Der Einsatz von Batteriesystemen in Fahrzeugen für Industrieanwendungen und zum Transport von Personen sowie Gütern, welcher ein hohes Maß an Leistungs- und Energiedichte voraussetzt, war zentraler Untersuchungsgegenstand im Projekt Modulare Hochleistungsbatteriesysteme in Verbindung mit sicherer Schnelladetechnik (MoBat). Den Anstoß zum im Bericht dargestellten Projekt gab unter anderem das im Juni 2016 beendete Projekt Batterieelektrische Schwerlastfahrzeuge im „intelligenten“ Containerterminalbetrieb, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wurde. Ziel dieses Projektes war es, ein bisher mit Bleibatterien betriebenes Schwerlastfahrzeug mit Lithium-Batterien zu versehen.
Um die Nutzung von Lithium-Batterien in den genannten Bereichen zu ermöglichen, müssen ökonomisch vertretbare Konzepte in Konkurrenz zu bestehenden Lösungen betrachtet werden. Dazu wurde in MoBat ein alternatives Konzept im Bereich der Personenbeförderung betriebswirtschaftlich untersucht. Die Idee einer alternativen Lösung ergibt sich aus der Überlegung die Fahrzeuge während kurzer Stillstandzeiten im Betrieb mit einem sehr hohen Strom zu laden. Das Vorgehen wird im Allgemeinen als Opportunity Charging bezeichnet. Demgegenüber steht eine klassische Depot-Ladung (auch Overnight Charging) bei der die entsprechenden Fahrzeuge nach dem Betrieb über eine längere Dauer geladen werden.
Die technischen Voraussetzungen, die zur Umsetzung solcher Konzepte betrachtet werden müssen, stellten einen zentralen Gegenstand der Untersuchungen dar. Dazu zählt beispielsweise die Schnellladung von Lithium-Batterien sowie die dafür benötigten technischen Systeme und Voraussetzungen. Für die Realisierung eines sicheren Betriebes wurden die Ladetechnik, Sensorik und die Implementierung in ein Gesamtsystem im Projekt untersucht. Beteiligt waren in dem vom BMWi geförderten Projekt die Verbundpartner Forschungszentrum für Energiespeichertechnologien der Technischen Universität Clausthal, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Schunk Transit Systems GmbH, Stöbich technology GmbH, Wolfsburg AG und AKASOL AG.
Aktualisiert: 2023-06-29
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Der Einsatz von Batteriesystemen in Fahrzeugen für Industrieanwendungen und zum Transport von Personen sowie Gütern, welcher ein hohes Maß an Leistungs- und Energiedichte voraussetzt, war zentraler Untersuchungsgegenstand im Projekt Modulare Hochleistungsbatteriesysteme in Verbindung mit sicherer Schnelladetechnik (MoBat). Den Anstoß zum im Bericht dargestellten Projekt gab unter anderem das im Juni 2016 beendete Projekt Batterieelektrische Schwerlastfahrzeuge im „intelligenten“ Containerterminalbetrieb, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wurde. Ziel dieses Projektes war es, ein bisher mit Bleibatterien betriebenes Schwerlastfahrzeug mit Lithium-Batterien zu versehen.
Um die Nutzung von Lithium-Batterien in den genannten Bereichen zu ermöglichen, müssen ökonomisch vertretbare Konzepte in Konkurrenz zu bestehenden Lösungen betrachtet werden. Dazu wurde in MoBat ein alternatives Konzept im Bereich der Personenbeförderung betriebswirtschaftlich untersucht. Die Idee einer alternativen Lösung ergibt sich aus der Überlegung die Fahrzeuge während kurzer Stillstandzeiten im Betrieb mit einem sehr hohen Strom zu laden. Das Vorgehen wird im Allgemeinen als Opportunity Charging bezeichnet. Demgegenüber steht eine klassische Depot-Ladung (auch Overnight Charging) bei der die entsprechenden Fahrzeuge nach dem Betrieb über eine längere Dauer geladen werden.
Die technischen Voraussetzungen, die zur Umsetzung solcher Konzepte betrachtet werden müssen, stellten einen zentralen Gegenstand der Untersuchungen dar. Dazu zählt beispielsweise die Schnellladung von Lithium-Batterien sowie die dafür benötigten technischen Systeme und Voraussetzungen. Für die Realisierung eines sicheren Betriebes wurden die Ladetechnik, Sensorik und die Implementierung in ein Gesamtsystem im Projekt untersucht. Beteiligt waren in dem vom BMWi geförderten Projekt die Verbundpartner Forschungszentrum für Energiespeichertechnologien der Technischen Universität Clausthal, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Schunk Transit Systems GmbH, Stöbich technology GmbH, Wolfsburg AG und AKASOL AG.
Aktualisiert: 2023-06-29
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Der Einsatz von Batteriesystemen in Fahrzeugen für Industrieanwendungen und zum Transport von Personen sowie Gütern, welcher ein hohes Maß an Leistungs- und Energiedichte voraussetzt, war zentraler Untersuchungsgegenstand im Projekt Modulare Hochleistungsbatteriesysteme in Verbindung mit sicherer Schnelladetechnik (MoBat). Den Anstoß zum im Bericht dargestellten Projekt gab unter anderem das im Juni 2016 beendete Projekt Batterieelektrische Schwerlastfahrzeuge im „intelligenten“ Containerterminalbetrieb, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wurde. Ziel dieses Projektes war es, ein bisher mit Bleibatterien betriebenes Schwerlastfahrzeug mit Lithium-Batterien zu versehen.
Um die Nutzung von Lithium-Batterien in den genannten Bereichen zu ermöglichen, müssen ökonomisch vertretbare Konzepte in Konkurrenz zu bestehenden Lösungen betrachtet werden. Dazu wurde in MoBat ein alternatives Konzept im Bereich der Personenbeförderung betriebswirtschaftlich untersucht. Die Idee einer alternativen Lösung ergibt sich aus der Überlegung die Fahrzeuge während kurzer Stillstandzeiten im Betrieb mit einem sehr hohen Strom zu laden. Das Vorgehen wird im Allgemeinen als Opportunity Charging bezeichnet. Demgegenüber steht eine klassische Depot-Ladung (auch Overnight Charging) bei der die entsprechenden Fahrzeuge nach dem Betrieb über eine längere Dauer geladen werden.
Die technischen Voraussetzungen, die zur Umsetzung solcher Konzepte betrachtet werden müssen, stellten einen zentralen Gegenstand der Untersuchungen dar. Dazu zählt beispielsweise die Schnellladung von Lithium-Batterien sowie die dafür benötigten technischen Systeme und Voraussetzungen. Für die Realisierung eines sicheren Betriebes wurden die Ladetechnik, Sensorik und die Implementierung in ein Gesamtsystem im Projekt untersucht. Beteiligt waren in dem vom BMWi geförderten Projekt die Verbundpartner Forschungszentrum für Energiespeichertechnologien der Technischen Universität Clausthal, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Schunk Transit Systems GmbH, Stöbich technology GmbH, Wolfsburg AG und AKASOL AG.
Aktualisiert: 2023-06-29
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Der Einsatz von Batteriesystemen in Fahrzeugen für Industrieanwendungen und zum Transport von Personen sowie Gütern, welcher ein hohes Maß an Leistungs- und Energiedichte voraussetzt, war zentraler Untersuchungsgegenstand im Projekt Modulare Hochleistungsbatteriesysteme in Verbindung mit sicherer Schnelladetechnik (MoBat). Den Anstoß zum im Bericht dargestellten Projekt gab unter anderem das im Juni 2016 beendete Projekt Batterieelektrische Schwerlastfahrzeuge im „intelligenten“ Containerterminalbetrieb, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wurde. Ziel dieses Projektes war es, ein bisher mit Bleibatterien betriebenes Schwerlastfahrzeug mit Lithium-Batterien zu versehen.
Um die Nutzung von Lithium-Batterien in den genannten Bereichen zu ermöglichen, müssen ökonomisch vertretbare Konzepte in Konkurrenz zu bestehenden Lösungen betrachtet werden. Dazu wurde in MoBat ein alternatives Konzept im Bereich der Personenbeförderung betriebswirtschaftlich untersucht. Die Idee einer alternativen Lösung ergibt sich aus der Überlegung die Fahrzeuge während kurzer Stillstandzeiten im Betrieb mit einem sehr hohen Strom zu laden. Das Vorgehen wird im Allgemeinen als Opportunity Charging bezeichnet. Demgegenüber steht eine klassische Depot-Ladung (auch Overnight Charging) bei der die entsprechenden Fahrzeuge nach dem Betrieb über eine längere Dauer geladen werden.
Die technischen Voraussetzungen, die zur Umsetzung solcher Konzepte betrachtet werden müssen, stellten einen zentralen Gegenstand der Untersuchungen dar. Dazu zählt beispielsweise die Schnellladung von Lithium-Batterien sowie die dafür benötigten technischen Systeme und Voraussetzungen. Für die Realisierung eines sicheren Betriebes wurden die Ladetechnik, Sensorik und die Implementierung in ein Gesamtsystem im Projekt untersucht. Beteiligt waren in dem vom BMWi geförderten Projekt die Verbundpartner Forschungszentrum für Energiespeichertechnologien der Technischen Universität Clausthal, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Schunk Transit Systems GmbH, Stöbich technology GmbH, Wolfsburg AG und AKASOL AG.
Aktualisiert: 2023-06-29
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In dieser Arbeit wird eine Entwurfsmethodik für Fahrzeugladegeräte entwickelt, die eine ganzheitliche Analyse des gesamten Ladesystems ermöglicht. Als Ladesystem werden dabei die Bestandteile Netz, Ladegerät und die Fahrzeugbatterie aufgefasst.
Die Entwurfsmethodik orientiert sich am V-Modell eines Entwicklungsprozesses. Wesentliche Bestandteile der entwickelten Entwurfsmethodik sind eine einheitliche
Methode zur analytischen Modellbildung der Leistungselektronik sowie eine Rapid Prototyping Umgebung. Durch die Methode zur Modellbildung ist eine Analyse der Ladegeräteentwürfe sowie des Ladesystems mit sehr geringem Zeitaufwand möglich. Die Rapid Prototyping Umgebung erlaubt eine schnelle praktische Validierung der Bauelemente, Topologien und Betriebsstrategien des Ladegerätes unter realen
Bedingungen. Beide Bestandteile der Entwurfsmethodik werden in dieser Arbeit entwickelt und dienen der frühzeitigen Eigenschaftenabsicherung im Entwurfsprozess. Sie stünden in einem konventionellen Entwurfsprozess nicht zur Verfügung.
Für den Entwurf eines Fahrzeugladegerätes mit einer Nennleistung von 3,6 kW und Galliumnitrid Leistungshalbleitern wird die Entwurfsmethodik angewendet. Die Vielfalt der zur Verfügung stehenden Topologien wird auf eine aktive Vollbrücke für die
Leistungsfaktorkorrektur sowie einen CLLC-Wandler und eine Dual Active Bridge für den DC/DC-Wandler eingegrenzt. Im Anschluss werden diese Topologien im Rahmen der Entwurfsmethodik auf Komponenten- und Topologieebene modellbasiert und durch Einsatz der Rapid Prototyping Umgebung praktisch analysiert und optimiert. Für die Leistungsfaktorkorrektur wird ein Wirkungsgrad von 98% inkl. des Netzfilters gemessen. Unter den DC/DC-Wandlern erreicht die Dual Aktive Bridge mit 98,7% den höchsten Wirkungsgrad. Auf Systemebene werden insbesondere Betriebsstrategien
mit variabler Zwischenkreisspannung betrachtet. Alle Komponenten des Ladegerätes werden unter realen Bedingungen validiert. Auf den Ergebnissen dieser
Arbeit kann ein optimiertes und eigenständiges Funktionsmuster eines Fahrzeugladegerätes entwickelt werden.
Aktualisiert: 2023-06-29
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In dieser Arbeit wird eine Entwurfsmethodik für Fahrzeugladegeräte entwickelt, die eine ganzheitliche Analyse des gesamten Ladesystems ermöglicht. Als Ladesystem werden dabei die Bestandteile Netz, Ladegerät und die Fahrzeugbatterie aufgefasst.
Die Entwurfsmethodik orientiert sich am V-Modell eines Entwicklungsprozesses. Wesentliche Bestandteile der entwickelten Entwurfsmethodik sind eine einheitliche
Methode zur analytischen Modellbildung der Leistungselektronik sowie eine Rapid Prototyping Umgebung. Durch die Methode zur Modellbildung ist eine Analyse der Ladegeräteentwürfe sowie des Ladesystems mit sehr geringem Zeitaufwand möglich. Die Rapid Prototyping Umgebung erlaubt eine schnelle praktische Validierung der Bauelemente, Topologien und Betriebsstrategien des Ladegerätes unter realen
Bedingungen. Beide Bestandteile der Entwurfsmethodik werden in dieser Arbeit entwickelt und dienen der frühzeitigen Eigenschaftenabsicherung im Entwurfsprozess. Sie stünden in einem konventionellen Entwurfsprozess nicht zur Verfügung.
Für den Entwurf eines Fahrzeugladegerätes mit einer Nennleistung von 3,6 kW und Galliumnitrid Leistungshalbleitern wird die Entwurfsmethodik angewendet. Die Vielfalt der zur Verfügung stehenden Topologien wird auf eine aktive Vollbrücke für die
Leistungsfaktorkorrektur sowie einen CLLC-Wandler und eine Dual Active Bridge für den DC/DC-Wandler eingegrenzt. Im Anschluss werden diese Topologien im Rahmen der Entwurfsmethodik auf Komponenten- und Topologieebene modellbasiert und durch Einsatz der Rapid Prototyping Umgebung praktisch analysiert und optimiert. Für die Leistungsfaktorkorrektur wird ein Wirkungsgrad von 98% inkl. des Netzfilters gemessen. Unter den DC/DC-Wandlern erreicht die Dual Aktive Bridge mit 98,7% den höchsten Wirkungsgrad. Auf Systemebene werden insbesondere Betriebsstrategien
mit variabler Zwischenkreisspannung betrachtet. Alle Komponenten des Ladegerätes werden unter realen Bedingungen validiert. Auf den Ergebnissen dieser
Arbeit kann ein optimiertes und eigenständiges Funktionsmuster eines Fahrzeugladegerätes entwickelt werden.
Aktualisiert: 2023-06-29
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Dieses Buch widmet sich der Analyse von Resonanzen in Stromnetzen mit hohem Leistungselektronikanteil und vermittelt neue Ansätze für die Oberschwingungsbewertung von Wechselrichtern. Mit der differentiellen Impedanzspektroskopie wird ein messtechnisches Verfahren vorgestellt, mit dem sich Wechselrichter als frequenzabhängige Spannungsquelle mit Innenimpedanz darstellen lassen. Messergebnisse für mehrere Wechselrichter werden diskutiert.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Dieses Buch widmet sich der Analyse von Resonanzen in Stromnetzen mit hohem Leistungselektronikanteil und vermittelt neue Ansätze für die Oberschwingungsbewertung von Wechselrichtern. Mit der differentiellen Impedanzspektroskopie wird ein messtechnisches Verfahren vorgestellt, mit dem sich Wechselrichter als frequenzabhängige Spannungsquelle mit Innenimpedanz darstellen lassen. Messergebnisse für mehrere Wechselrichter werden diskutiert.
Aktualisiert: 2023-05-18
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Der Einsatz von Batteriesystemen in Fahrzeugen für Industrieanwendungen und zum Transport von Personen sowie Gütern, welcher ein hohes Maß an Leistungs- und Energiedichte voraussetzt, war zentraler Untersuchungsgegenstand im Projekt Modulare Hochleistungsbatteriesysteme in Verbindung mit sicherer Schnelladetechnik (MoBat). Den Anstoß zum im Bericht dargestellten Projekt gab unter anderem das im Juni 2016 beendete Projekt Batterieelektrische Schwerlastfahrzeuge im „intelligenten“ Containerterminalbetrieb, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wurde. Ziel dieses Projektes war es, ein bisher mit Bleibatterien betriebenes Schwerlastfahrzeug mit Lithium-Batterien zu versehen.
Um die Nutzung von Lithium-Batterien in den genannten Bereichen zu ermöglichen, müssen ökonomisch vertretbare Konzepte in Konkurrenz zu bestehenden Lösungen betrachtet werden. Dazu wurde in MoBat ein alternatives Konzept im Bereich der Personenbeförderung betriebswirtschaftlich untersucht. Die Idee einer alternativen Lösung ergibt sich aus der Überlegung die Fahrzeuge während kurzer Stillstandzeiten im Betrieb mit einem sehr hohen Strom zu laden. Das Vorgehen wird im Allgemeinen als Opportunity Charging bezeichnet. Demgegenüber steht eine klassische Depot-Ladung (auch Overnight Charging) bei der die entsprechenden Fahrzeuge nach dem Betrieb über eine längere Dauer geladen werden.
Die technischen Voraussetzungen, die zur Umsetzung solcher Konzepte betrachtet werden müssen, stellten einen zentralen Gegenstand der Untersuchungen dar. Dazu zählt beispielsweise die Schnellladung von Lithium-Batterien sowie die dafür benötigten technischen Systeme und Voraussetzungen. Für die Realisierung eines sicheren Betriebes wurden die Ladetechnik, Sensorik und die Implementierung in ein Gesamtsystem im Projekt untersucht. Beteiligt waren in dem vom BMWi geförderten Projekt die Verbundpartner Forschungszentrum für Energiespeichertechnologien der Technischen Universität Clausthal, Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, Schunk Transit Systems GmbH, Stöbich technology GmbH, Wolfsburg AG und AKASOL AG.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Die stark zunehmende Verbreitung leistungsfähiger Akkumulatoren im Rahmen der Energiewende erfordert elektrische Diagnoseverfahren für Batterien wie die Impedanzspektroskopie. Sie ermöglicht durch die Messung des elektrischen Verhaltens einen Einblick ins Innere einer Batterie. Die Auswertung der gemessenen Impedanzspektren stellt eine große Hürde dar. Einen Ausweg bieten Zeitkonstantendichtespektren (DRT), die sich aus Impedanzdaten berechnen lassen. Sie ermöglichen eine schnelle Identifikation der Anzahl der wirkenden Mechanismen zusammen mit deren Stärken und Zeitkonstanten und vereinfachen durch die erleichterte Trennbarkeit der Mechanismen die weitere Auswertung.
Um eine einfache Berechnung zu ermöglichen wurde im Rahmen der Arbeit ein Berechnungsverfahren entwickelt, dass digitale Filter mit einem iterativen Lösungsupdate kombiniert, um die DRT direkt aus Zeitdaten zu berechnen. Das Verfahren zeichnet sich durch seine numerische Einfachheit bei gleichzeitig stabiler Berechnung der DRT aus. Durch die große Datenbasis wird die Auflösung verbessert und das Verfahren ist durch seine minimalen Anforderung für die Implementierung in Embedded Systemen geeignet. Um auch Spektren mit induktiven Anteilen auswerten zu können, wurde die DRT und die zugehörige Berechnung erweitert. Im Ergebnis erhält man zusätzlich zum bekannten kapazitiven ein induktives Zeitkonstantendichtespektrum, mit dem sich induktives Verhalten analog der klassischen DRT beschreiben lässt.
Aktualisiert: 2022-02-17
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Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Validierung eines ereignisbasierten Lebensdauermodells für Lithiumionenzellen mittels linearer Schadensakkumulation am Beispiel von Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid-Zellen mit Graphitanode. Es wird der Unterschied zwischen Alterungsuntersuchungen und Lebensdauerprognose thematisiert. Als Kriterium für das Lebensdauerende der Zellen wird eine Kapazitätsabnahme um 30 % bzw. Innenwiderstandszunahme um 200 % verwendet. Versuche mit unterschiedlichen Entladeströmen und Zyklentiefen haben gezeigt, dass das Lebensdauerende unter der Annahme der Additivität des Lebensdauerverlusts pro Ereignis bzw. Zyklus bestimmt werden kann. Das Lebensdauerprognosemodell kann genutzt werden, um mit Hilfe synthetischer Lastprofile einen beschleunigten Lebensdauertest zu definieren und die Restlebensdauer bei Second-Life-Konzepten abzuschätzen.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In this work methods and tools for non-destructive online measurement of cell growth and cell viability in different cultivation systems were developed. For this purpose impedance sensors on polymer foils were developed using microsystems technology. The use of microsystems technology makes it possible to adapt the foils to different geometry and applications. The aim is the production of foils and foldable foil laminates that enable the generation of 2D and 3D growth surfaces for cell culture. The polymer production processes were modified so that non-cytotoxic foils (respecting DIN EN ISO 10993-5:2010) could be produced. Different analytical techniques were used to identify key parameters for the production of non-cytotoxic foils. Protocols for the manufacturing of non-cytotoxic SU-8 100 foils, polyimide foils, laminates of these two and polymer sensor foils were established. Methods for online measurement of cell growth and cell viability were developed. The different growth phases were identified by impedance spectroscopy and the beta dispersion (as measure for cell viability) was recorded. Criteria for determination of cell growth and viability were established. Different perfusion bioreactors that can be equipped with the foil sensors were designed, manufactured and evaluated. A scaffold design based on the developed polymer processes was proposed. This scaffold, equipped with sensors, can be integrated in the manufactured 3D perfusion reactor. Hence methods and tools for non-destructive online measurement of cell growth and cell viability in different cultivation systems were developed.
Aktualisiert: 2021-12-30
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In dieser Arbeit wird eine Entwurfsmethodik für Fahrzeugladegeräte entwickelt, die eine ganzheitliche Analyse des gesamten Ladesystems ermöglicht. Als Ladesystem werden dabei die Bestandteile Netz, Ladegerät und die Fahrzeugbatterie aufgefasst.
Die Entwurfsmethodik orientiert sich am V-Modell eines Entwicklungsprozesses. Wesentliche Bestandteile der entwickelten Entwurfsmethodik sind eine einheitliche
Methode zur analytischen Modellbildung der Leistungselektronik sowie eine Rapid Prototyping Umgebung. Durch die Methode zur Modellbildung ist eine Analyse der Ladegeräteentwürfe sowie des Ladesystems mit sehr geringem Zeitaufwand möglich. Die Rapid Prototyping Umgebung erlaubt eine schnelle praktische Validierung der Bauelemente, Topologien und Betriebsstrategien des Ladegerätes unter realen
Bedingungen. Beide Bestandteile der Entwurfsmethodik werden in dieser Arbeit entwickelt und dienen der frühzeitigen Eigenschaftenabsicherung im Entwurfsprozess. Sie stünden in einem konventionellen Entwurfsprozess nicht zur Verfügung.
Für den Entwurf eines Fahrzeugladegerätes mit einer Nennleistung von 3,6 kW und Galliumnitrid Leistungshalbleitern wird die Entwurfsmethodik angewendet. Die Vielfalt der zur Verfügung stehenden Topologien wird auf eine aktive Vollbrücke für die
Leistungsfaktorkorrektur sowie einen CLLC-Wandler und eine Dual Active Bridge für den DC/DC-Wandler eingegrenzt. Im Anschluss werden diese Topologien im Rahmen der Entwurfsmethodik auf Komponenten- und Topologieebene modellbasiert und durch Einsatz der Rapid Prototyping Umgebung praktisch analysiert und optimiert. Für die Leistungsfaktorkorrektur wird ein Wirkungsgrad von 98% inkl. des Netzfilters gemessen. Unter den DC/DC-Wandlern erreicht die Dual Aktive Bridge mit 98,7% den höchsten Wirkungsgrad. Auf Systemebene werden insbesondere Betriebsstrategien
mit variabler Zwischenkreisspannung betrachtet. Alle Komponenten des Ladegerätes werden unter realen Bedingungen validiert. Auf den Ergebnissen dieser
Arbeit kann ein optimiertes und eigenständiges Funktionsmuster eines Fahrzeugladegerätes entwickelt werden.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Dieses Buch widmet sich der Analyse von Resonanzen in Stromnetzen mit hohem Leistungselektronikanteil und vermittelt neue Ansätze für die Oberschwingungsbewertung von Wechselrichtern. Mit der differentiellen Impedanzspektroskopie wird ein messtechnisches Verfahren vorgestellt, mit dem sich Wechselrichter als frequenzabhängige Spannungsquelle mit Innenimpedanz darstellen lassen. Messergebnisse für mehrere Wechselrichter werden diskutiert.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Das autonom fahrende Automobil der Zukunft braucht neue Licht-Konzepte!
Viele Konzeptstudien der letzten Jahre zeigen den Einsatz von Displays im Front‐ oder im Rückleuchten‐Bereich des Automobils.Diese Displays werden hier als Kommunikationsmedium zwischen einem selbstfahrenden Fahrzeug und anderen Verkehrsteilnehmern eingesetzt. Eine etablierte Technologie für diesen Anwendungsbereich stellen organische Leuchtdioden (OLED) dar, welche sowohl in OLED-Displays mit mehreren Millionen individuell ansteuerbaren Pixeln
zum Einsatz kommen, als auch im Automobil‐Markt mit wenigen, großflächigen Segmenten. Allerdings erreichen OLED‐Displays nicht die gesetzliche Mindestleuchtdichte von 2000 cd/m², die für Fahrzeug‐Rückleuchten gilt.
In dieser Arbeit werden flexible OLEDs mit mehreren hundert Segmenten entwickelt, welche die Anforderungen der Automobil‐Industrie erfüllen. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in einem Technologie‐Demonstrator umgesetzt, welcher auf dem Innovation Showcase der LOPEC 2018 präsentiert wurde.
Aktualisiert: 2020-10-22
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Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines modularen und energieeffizienten Sensornetzwerkes für die Meeresforschung, sowie einer Messelektronik für die in situ Analyse von Sedimentationsvorgängen von lebenden Zellen und Mikroorganismen. In dieser Arbeit konnte erfolgreich gezeigt werden, dass die Impedanzspektroskopie als Analysemethode für die Untersuchung von Zell-Sediment-Suspensionen geeignet und eine Selektivität zwischen toten und lebenden Zellen in einer Sediment-Suspension gegeben ist. Durch die flächenbezogene Langzeitmessung in einem Netzwerk kann die zeitliche und örtliche Abhängigkeit der Biodiversität der benthischen Organismen im Sediment untersucht werden.
Aktualisiert: 2019-12-27
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In dieser Arbeit werden zwei elektrische Verfahren, zum einen die Impedanzspektroskopie und zum anderen ein hochfrequenzbasiertes Messverfahren, zur Operando-Analyse der thermischen Zersetzung von geträgerten ionischen Flüssigkeiten und SCILL-Katalysatoren vorgestellt. Beide Verfahren messen die elektrischen Eigenschaften, wie die komplexe Permittivität oder die effektive Leitfähigkeit der Katalysatorpartikel bzw. Katalysator-Pellets während des Betriebs. Eine Probenentnahme entfällt und es kann unter Reaktionsbedingungen gemessen werden. Die hochfrequenzbasierte Methode besitzt zudem den Vorteil einer kontaktlosen Messung. Als Modellreaktion für die Operando-Analyse dient die Selektivhydrierung von Butadien zu Buten. Daher gliedert sich die Arbeit in drei Abschnitte:
o Detektion der thermischen Stabilität von geträgerten ILs durch ein Hochfrequenzmessverfahren
o Charakterisierung von geträgerten ILs mittels Impedanzspektroskopie
o Operando-Messung der thermischen Stabilität und Aktivität eines Pd-Katalysators beschichtet mit [BMIM][DMP] während der Selektivhydrierung von Butadien zu Buten
Aktualisiert: 2020-01-06
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The purpose of this work is to find out a pattern recognition method, which is suitable for gas sensors based on impedance spectroscopy.
For large amount of data, the pattern recognition method is a combination of feature reduction and classification methods. In this work, a novel feature reduction method, adaptive-simulated-annealing-supported-parameter-estimation (ASA-PE), and a Classifier, committee-machine (CM) are developed, which can realize automatic detection of the concentrations of different gases.
In the experiment a homemade conducting poly (3, 4-ethylene-dioxythiophene) (PEDOT) film is used as sensor. With help of impedance spectroscopy different concentration of ammonia (NH3) and nitrogen dioxide (NO2) gases (carrier gas is nitrogen gas) are tested. The results of measurements are used for test of the combinations of several feature reduction methods and classifiers.
The results of ASA-PE are compared with those from complex-principle-component-analysis (CPCA) and discriminant-analysis-via-support-vector (SVDA). It revealed that all used algorithms are satisfied. However, the ASA-PE can ensure a minimal loss of information and the results of ASA-PE can be used for further gas analysis.
The distance-weighted-k-nearest-neighbor (DW-kNN), multiple-layer-perceptron (MLP), support-vector-machine (SVM) and CM are used as classifier for the extracted features. All combinations of the above-mentioned feature reduction methods and classifiers have been compared with each other.
If the number of training set is large enough and both concentration and gas are trained, the results of gas recognition from all combinations are satisfying.
In the situation of a low number of training samples, but concentration or gas are both educated, ASA-PE with SVM showed the best result.
However, the combination of the CPCA with CM showed the best performance, if the test gas or test gas concentration is not trained.
Aktualisiert: 2019-12-27
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Kapazitive Sensoren, insbesondere kapazitive Näherungsschalter, werden aufgrund ihrer Fähigkeit nahezu beliebige Materialien detektieren zu können bereits seit vielen Jahrzehnten in unterschiedlichsten Applikationen der industriellen Messtechnik eingesetzt. Aufgrund ihrer kompakten Bauform, ihrer hohen Robustheit und ihres vergleichsweise günstigen Preises werden diese Sensoren auch heute noch in vielen Anwendungen eingesetzt. Wegen ihrer hohen Empfindlichkeit auf jegliche Änderung der elektrischen Eigenschaften in der Umgebung der Messelektrode werden kapazitive Näherungsschalter bei der berührungslosen Erkennung von Grenzständen eingesetzt, wobei der Sensor an der Außenseite eines nicht-leitenden Behälters angebracht ist. In den letzten Jahren sind die Anforderungen an die Sensorik immer weiter gestiegen. Statt einfacher Näherungsschalter, die ein binäres Schaltsignal ausgeben, werden heute zunehmend Sensoren gefordert, die ähnlich kompakt sind und die Sensorkapazität als Prozesswert ausgeben. Dadurch können potenziell neue Anwendungsfelder erschlossen werden.
Insbesondere bei der Erkennung hoch-leitfähiger Medien sind Anhaftungen, die sich im Bereich der Messelektrode auf der Behälterinnenseite absetzen, problematisch. Die von den Sensoren gemessene Kapazität ist für das Vorhandensein einer leitfähigen Anhaftung und den tatsächlichen Vollzustand nahezu identisch, was zu Fehlauslösungen des Sensors führen kann. Es existieren bereits Ansätze leitfähige Anhaftungen auszublenden, wie beispielsweise die Verwendung kurzer Impulse als Anregungssignal. Allerdings sind die bei diesen Verfahren auftretenden großen Messfrequenzen ungünstig für das Sensorverhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit. Weiterhin können alternative Messprinzipien, wie beispielsweise Wirbelstromverfahren, verwendet werden. Bei diesen Verfahren ist jedoch die minimale Leitfähigkeit des Mediums, das detektiert werden kann, begrenzt.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Anhaftungserkennung bei kapazitiven Näherungsschaltern, das zusätzlich Informationen über das zu detektierende Medium liefert. Mit Hilfe der Impedanzspektroskopie gekoppelt mit analytischen und numerischen Modellierungsverfahren wird ein aus drei Parametern bestehendes vereinfachtes Modell entwickelt, das die zuverlässige Unterscheidung von Voll- Leer- und Anhaftungszustand ermöglicht. Einer dieser Parameter, der Gesamtwiderstand, erlaubt Rückschlüsse auf die Leitfähigkeit des zu detektierenden Mediums. Dieses neue Verfahren hat das Potenzial auch in komplexeren Applikationen Anwendung zu finden.
Aktualisiert: 2021-10-07
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Um die mögliche Energie- und Leistungsdichte der wässrigen Li-Luft Batterie abzuschätzen, wurde ein physikalisch begründetes Modell aufgestellt, das erstmalig auch die Mikrostruktur berücksichtigt. Parameter wie fest/flüssig Grenzflächenwiderstände wurden in einem eigens hierfür entwickelten Setup bestimmt. Simulationen auf Basis des erhaltenen Modells zeigten, dass selbst bei konservativen Abschätzungen eine Verdopplung der spezifischen Energie heutiger Li-Ionen Batterien realistisch ist. To estimate the reachable specific energy and power of aqueous Li-air batteries, a physical based model was developed, which for the first time includes the microstructure of Li-air cells. Parameters like solid/liquid interface resistances were quantified with help of a newly developed setup. Simulations based on the developed model revealed that even conservative estimations promise an increase in the specific energy by at least a factor of two compared to present Li-ion batteries.
Aktualisiert: 2021-02-11
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