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Bachelor-/ Masterarbeiten

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Active Noise Cancellation in der elektromagnetischen Verträglichkeit von leistungselektronischen Systemen (BA/MA)

Betreuer: M. Sc. Andreas Bendicks

Leistungselektronische Systeme können aufgrund der hochfrequent schaltenden Transistoren ein hohes Maß an elektromagnetischen Störungen verursachen. Diese Störaussendung muss reduziert werden, um eine Beeinträchtigung von beispielsweise Kommunikations- oder Rundfunksystemen zu verhindern. Üblicherweise werden dazu passive Filterelemente eingesetzt, welche jedoch häufig groß, schwer und teuer sind. Vor diesem Hintergrund werden am Arbeitsgebiet Bordsysteme innovative Methoden zur aktiven Störunterdrückung untersucht, welche analog zur Active Noise Cancellation in beispielsweise Kopfhörern auf dem Prinzip der destruktiven Interferenz beruhen.

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Frequenzbereichsanalysen im Bereich Bordnetzmonitoring und Fehlerdiagnose

Betreuer: M. Sc. Michael Kiffmeier

Verschiedene Veränderungen in Kfz-Bordnetzen, z.B. durch Fehler, können Auswirkungen auf die dynamischen Eigenschaften haben. Diese Eigenschaften können auch im Frequenzbereich untersucht werden. In einer Abschlussarbeit sollen die Potentiale und Grenzen der Frequenzbereichsanalyse mit Fokus auf Fehler im Kfz-Energiebordnetz untersucht werden.

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Aufbau eines Laborbordnetzdemonstrators mit dem Ziel der realen Fehlereinspeisung

Betreuer: M. Sc. Michael Kiffmeier

Für Nachweise grundsätzlicher Funktionalitäten von verschiedenen Methoden und Algorithmen zur Fehlerdiagnose sind realistische Laborbordnetzaufbauten wichtig. In einer Abschlussarbeit soll ein Laborbordnetz mit verschiedenen Freiheitsgraden aufgebaut werden. Hieran sollen exemplarische Tests durchgeführt werden (Fahr-/Verbraucherszenarien). Es müssen Steuergeräte aufgebaut werden, die sowohl über Messtechnik als auch über Kommunikationsmöglichkeiten verfügen (Hardware/Mikrocontroller/CAN). Entsprechende Schnittstellen zu Programmierplattformen, wie z.B. Matlab, würden einen sauberen und fehlerfreien Prozess bei verschiedenen Algorithmustests gewährleisten. Eine Einspeisung verschiedener Fehler und die messtechnische Auswertung können ebenfalls einen Teil der Abschlussarbeit ausmachen.

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BA_MA_Intelligente_Sicherung

Intelligente Absicherung des Kfz-Bordnetzes

Betreuer: M. Sc. Selcuk Önal

Aufgrund von nicht optimalem Auslöseverhalten der aktuell in Fahrzeugen eingesetzten konventionellen Schmelzsicherungen in Bezug auf Leitungen sind bei zukünftigen Kfz-Bordnetzen intelligente Absicherungsmechanismen vorgesehen. Durch unterschiedliche Halbleiterschaltungen können so neben der Selbstdiagnose auch andere Aufgaben wie Ansteuerung von Lasten und Überwachung von Teilbordnetzen gewährleistet werden. Durch geeignete Ansteuerungsverfahren kann somit ebenfalls eine optimale Querschnittdimensionierung von Leitungen unter Berücksichtigung der Last erreicht werden, indem der Strom durch die betroffene Leitung erst kurz vor dem Erreichen ihrer kritischen Temperatur unterbrochen wird.

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Untersuchungen zur Auflösung und Genauigkeit der Rekonstruktion von Strömen und Spannungen auf Leiterplatten anhand von Nahfelddaten (BA/MA)

Betreuer: M. Sc. Robert Nowak

Grundsätzlich muss für Elektronikgeräte und -komponenten die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gewährleistet werden. Dazu gehört auch die Störaussendung von elektromagnetischen Feldern, die typischerweise anhand von Antennenmessungen im Fernfeld untersucht wird. Dieser Ansatz stellt jedoch hohe Anforderungen an die Messumgebung und anhand der aufgenommenen Messdaten ist eine Lokalisierung und Charakterisierung von kritischen Störquellen nicht möglich. Die Aufnahme und Untersuchung von Nahfelddaten stellt eine attraktive Alternative dar: Störquellen können konkret identifiziert werden und die Messumgebung muss keine speziellen Anforderungen erfüllen.
 
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Modellbasierte Fehlerdiagnose in Kfz-Energiebordnetzen

Betreuer: M. Sc. Michael Kiffmeier

Besonders für dynamische, aber auch für statische Systeme, lassen sich durch systematische Anwendung verschiedener Methoden aus dem Bereich der Systemidentifikation Frameworks definieren. Kfz-Bordnetze können in einer Gesamtsystembetrachtung in solche Frameworks eingebunden werden, wobei z.B. Spannungsmesswerte von Steuergeräten oder intelligenten Sicherungen als Systeminput verstanden werden können und der Systemoutput mit Strommesswerten aus dem Bordnetz verglichen werden kann. Den unbekannten Teil des Systems stellt im Rahmen einer Fehlerdiagnose ein zufälliger Fehler dar. Die Fehlerart und der Fehlerort können grundsätzlich beliebig sein. Im Rahmen einer Abschlussarbeit sollen verschiedene Verfahren aus der modellbasierten Fehlerdetektion auf das System Bordnetz angewendet werden. Eine prinzipielle Beobachtbarkeit besonderer Systemänderungen (Fehlerfälle) kann untersucht und für verschiedene Rahmenbedingungen (Sensorverfügbarkeit/Sensorauflösung) verglichen werden. So können online-Verfahren auf der Basis von Parameteridentifikationsmethoden oder Beobachtern aufgebaut werden.

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Lichtbogendetektion im Kfz-Energiebordnetz

Betreuer: M. Sc. Michael Kiffmeier

Durch die Einführung von 48 V Kfz-Bordnetzen wurden neue Fehlerszenarien relevant. Ein Szenario, welches in besonderem Maße kritisches Potential aufweist, ist das Lichtbogenszenario. Lichtbögen bestehen aus sehr heißem Plasma und bergen daher die Gefahr, dass sich verschiedene Komponenten in der Nähe des Lichtbogenfehlers entzünden, sodass im schlimmsten Fall ein Fahrzeugbrand nicht ausgeschlossen werden kann. In einer Abschlussarbeit sollen verschiedene Verfahren zur Lichtbogendetektion erarbeitet und verglichen werden. Hierbei muss zunächst ein grundlegendes Modellverständnis für Lichtbögen im 48 V Kfz-Bordnetz
aufgebaut werden. Danach können in verschiedenen Bordnetzstrukturen Lichtbögen auf ihre Detektierbarkeit und auf ihre potentiellen Auswirkungen hin untersucht werden. Als Arbeitsergebnis sollten Rahmenbedingungen für eine robuste Überwachung aufgezeigt und die Verfahren hinsichtlich verschiedener Zielkriterien bewertet werden.

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Thermische Modellierung von Kfz-Leitungen für Elektromobilität

Betreuer: M. Sc. Anika Henke

Bei der Entwicklung von Kabelbäumen für Kfz-Anwendungen spielen unter anderem thermische Betrachtungen eine große Rolle. Die Kabel werden durch Sicherungen vor zu hohen Temperaturen geschützt. Um viele Nachteile klassischer Schmelzsicherungen zu umgehen, werden in Zukunft intelligente Sicherungen eingesetzt. Ein Ansatz dabei ist es, basierend auf Modellen der Kabel den tatsächlichen Temperaturverlauf in den Leitungen abzuschätzen und beim Überschreiten einer kritischen Temperatur den Stromkreis zu unterbrechen. Dazu werden schnelle und genaue Modelle zur thermischen Beschreibung von Kabeln benötigt. Klassisch beruhen viele dieser Modelle auf numerischen Methoden. Am Arbeitsgebiet Bordsysteme wird an Alternativen geforscht, wobei der Schwerpunkt auf der Suche nach besonders schnellen Modellierungsansätzen liegt.

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EMV-gerechte Ansteuerung von Leistungstransistoren

Betreuer: M. Sc. Caroline Krause

Die Anzahl leistungselektronischer Systeme in Kraftfahrzeugen nimmt im Zusammenhang mit der Elektromobilität immer weiter zu. Die hochfrequent schaltenden Transistoren der verbauten Leistungselektronik können hier elektromagnetische Störungen verursachen. Die Minimierung der Emission dieser Störungen stellt eine wichtige Herausforderung dar. Am Arbeitsgebiet Bordsysteme werden vor diesem Hintergrund unter anderem Methoden des Active Gate Control untersucht, welche die Entstehung der Störungen durch die gezielte Ansteuerung des Gates der Transistoren vermindern.

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MR_Bordnetz

Analyse und Bewertung von Bordnetzarchitekturen für das hochautomatisierte Fahren

Betreuer: M. Sc. Marvin Rübartsch

Mit der Einführung des hochautomatisierten Fahrens von Kraftfahrzeugen werden hohe Anforderungen an die Ausfallsicherheit des Bordnetzes gestellt, denn bereits kurze Ausfälle der Energieversorgung können zu einem hohen Sicherheitsrisiko werden und z.B. zu einem Unfall führen. Diese hohen Sicherheitsanforderungen fordern im Fehlerfall das Übergehen in einen sicheren Zustand des Fahrzeuges. Dementsprechend muss das Energiebordnetz ausgelegt und untersucht werden. Um diese Auslegungen zu untersuchen, soll unter anderem ein Prüfstand zur Emulation von Bordnetzfehlern aufgebaut werden. Hierfür soll ein Bordnetzemulator ausgelegt werden, der sowohl Fehler einspeisen kann, sowie eine beliebige Lastcharakteristik nachbilden kann.

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FPGA-basierte Synchronisation von Signalen zur aktiven Störunterdrückung

Betreuer: M. Sc. Tobias Dörlemann

Schnellschaltende leistungselektronische Systeme sind mögliche Quellen elektromagnetischer Störungen. Bisher werden diese Störungen mithilfe passiver Filterschaltungen gedämpft. Eine platz- und gewichtsparende Alternative stellen aktive Verfahren zur Störunterdrückung dar. Die Funktionsweise dieser Verfahren beruht auf dem Phänomen der destruktiven Interferenz zwischen einem Stör- und einem Gegenstörsignal. Um die zuverlässige Unterdrückung der Störung sicherzustellen, muss diese zur Synthese einer geeigneten Gegenstörung einerseits hinreichend genau bekannt sein. Andererseits muss die Gegenstörung der Störung dauerhaft zeitsynchron überlagert werden. Dazu müssen die Frequenzkomponenten, die Amplituden und die Phasen des (Gegen-) Störsignals möglichst genau bekannt sein und das Gegenstörsignal bei Bedarf an das Störsignal angepasst werden.

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Eigene Themenvorschläge können jederzeit mit den Mitarbeitern besprochen werden.