Detailseite
Projekt
Electric Aircraft Ground Lab Environment – E²AGLE
Fachliche Zuordnung
Elektrotechnik und Informationstechnik
Förderung
Förderung in 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513984170
Im Rahmen des Exzellenz-Clusters EXC2163 „Sustainable and Energy-Efficient Aviation“ (SE²A) soll das elektrische Bordnetz von zukünftigen Verkehrsflugzeugen untersucht werden. Die Elektrifizierung von Antriebssträngen in Luftfahrzeugen ist an eine Reihe von Randbedingungen geknüpft, die unmittelbare Auswirkungen auf das Flugzeugdesign haben. Verteilte Propulsor-Antriebe bewirken beispielsweise neue aerodynamische Möglichkeiten, gehen aber mit neuen, dann auch verteilt ausgelegten Bordnetzstrukturen einher. Hierbei spielt die Anordnung von Speichern, das verfügbare Spannungsniveau und die Ansteuerung der Antriebe eine wesentliche Rolle bei der Einhaltung von Effizienz- und Gewichtszielen. Funktionell muss zudem die nötige Redundanz im Fehlerfall gegeben sein. Hierdurch ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, das Antriebssystem selbst und insbesondere das Bordnetz hinsichtlich der Energie- und Informationsflüsse zu gestalten. Um diese topologischen Möglichkeiten und die sich daraus ergebenen Fragestellungen grundlegend zu untersuchen, wird hier eine Versuchsumgebung beantragt, die modular aufgebaut ist und die Darstellung sowohl von zentralen als auch von dezentralen Strukturen oder Kombinationen von beiden Ansätzen ermöglicht. Das im Exzellenz-Cluster SE²A als E²AGLE (Electric Aircraft Ground Lab Environment) bezeichnete Labor bietet dabei die Möglichkeit, diverse Topologievarianten vergleichend bei einem hohen Grad an Flexibilität zu untersuchen. Im Rahmen des Forschungsprogramms des Exzellenzclusters SE²A sollen mit Hilfe der beantragten Versuchsumgebung zunächst zwei Prinzipien grundlegend untersucht werden: - Zentrale Bordnetztopologie: Alle Energiequellen und -senken sind mit einem gemeinsamen DC-Bordnetz verbunden. Dies ermöglicht eine flexible Gestaltung der Energieflüsse und damit verbunden eine hohe Redundanz der Energieversorgung, erfordert jedoch einen hohen Aufwand an Verkabelung sowie eine Redundanz des Bordnetzes selbst. - Dezentrale Bordnetztopologie: Viele kleinere Energiespeicher werden frei an Bord in der Nähe der größten Verbraucher (Antriebe) positioniert, so dass der Verkabelungsaufwand reduziert werden kann. Dafür muss jedoch die erforderliche Zuverlässigkeit/Redundanz hier mit anderen Mitteln hergestellt werden, z.B. mehr Antriebe, fehlertolerante Antriebe etc. Die technischen Anforderungen der erforderlichen Geräte zur Nachbildung beider Bordnetztopologien unterscheiden sich voneinander in mehreren Punkten. Der E2AGLE Prüfstand und die darin enthaltene Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL) wird daher in zwei Teilsysteme unterteilt: Das PHIL-Teilsystem der zentralen Bordnetztopologie und das PHIL-Teilsystem für die dezentrale Bordnetztopologie. Um Messergebnisse vergleichbar gestalten zu können, werden beide PHIL-Teilsysteme im gleichen Leistungsbereich arbeiten und dabei informationstechnisch miteinander zu einem verteilten PHIL-Prüfstand verknüpft.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
Electric Aircraft Ground Lab Environment – E²AGLE
Gerätegruppe
2560 Prüfstände für Fahrzeuge und Aggregate (außer Motorenprüfstände 286)
Antragstellende Institution
Technische Universität Braunschweig
