostiziert werden. Da es aber keine Möglichkeit gibt, z.B. den Anteil Lithium in den Elektroden zu messen, müssen andere Methoden gefunden werden.

Prof. Dr. Schwunk entwickelt gemeinsam mit Studierenden Verfahren, die eine solche Diagnose ermöglichen: Stochastische Filter oder Neuronale Netze beispielsweise. Dabei ändern sich wichtige Parameter, wie der Innenwiderstand, über die Lebensdauer. Die Verfahren müssen mit diesen veränderten Parametern umgehen können, indem sie entweder hinreichend robust ausgelegt werden oder die sich verändernden Parameter adaptieren.

Um die Entwicklung von solchen Verfahren zu ermöglichen, wird ein Labor eingerichtet, in dem Batterien mit frei programmierbaren Stromprofilen beaufschlagt und ihr Verhalten unter verschiedenen Umgebungstemperaturen untersucht werden kann.

rfh_ele_vali.png

Validierung einer Ladezustands- (SOC) und Alterungszustandsbestimmung (SOH) mit Hilfe eines Partikelfilters.

Die Anwendungen liegen beispielsweise in der Elektromobilität oder bei den Erneuerbaren Energien.

 

Weitere interessante Projekte sind in Vorbereitung.

 

Zu den Seiten der Ingenieurlabore

Hier klicken

Sie haben Fragen zum Studium an der RFH Köln? Wir freuen uns auf Ihren Anruf oder eine E-Mail.

Hier klicken

Wenige Schritte zu Ihrer Bewerbung

Hier klicken