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Quasilineare Tauchankerspule
(2020)
In engineering design, optimization methods are frequently used to improve the initial design of a product. However, the selection of an appropriate method is challenging since many
methods exist, especially for the case of simulation-based optimization. This paper proposes a systematic procedure to support this selection process. Building upon quality function deployment, end-user and design use case requirements can be systematically taken into account via a decision
matrix. The design and construction of the decision matrix are explained in detail. The proposed
procedure is validated by two engineering optimization problems arising within the design of box-type boom cranes. For each problem, the problem statement and the respectively applied optimization methods are explained in detail. The results obtained by optimization validate the use
of optimization approaches within the design process. The application of the decision matrix shows the successful incorporation of customer requirements to the algorithm selection.
Alterungsvorgänge in einer Lithium-Ionen Akkumulatorzelle beeinflussen deren Eigenschaften und sind daher von besonderen Bedeutung für den Einsatz dieser Technologie. Diese Masterarbeit untersucht mikrostrukturelle Veränderung in zwei zylindrischen Lithium-Ionen Zellen (Type 26650) ohne Zentrierstift, die in Powerbanks verbaut sind. An den beiden Akkumulatoren, mit unterschiedlichen Alterungszustands, wird vergleichend beobachtet welche Unterschiede sich über die Alterung ergeben. Mittels Computertomographie und elektrischen Messungen wurden Daten während der zyklischen Alterung der Zellen gesammelt und ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass der Verlauf des Kapazitätsverlustes abhängig vom Alterungszustand ist. Insgesamt ergab sich nach 507 Zyklen bei der Powerbank „Neu“ eine Reduzierung der aufgenommenen Energie um 16 % und der abgegebenen Energie um 20 %. Die Powerbank „Alt“ zeigte nach 317 Zyklen eine Reduzierung der aufgenommenen Energie von 19% und der abgegebenen Energie von 27% zum Ausgangswert. Der gemessene Kapazitätsverlust konnte nicht auf mikrostrukturelle Veränderungen während der Alterung zurückgeführt werden. Es zeigten sich besonders in der bereits gealterten Zelle (Powerbank „Alt“) deformierte Elektrodenschichten im Zellinneren und in der Näher der Stromableiter. Hinzukommt bei der Powerbank „Alt“, dass Kathode und Anode gegeneinander verschoben sind. Es konnte ebenfalls in der Powerbank „Alt“ eine neu entstandene Deformierung während der zyklischen Alterung beobachtet werden. Des Weiteren konnten auch Schweißgrate bei beiden Powerbanks auf den Stromableitern visualisiert werden.
Das Ziel der Masterarbeit ist es, ausgewählte Tankstellen an der A96 unter Voraussetzung einer vollständigen Elektrifizierung des deutschen PKW-Straßenverkehrs analog des heutigen Tankverhaltens zu dimensionieren.
Zu Beginn der Masterarbeit wird die elektrische Leistung berechnet, welche die deutschen PKW bei vollständiger Elektrifizierung des deutschen PKW-Straßenverkehrs benötigen werden. Um das Ergebnis auf Plausibilität überprüfen zu können, wird die Berechnung mit zwei verschiedenen Ansätzen vollzogen. Einerseits werden als Grundlage durchschnittliche Jahresfahrstrecken der Autofahrer/-innen verwendet und andererseits wird über den Primärenergiebedarf, den Fahrzeugbestand und den Wirkungsgraden von Ottomotoren und Elektromotoren die zu bestimmende Leistung berechnet.
Öffentliche Daten aus Verkehrszählungen sollen im weiteren Verlauf der Masterarbeit ausgewertet werden. Unter anderem erfolgt mit diesen Werten eine Modellbildung des Verkehrs, um den Verkehrsfluss mathematisch darzustellen und zu simulieren.
Die Durchführung einer Live-Messung an der Tankstelle Lechwiesen Nord sowie die nachträglich erlangten Daten zum tatsächlich stattgefundenen Verkehrsaufkommen sind für die Auswertung des in AnyLogic hinterlegtem mathematischen Modells essentiell. Auch für die Frage nach den zu tankenden Autos eines bekannten Verkehrsaufkommens sind diese hilfreich. Zur Bestimmung der Anzahl von Elektrozapfsäulen erfolgt eine iterative Annäherung an die Kurve des Tankverhaltens von Diesel- und Benzinautos. Als abschließendes Ergebnis werden für die Tankstelle Lechwiesen Nord und Lechwiesen Süd jeweils 20 Elektrozapfsäulen gefunden. Für den Autohof Aichstetten ergeben sich unter Berücksichtigung des Verkehrsaufkommens 27 zu installierende Elektrozapfsäulen, sodass ein identisches Tankverhalten von Elektroautos bei vollständiger Elektrifizierung des deutschen PKW-Straßenverkehrs angenommen werden kann.
