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Energiebordnetze


Ziele

Die Anzahl elektronischer Komponenten im Kraftfahrzeug ist in den letzten Jahrzehnten stark angestiegen. Komplexität, Kosten und Sicherheit bzw. Zuverlässigkeit lassen sich mit solchen Architekturen aber kaum mehr beherrschen. Neuere Entwicklungen streben eine deutliche Reduktion der Komponenten an. Man spricht von Zonen- bzw. Zentralarchitekturen, wo die Fahrzeugfunktionen auf wenige Elektroniksysteme konzentriert werden. Eine optimale Elektronikarchitektur verspricht minimale Kosten bei gleichzeitig maximaler Sicherheit und Zuverlässigkeit.

Kabelbaum eines Kraftfahrzeugs © AGBS ​/​ TU Dortmund

Das Finden einer optimalen Architektur ist aber eine große Herausforderung, die durch den zunehmenden Funktionsumfang und neuere Spannungsebenen wie 48 V weiter erschwert wird. Um die hohe Komplexität und die verschiedenen Anforderungen bereits im frühen Entwicklungsstadium beherrschen und erfüllen zu können, führt an einer virtuellen und simulationsbasierten Bordnetzauslegung kein Weg mehr vorbei.

Innerhalb dieses Forschungsschwerpunkts werden Methoden und Prozesse entwickelt, mit denen Energieversorgungsbordnetze mit mehreren Spannungsebenen (12 V, 48 V und HV) unter den Aspekten Spannungsqualität, Kosten, Bauraum und Gewicht optimiert werden können.

Methoden

Modellierung und Simulation

Für die Bordnetzsimulation wird an Modellierungs- und Simulationsverfahren für viele relevante Fragestellungen gearbeitet. Unter anderem werden die folgenden Aspekte betrachtet:

  • Thermische Belastbarkeit von Leitungsisolationen
  • Thermische Belastbarkeit von Steckersystemen
  • Signalübertragung/Signalintegrität in Leitungssystemen
  • Störpulse in Bordnetzen, Ursachen und Auswirkungen
  • Intelligente elektronische Sicherungen
Ansicht der Motorhaube eines E-Polo © AGBS ​/​ TU Dortmund

Messtechnische Analysen

In komplexen Versuchsaufbauten können Bordnetzkonfigurationen untersucht werden. Hierfür stehen die folgenden Komponenten zur Verfügung:

  • Quellen bis 500 A und 80 V bzw. 500 V und 30 A
  • Elektronische Lasten bis 10,5 kW, 510 A und 80 V
  • Lichtbogenprüfstand für 48 V-Aufbauten
  • Umfangreiche Strom- und Spannungsmesstechnik
  • Umfangreiche Temperaturmesstechnik
  • Konfigurierbare elektronische und intelligente Sicherungen

Entwicklung von Optimierungsverfahren

Eine optimale Auslegung eines Energieversorgungsbordnetzes ist nur bei gleichzeitiger Betrachtung der Spannungsstabilität und der thermischen Belastbarkeit möglich. Moderne Modellierungssprachen, welche die Berücksichtigung verschiedener physikalischer Domänen ermöglichen, kommen zum Einsatz.

Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Universität Dortmund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dortmund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dortmund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dortmund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Universität ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dortmund Universität“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dortmund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Universität mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dortmunder Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Universität. Ein größeres Angebot an internationalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Kilometer entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Universität zu erreichen ist.