@inproceedings{BuenteRillRuggaberetal., author = {B{\"u}nte, Tilman and Rill, Georg and Ruggaber, Julian and Tobol{\´a}ř, Jakub}, title = {Modelling and Validation of the TMeasy Tyre Model for Extreme Parking Manoeuvres}, series = {Advances in Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks II, Proceedings of the 27th Symposium of the International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD 2021): August 17-19, 2021, Saint Petersburg, Russia}, booktitle = {Advances in Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks II, Proceedings of the 27th Symposium of the International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD 2021): August 17-19, 2021, Saint Petersburg, Russia}, editor = {Orlova, Anna and Cole, David}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-031-07305-2}, doi = {10.1007/978-3-031-07305-2_94}, pages = {1015 -- 1025}, abstract = {The TMeasy is a tyre model suitable for vehicle handling analyses and enables easy parametrisation. Recently, a convenient interface to Modelica was implemented by DLR to support the TMeasy also for vehicle modelling in multi-physical domains. This paper focuses especially on the particular problem of reliable reproduction of the tyre's bore torque which occurs during parking manoeuvres. It outlines the theory behind it, discusses the Modelica interface implementation, and presents the results of parameter identification which were achieved based on real experiments with DLR's research platform ROboMObil.}, language = {en} } @inproceedings{RiegerOetjenvandeParetal., author = {Rieger, Anna and Oetjen, Arne and van de Par, Steven and Rabl, Hans-Peter}, title = {Einfluss der Dissonanz auf die Wahrnehmung der Ger{\"a}uschqualit{\"a}t}, series = {Fortschritte der Akustik DAGA 2022: 48. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 21. - 24. M{\"a}rz 2022, Stuttgart und Online}, volume = {48}, booktitle = {Fortschritte der Akustik DAGA 2022: 48. Jahrestagung f{\"u}r Akustik, 21. - 24. M{\"a}rz 2022, Stuttgart und Online}, publisher = {Deutsche Gesellschaft f{\"u}r Akustik e.V.}, address = {Stuttgart}, language = {de} } @article{EmbergerAltmannGebhardetal., author = {Emberger, Peter and Altmann, Robert and Gebhard, J{\"u}rgen and Thuneke, Klaus and Winkler, Markus and T{\"o}pfer, Georg and Rabl, Hans-Peter and Remmele, Edgar}, title = {Combustion characteristics of pure rapeseed oil fuel after injection in a constant volume combustion chamber with a non-road mobile machinery engine solenoid injector}, series = {Fuel}, journal = {Fuel}, number = {320}, publisher = {Elsevier}, doi = {10.1016/j.fuel.2022.123979}, abstract = {Pure rapeseed oil fuel (R100) according to standard DIN 51605 is a greenhouse gas saving option for the mobility sector. With its high energy density close to diesel fuel, R100 is suitable to operate non-road mobile machinery with a high power demand and long operating time, where electric drives reach their limits. Advantages are indicated for its use in environmentally sensitive areas like agriculture since R100 is highly biodegradable and non-toxic. However, R100 is characterised by differing physical and chemical properties compared to diesel. The objective of the research is to investigate the differences in the ignition and combustion behaviour of R100 compared to diesel fuel (DF). For this purpose, a constant volume combustion chamber is used, which is equipped with a modern solenoid injector for engines of non-road mobile machinery. The researched injector shows a different hydraulic behaviour when using R100 compared to DF in that the injected fuel mass is lower with R100 than with DF. In combination with the 14 \% by mass lower calorific value, less energy output is determined with R100. When varying the injection pressure, the impact on the ignition delay and combustion behaviour is much higher for R100 than for DF. Specifically, an increase of the injection pressure supports mixture preparation and thus partially compensates the differing physical properties of R100. The results of ignition delay measurements and net heat release analysis are as follows: At low load conditions with low injection pressure as well as a low combustion chamber temperature and pressure, R100 ignites later and shows a further delayed combustion compared to diesel. The opposite is observed for medium and high load conditions, where R100 ignites faster and without delayed combustion in comparison to DF. Thus, an adjustment of the heat release of R100 at the same level as for DF is possible by modifying the injection strategy. The research shows that for an optimised combustion of R100 the injection settings must be adjusted for every operation point separately. The results indicate how the injection parameters should be adjusted for different load conditions to realise a high-quality engine calibration for R100.}, language = {en} } @inproceedings{Rill, author = {Rill, Georg}, title = {A Three-Dimensional and Nonlinear Virtual Test Car}, series = {ENOC 2022, book of abstracts, 10th European Nonlinear Dynamics Conference: July 17-22, 2022, Lyon, France}, booktitle = {ENOC 2022, book of abstracts, 10th European Nonlinear Dynamics Conference: July 17-22, 2022, Lyon, France}, address = {Lyon}, pages = {49 -- 58}, abstract = {Virtual testing procedures have become a standard in vehicle dynamics. The increasing complexity of driver assistance sys- tems demand for more and more virtual tests, which are supposed to produce reliable results even in the limit range. As a consequence, simplified vehicle models, like the classical bicycle model or 4-wheel vehicle models, have to be replaced by a fully three-dimensional and nonlinear vehicle model, which also encompasses the details of the suspension systems. This paper presents a passenger car model, where the chassis, the four knuckles, and the four wheels are described by rigid bodies, the suspension system is modeled by the generic design kinematics, and the TMeasy tire model provides the tire forces and torques in all driving situations.}, language = {en} } @inproceedings{ArrietaCastroRill, author = {Arrieta Castro, Abel and Rill, Georg}, title = {Kinematic Versus Elasto-Kinematic Model of a Twistbeam Suspension}, series = {Advances in Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks II, proceedings of the 27th Symposium of the International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD 2021): August 17-19, 2021, Saint Petersburg, Russia}, booktitle = {Advances in Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks II, proceedings of the 27th Symposium of the International Association of Vehicle System Dynamics (IAVSD 2021): August 17-19, 2021, Saint Petersburg, Russia}, editor = {Orlova, Anna and Cole, David}, publisher = {Springer Nature}, doi = {10.1007/978-3-031-07305-2_59}, pages = {505 -- 605}, abstract = {The Twistbeam axle suspension is a cheap and robust layout for rear axles at front wheel driven midsize cars. Appropriate models have to take the elastic deformation of the torsion beam into account. A Finite Element approach requires detailed informations of the material properties and the shape which are usually only available in the final production stage. This paper presents a lumped mass model which can easily be integrated into a multibody vehicle model and can be used in the early stage of development. An approximation by the design kinematics further reduces the complexity of the model and considers only the kinematic properties of the Twistbeam suspension. Simulations using a nonlinear and three-dimensional vehicle model with different maneuvers, such as steady-state cornering, step steer input, and driving straight ahead on random road, demonstrate the performance and, in particular, the difference of the presented Twistbeam suspension models.}, language = {en} } @inproceedings{WagnerAlAbadiBuchner, author = {Wagner, Marcus and Al-Abadi, Ali and Buchner, Stefan}, title = {A Numerical-Based Model to Determine the Resonance of the Steel Cores of Transformers}, series = {ARWtr 2022 proceedings : 2022 7th Advanced Research Workshop on Transformers (ARWtr), October (23)24-26, 2022, Baiona, Spain}, booktitle = {ARWtr 2022 proceedings : 2022 7th Advanced Research Workshop on Transformers (ARWtr), October (23)24-26, 2022, Baiona, Spain}, editor = {L{\´o}pez-Fern{\´a}ndez, Xose M.,}, publisher = {IEEE}, isbn = {978-84-09-45157-9}, doi = {https://doi.org/10.23919/ARWtr54586.2022.9959938}, pages = {36 -- 41}, abstract = {The laminated steel core of transformers is one of the main sources of the generated sound, as it is excited by different electromagnetic effects during its normal operation. If the core is excited in its eigenfrequencies, the sound generated by a transformer will increase significantly. Therefore, knowledge of the core's eigenmodes and -frequencies in an early design stage can decrease expenses by avoiding costly modifications that might be required to avoid the sound levels exceeding the specified values after the final factory acceptance test. The current study focuses on developing a core resonance model to determine the eigenmodes and -frequencies of a transformer core. The core's geometry was simplified to a connected-beam structure and a numerical-based approach was applied. The accuracy of the developed model was validated against finite element method (FEM), using ANSYS on a reference core model.}, language = {en} } @inproceedings{KoernerReindlMeieretal., author = {K{\"o}rner, Patrick and Reindl, Andrea and Meier, Hans and Niemetz, Michael}, title = {A Theoretical Comparison of Different Virtual Synchronous Generator Implementations on Inverters}, series = {2022 24th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'22 ECCE Europe): 05-09 September 2022, Hannover, Germany}, booktitle = {2022 24th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'22 ECCE Europe): 05-09 September 2022, Hannover, Germany}, publisher = {IEEE}, pages = {9}, abstract = {The goal to overcome the global climate crisis leads to a rising demand for the usage of Renewable Energy Sources (RES). Decentralized control strategies are needed to allow the integration of RES into the grid. The Virtual Synchronous Generator (VSG) is proposed as a method to add virtual inertia to the grid by emulating the rotating mass of a Synchronous Generator (SG) on the control algorithm of an inverter. This paper presents the VSG control structure as well as the mathematical description in a unified form. Due to the fact that classical droop control can be seen as a special form of the VSG, their correlation is highlighted by evaluating the steady state output characteristics of the inverter. Furthermore, a theoretical comparison between different VSG topologies, including the VISMA-Method 2 and the synchronverter, is given. In order to achieve better voltage stability, principles to add virtual impedance to the inverter's output are described.}, language = {en} } @inproceedings{LaloSailerMottoketal., author = {Lalo, Erjola and Sailer, Andreas and Mottok, J{\"u}rgen and Siemers, Christian}, title = {Overhead-Aware Schedule Synthesis for Logical Execution Time (LET) in Automotive Systems}, series = {2022 IEEE 35th International System-on-Chip Conference (SOCC): 05-08 September 2022, Belfast, United Kingdom}, booktitle = {2022 IEEE 35th International System-on-Chip Conference (SOCC): 05-08 September 2022, Belfast, United Kingdom}, publisher = {IEEE}, isbn = {978-1-6654-5985-3}, doi = {10.1109/SOCC56010.2022.9908103}, pages = {1 -- 6}, abstract = {The Logical Execution Time (LET) has recently been integrated in multi-core automotive systems to ensure timing and dataflow determinism. Although buffering mechanisms are introduced to incorporate LET semantics, they do not guarantee that tasks are executed within their LET frames. In fact, LET and buffering semantics are violated if scheduling is not designed to execute all tasks within their LET frames and in a specific order. In this paper, we describe a scheduling synthesis technique for Fixed-Priority Scheduling (FPS) to achieve resource-efficient execution of LET systems. The proposed approach considers LET semantics, scheduling overheads, and delays caused by operating system operations and provides the possibility to optimize the schedule with respect to aspects like scheduling overheads. Our performance and feasibility evaluation shows that the proposed algorithm provides results in a reasonable amount of time for models of complex industrial applications. Thus, the integration of the proposed algorithm into an automated process is of high benefit to accelerate the development of vehicle applications.}, language = {en} } @incollection{BauerGawlikSterneretal., author = {Bauer, Franz and Gawlik, Julia and Sterner, Michael and Hamacher, Thomas}, title = {{\"U}bergreifende Energiesystemmodellierung}, series = {Optionen f{\"u}r ein nachhaltiges Energiesystem mit Power-to-X-Technologien: Transformation - Anwendungen - Potentiale. 4. Roadmap des Kopernikus-Projektes P2X, Phase II}, booktitle = {Optionen f{\"u}r ein nachhaltiges Energiesystem mit Power-to-X-Technologien: Transformation - Anwendungen - Potentiale. 4. Roadmap des Kopernikus-Projektes P2X, Phase II}, editor = {Ausfelder, Florian and Du Tran, Dinh}, publisher = {DECHEMA Gesellschaft f{\"u}r Chemische Technik und Biotechnologie e.V.}, address = {Frankfurt a.M.}, isbn = {978-3-89746-238-0}, pages = {17 -- 35}, language = {de} } @inproceedings{WagnerLehrerFrankeetal., author = {Wagner, Marcus and Lehrer, Tobias and Franke, Markus and Al-Abadi, Ali and Gamil, Ahmed}, title = {A Tank Resonance Model for Power Transformers}, series = {ARWtr 2022 proceedings, 2022 7th Advanced Research Workshop on Transformers (ARWtr): October (23)24-26, 2022, Baiona, Spain}, booktitle = {ARWtr 2022 proceedings, 2022 7th Advanced Research Workshop on Transformers (ARWtr): October (23)24-26, 2022, Baiona, Spain}, publisher = {IEEE}, organization = {Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)}, doi = {10.23919/ARWtr54586.2022.9959917}, pages = {7 -- 12}, abstract = {During the factory acceptance test, the sound levels are measured. If the measured sound levels exceed pre-specified values, modifications on the transformer's active part and/or tank need to be conducted. Tank resonance, if occurs, at twice main power frequency and its higher harmonics is one of the main reasons of amplifying the generated sound levels. Therefore, it is preferable to know already in the design stage about the occurrence of the tank resonance and propose reliable tank solutions. The current study presents a newly developed model for calculating the mode shapes and its corresponding eigenfrequencies of the tank.}, language = {en} } @article{GamischHuberGadereretal., author = {Gamisch, Bernd and Huber, Lea and Gaderer, Matthias and Dawoud, Belal}, title = {On the Kinetic Mechanisms of the Reduction and Oxidation Reactions of Iron Oxide/Iron Pellets for a Hydrogen Storage Process}, series = {Energies}, volume = {15}, journal = {Energies}, number = {21}, publisher = {MDPI}, doi = {10.3390/en15218322}, abstract = {This work aims at investigating the kinetic mechanisms of the reduction/oxidation (redox) reactions of iron oxide/iron pellets under different operating conditions. The reaction principle is the basis of a thermochemical hydrogen storage system. To simulate the charging phase, a single pellet consisting of iron oxide (90\% Fe2O3, 10\% stabilising cement) is reduced with different hydrogen (H2) concentrations at temperatures between 600 and 800 °C. The discharge phase is initiated by the oxidation of the previously reduced pellet by water vapour (H2O) at different concentrations in the same temperature range. In both reactions, nitrogen (N2) is used as a carrier gas. The redox reactions have been experimentally measured in a thermogravimetric analyser (TGA) at a flow rate of 250 mL/min. An extensive literature review has been conducted on the existing reactions' kinetic mechanisms along with their applicability to describe the obtained results. It turned out that the measured kinetic results can be excellently described with the so-called shrinking core model. Using the geometrical contracting sphere reaction mechanism model, the concentration- and temperature-dependent reduction and oxidation rates can be reproduced with a maximum deviation of less than 5\%. In contrast to the reduction process, the temperature has a smaller effect on the oxidation reaction kinetics, which is attributed to 71\% less activation energy (Ea,Re=56.9 kJ/mol versus Ea,Ox=16.0 kJ/mol). The concentration of the reacting gas showed, however, an opposite trend: namely, to have an almost twofold impact on the oxidation reaction rate constant compared to the reduction rate constant.}, language = {en} } @inproceedings{RauchBrueckl, author = {Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver}, title = {Konzeptionierung netzplanerischer Prozessans{\"a}tze zur Ermittlung von Blindleistungskapazit{\"a}ten zum Ausgleich des Blindleistungsbedarfs in einer Netzregion}, series = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, booktitle = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, publisher = {Conexio-PSE GmbH}, address = {Pforzheim}, isbn = {978-3-948176-16-7}, doi = {10.35096/othr/pub-5866}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-58665}, pages = {117 -- 126}, abstract = {Um einen sicheren und zuverl{\"a}ssigen Stromnetzbetrieb zu gew{\"a}hrleisten, muss die Spannung im Grundfall als auch bei ungeplanten Ausf{\"a}llen in definierten Bereichen gehalten werden. Im {\"U}bertragungsnetz wird hierf{\"u}r bisher Blindleistung haupts{\"a}chlich aus Blindleistungskompensationsanlagen und konventionellen Großkraftwerken eingesetzt. Zuk{\"u}nftig wird nach \S12h EnWG eine marktgest{\"u}tzte Beschaffung dieser Dienstleistung zur Spannungsregelung vorgeschrieben. Zugleich ver{\"a}ndert sich der Blindleistungsbedarf der Netzbetriebsmittel durch die Integration erneuerbarer Energieanlagen und der Elektromobilit{\"a}t sowie durch den Netzausbau bei {\"U}bertragungs- und Verteilungsnetzbetreibern. Es bedarf somit angepasster Netzbetriebs- und Netzplanungskonzepte f{\"u}r ein technisch effizientes und wirtschaftlich g{\"u}nstiges Blindleistungsmanagement. Dieser Beitrag besch{\"a}ftigt sich damit, Prozessans{\"a}tze und Methodiken f{\"u}r ebendieses in der Netzplanung aufzuzeigen, um erforderliche Blindleistungskapazit{\"a}ten unter minimalen Gesamtkostenaufwand und unter Ber{\"u}cksichtigung einer effizienten Blindleistungsbedarfsdeckung zu bestimmen. Dabei liegt der Fokus verst{\"a}rkt in der Bedarfsanalyse.}, language = {de} } @inproceedings{SchweibererRauchBrueckl, author = {Schweiberer, Philipp and Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver}, title = {Entwicklung eines Regelkonzeptes f{\"u}r einen optimierten Blindleistungsabruf auf Basis von Blindleistungspotentialanalysen bei Industriebetrieben im Mittelspannungsnetz}, series = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, booktitle = {Tagungsband Tagung Zuk{\"u}nftige Stromnetze 26./27. Januar 2022 (online)}, publisher = {Conexio-PSE GmbH}, address = {Pforzheim}, isbn = {978-3-948176-16-7}, doi = {10.35096/othr/pub-5870}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:898-opus4-58704}, pages = {224 -- 233}, abstract = {Im Zuge der Energiewende ergibt sich ein Wandel in der Struktur des Elektrizit{\"a}tsversorgungsnetzes. Die Verschiebung der Erzeugungsleistung von konventionellen Großkraftwerken in h{\"o}heren Netzebenen hin zu dezentralen erneuerbaren Energieanlagen in niedrigeren Netzebenen resultiert sowohl in bidirektionalen Lastfl{\"u}ssen als auch in schwankenden Einspeisecharakteristiken. Des Weiteren folgen durch den Wegfall von Großkraftwerken als Blindleistungsquellen Leistungsdefizite in der {\"U}bertragungsnetzebene, die kompensiert werden m{\"u}ssen. Daraus resultieren Herausforderungen an einen sicheren und zuverl{\"a}ssigen Betrieb der Verteil- und {\"U}bertragungsnetze. Neue Konzepte m{\"u}ssen f{\"u}r die Erbringung von Blindleistung entwickelt werden, es soll mehr Blindleistung aus dem Verteilungsnetz zur Verf{\"u}gung gestellt werden, um die Systemstabilit{\"a}t zu wahren. Im Rahmen des Projektes Q-Integral wird das Thema „Blindleistung" (Q) ganzheitlich untersucht. Es werden dazu verschiedene Erbringungsoptionen f{\"u}r Blindleistung hinsichtlich technischer und wirtschaftlicher Potentiale untersucht, die in ein funktionales und effizientes Blindleistungsmanagement eingebracht werden. Die Untersuchungsans{\"a}tze daf{\"u}r sind sowohl spannungsebenen-{\"u}bergreifend als auch netzbetreiber-{\"u}bergreifend. Ein Ansatzpunkt des Projektes ist die Betrachtung der Blindleistungsbereitstellung von Industriebetrieben. Dazu wird das Potential von Betrieben, die an das Verteilnetz angeschlossen sind und Blindleistung durch Kompensations- oder Erzeugungsanlagen bereitstellen k{\"o}nnen, untersucht. Ziel ist es, das gesicherte und maximale induktive sowie kapazitive Potential zu bestimmen. Das gesicherte kapazitive Potential kann genutzt werden, um Aussagen dar{\"u}ber zu treffen, wie stark dem Spannungsfall im vorgelagerten Netz zu Starklastzeiten entgegengewirkt werden kann. Anhand des gesicherten induktiven Potentials kann ein Spannungsanstieg w{\"a}hrend Schwachlastzeiten ausgeglichen werden kann. In diesem Beitrag werden Ergebnisse aus dem Projekt Q-Integral vorgestellt. Dazu werden zuerst die Berechnungsgrundlagen der induktiven und kapazitiven Blindleistungspotentiale aufgezeigt und die Ergebnisse der Berechnungen vorgestellt. Die gewonnen Ergebnisse entstammen aus Messungen an einem Industriebetrieb mit Blindleistungskompensationsanlagen (BKA), den entsprechenden Reglern der Anlagen und einer installierten Kompensationsleistung von 1600 kvar. Sowohl die Lastg{\"a}nge als auch das Schaltverhalten der einzelnen Kompensationsanlagen liegen den Berechnungen zugrunde. Um den Austausch der Blindleistung an der {\"U}bergabestelle des Betriebs zum Mittelspannungsnetz netzdienlich einzustellen, bedarf es eines geeigneten Regelkonzepts, das neben den BKAs auch weitere Q-Quellen ber{\"u}cksichtigt. Deshalb wird abschließend ein Regelkonzept vorgestellt, das den technisch-optimierten Blindleistungsabruf unter Ber{\"u}cksichtigung mehrerer Blindleistungsquellen behandelt.}, language = {de} } @inproceedings{RauchBruecklEngel, author = {Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver and Engel, Bernd}, title = {Analysis and optimization of the steady state voltage deviation demand for reactive power planning using installed reactive power sources}, series = {NEIS 2022; Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems, 26-27 September 2022, Hamburg}, booktitle = {NEIS 2022; Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems, 26-27 September 2022, Hamburg}, editor = {Schulz, Detlef}, publisher = {VDE-Verlag}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-8007-5983-5}, issn = {2510-6902}, pages = {175 -- 182}, abstract = {The provision of reactive power is one option for maintaining the grid voltage, that is defined as an ancillary service in Germany. This paper presents an approach for determining deficient voltage deviation demands within an electrical grid for long term reactive power planning investigations. In contrast to previous approaches, which evaluate the Q-behavior of extended ward elements or grid assets, voltage deviations are analyzed bus-specifically. So further reactive power planning investigations are able to scale and optimize additional reactive power sources directly on planning voltage limits using load flow sensitivity techniques. The focus lies on the analysis of the steady state demand at base case conditions. Therefore, a grid planning process is conceptualized. An optimal power flow algorithm based on Differential Evolution is used for an optimal reactive power dispatch of installed reactive power sources, e. g. reactive power compensation systems or (renewable) energy sources to minimize the total voltage deviation according to voltage limits of Transmission System Operators planning principles. Methodological and processuals specifications as well as an application use case with an exemplary transmission system are presented in this paper.}, language = {en} } @inproceedings{SchweibererRauchBrueckl, author = {Schweiberer, Philipp and Rauch, Johannes and Br{\"u}ckl, Oliver}, title = {Long-term analysis of industrial reactive power potentials with consideration of plant-internal grid restrictions using the example of an industrial plant in a distribution grid}, series = {NEIS 2022; Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems, 26-27 September 2022, Hamburg}, booktitle = {NEIS 2022; Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems, 26-27 September 2022, Hamburg}, editor = {Schulz, Detlef}, publisher = {VDE-Verlag}, address = {Berlin}, isbn = {978-3-8007-5983-5}, issn = {2510-6902}, pages = {51 -- 56}, abstract = {Since conventional generation plants provide a considerable share of reactive power but are gradually being shut down due to energy transition, leading to power deficits at the transmission grid level, new concepts for the supply of reactive power must be developed. As one possibility for the latter, industrial plants in the distribution grid are considered suitable, as their reactive power potentials can contribute to voltage maintenance and thus to a grid- or system-serving behavior. In this paper, the determination of reactive power potentials provided by industrial compensation systems (ICS) is presented. An industrial plant in the medium voltage grid, with three installed ICSs, is investigated. The potentials are determined and described based on their time characteristics, which provide information about the occurrence and distribution of inductive and capacitive potentials. A grid simulation of the investigated industrial grid is used to analyze the effects of retrieving the reactive power potentials regarding equipment utilizations and voltage limits.}, language = {en} } @misc{WalterSchwanzerHagenetal., author = {Walter, Stefanie and Schwanzer, Peter and Hagen, Gunter and Rabl, Hans-Peter and Dietrich, Markus and Moos, Ralf}, title = {Combined Ash and Soot Monitoring in Gasoline Particulate Filters with a Radio-Frequency-Based Sensor}, series = {SAE World Congress Experience, April 5-7, 2022, Detroit, Michigan, USA}, journal = {SAE World Congress Experience, April 5-7, 2022, Detroit, Michigan, USA}, abstract = {In recent years, it turned out that primarily the number of ultrafine particles and not their mass is relevant in terms of harmful health effects. Therefore, exhaust emission standards are constantly being tightened with regard to the particulate number. To meet the emission limits, particulate filters have become necessary for gasoline engines. Similar to diesel applications, gasoline particulate filters (GPFs) can be monitored via differential pressure measurement or via a radio-frequency approach (RF-sensor). The latter is based on the influence of the soot conductivity on the electromagnetic field. To control the GPF, ash detection is of crucial importance besides the soot load monitoring. With the differential pressure system, this is only possible with high uncertainties due to the low pressure increase caused by ash. The RF-sensor, however, has already demonstrated its potential for ash detection in diesel applications. In order to verify the applicability of the system for GPFs, filters were loaded via a method for fast ash loading. Thereby, it was shown that by evaluating resonant modes - especially the resonant frequency - the ash loading can easily be measured as long as the filter is soot-unloaded. In contrast, soot loading can be determined independently from this by considering a frequency-averaged transmission signal between the antennas of the RF-sensor. Using a setup for radio-frequency material characterization, the dielectric parameters of the generated ash were also measured. In comparison with the properties of the synthetic soot PrintexU, ash showed significantly lower dielectric losses. Thus, the evaluation of the loss-dependent quality factor, which is only possible at low soot loadings, allows a precise conclusion whether the filter is completely soot-free. Furthermore, using synthetic soot loading, it could be shown that soot detection via the averaged transmission signal is not affected by ash. In summary, it could be shown that with the RF-sensor, ash and soot can be simultaneously detected.}, language = {en} } @phdthesis{Schwanzer, author = {Schwanzer, Peter}, title = {Experimentelle Untersuchungen zur On-Board {\"U}berwachung von Partikelfiltern f{\"u}r den Einsatz an direkteinspritzenden Benzinmotoren}, publisher = {Verlag Dr. Hut}, address = {M{\"u}nchen}, isbn = {978-3-8439-5101-2}, pages = {194}, abstract = {This thesis deals with the development of a methodology for an improved on-board diagnosis of particulate filters in vehicles with gasoline direct injection (GDI) technology with regard to future emission legislations. In order to comply with statutory particle number limits, particulate filters are used in the exhaust gas aftertreatment for GDI-engines. The currently applied method for diagnostic purposes, a differential pressure sensor, will not be suitable for future legislations. Therefore, an on-board strategy with real-time ability shall be developed. To achieve this, the application of novel sensor concepts has been investigated, namely electrostatic soot sensors (ePM sensor) and radio frequency antennas (RF sensor). Due to the results of the ePM-sensors, no methodology for an on-board diagnosis based on an ePM sensor concept was made. The RF sensor showed varying sensitivities for different soot and different quantities of volatile components in the filter element. The analysis of the oxidation processes showed that the regeneration of the filter element is detected by the RF sensor. Furthermore, the stored amount of ash could be captured. Due to these findings, a concept for an improved on-board diagnosis strategy by means of an RF sensor concept was developed. In the course of the work it turned out that a combined sensor concept consisting of a differential pressure sensor and a RF sensor is most suitable. In a validation process, this sensor concept showed sufficient results concerning the detection capability of soot and ash loads as well as of the degree of damage of particulate filters. Especially for small amounts of ash, this sensor concept showed specific advantage. Also, the determination of the current amount of soot in the filter element proved to be suitable. Regarding the detection of damages, the sensor concept convinces through a higher sensitivity.}, language = {de} } @phdthesis{Grauvogl, author = {Grauvogl, Dominik}, title = {Multiphysikalische Auslegung einer fremderregten Synchronmaschine mit magnetischer Asymmetrie f{\"u}r einen Hochvolt-Achsantrieb}, editor = {Gerling, Dieter}, publisher = {Shaker Verlag}, address = {D{\"u}ren}, isbn = {9783844085532}, pages = {260}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit wird eine fremderregte Synchronmaschine als Achsantrieb f{\"u}r ein Elektrofahrzeug entwickelt. Als Grundlage hierf{\"u}r dient ein bereits vorhandener Stator einer permanenterregten Synchronmaschine. Durch die Wiederverwendung des Stators ist eine maschinentypunabh{\"a}ngige Baukastenerweiterung in Form eines magnetfreien Rotors gegeben, wodurch die {\"o}konomischen und {\"o}kologischen Nachteile der Permanentmagnete ausgeschlossen sind. Bei der Auslegung des Rotors wird von Beginn an ein multiphysikalischer Entwicklungsansatz gew{\"a}hlt, mit dem der praxistaugliche Einsatz f{\"u}r den modularen Baukasten sichergestellt ist. Dabei ist die elektromagnetische Auslegung iterativ auf die mechanische Blechpaketfestigkeit, das thermische Verhalten und die magnetischen Ger{\"a}usche abgestimmt. In Kombination mit den gesetzten Restriktionen ergibt sich ein neuartiges asymmetrisches Polschuhdesign mit dem es m{\"o}glich ist, das geforderte Drehmoment mit gen{\"u}gend kleiner Welligkeit ohne eine Rotorschr{\"a}gung zu erreichen. Die Simulationsergebnisse sind durch die Vermessung eines aufgebauten Prototyps validiert und best{\"a}tigt. Ein abschließender Simulationsvergleich mit der baugleichen permanenterregten Synchronmaschine zeigt, dass die fremderregte Synchronmaschine hinsichtlich Performance, Wirkungsgrad und Ger{\"a}uschverhalten eine konkurrenzf{\"a}hige Alternative dazu ist.}, language = {en} } @phdthesis{Weber, author = {Weber, Sebastian}, title = {Charakterisierung verschiedener Wassereinspritztechnologien f{\"u}r Ottomotoren}, doi = {10.25673/86462}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ma9:1-1981185920-884176}, pages = {xvii, 151}, abstract = {Die Reduktion von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission bei gleichzeitiger Verbesserung der Fahrleistung bei kleinerem Hubraum und reduzierter Zylinderzahl, die erh{\"o}hte Performance und die Kompatibilit{\"a}t mit elektrifizierten Komponenten beschreiben die aktuellen Ziele und Herausforderungen der modernen Ottomotorentwicklung. Um alle Herausforderungen zu erf{\"u}llen, muss ein st{\"o}chiometrischer Betrieb sichergestellt werden. Dabei kann es jedoch an der Volllast zur {\"U}berschreitung thermischer Grenzen im Abgaspfad kommen, weswegen die Abgastemperatur ohne Leistungsverluste abgesenkt werden muss. Die Wassereinspritzung kombiniert Downsizing, Leistungssteigerung und die Verbesserung der Schadstoffemissionen wirkungsvoll miteinander und k{\"o}nnte einen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele leisten. Um ein optimales Systemlayout zu erarbeiten, sind prozessuale Betrachtungen oft nicht ausreichend. Vielmehr m{\"u}ssen die Ph{\"a}nomene im Brennraum beobachtet werden. Schwerpunktm{\"a}ßig sind dies die Einbringung des Wassers, der Wandkontakt, die Spray- und Wandfilmverdampfung und somit die Wirksamkeit der Abgastemperaturreduktion und die Verbesserung des indizierten Wirkungsgrads. In einem ersten Schritt werden die Thermodynamik bei Wassereinspritzung analysiert und verschiedene Einspritztechnologien miteinander verglichen. Fokussiert wird die Verbrennung, die Ver{\"a}nderung in den gasf{\"o}rmigen und festen Abgasbestandteilen und die mechanische Belastung der Aggregate durch die Verbesserung der Z{\"u}ndwinkel. Die Mischungseinspritzung {\"u}ber den zentralen Hochdruckinjektor vereint den geringsten Wasserverbrauch mit bestm{\"o}glicher Schwerpunktlage, starker Reduktion des Partikelausstoßes und akzeptabler Erh{\"o}hung der mechanischen Belastung und ist damit das favorisierte Konzept. Neben den prozessualen Betrachtungen werden mit einem optisch zug{\"a}nglichen Versuchstr{\"a}ger zwei laseroptische Messtechniken zur Visualisierung fl{\"u}ssigen Wassers und der spektralen Trennung zwischen Wasser und Kraftstoff entwickelt und validiert. Damit werden die verschiedenen Varianten optisch vermessen und die Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber ver{\"a}nderten Betriebs- und Randbedingungen ermittelt. Die Sammlereinspritzung zeigt die gr{\"o}ßten Tropfen, gefolgt von der Saugrohr- und der Mischungseinspritzung. Auch hat diese den mit Abstand gr{\"o}ßten Wandkontakt und die geringste Verdampfungsrate, ist zus{\"a}tzlich anf{\"a}llig f{\"u}r zyklische Schwankungen. Die Saugrohreinspritzung kennzeichnen kleine Tropfen, ein konzentriertes Einstr{\"o}men durch den Ventilspalt, ein fl{\"a}chiger Wandfilm auf der Kolbenoberseite und die Verbesserung der Tropfenverdampfung durch Turbulenz und die Nutzung von Phasing. Favorit ist abermals die Mischungseinspritzung. Eine hohe Wandfilm- und unmittelbare Sprayverdampfung kennzeichnen das System, wobei eine Erh{\"o}hung des Einspritzdrucks die Verdampfungsrate signifikant verbessert. Außerdem ist die Einspritzdauer am geringsten und die Reproduzierbarkeit am gr{\"o}ßten, jedoch auch der applikative Aufwand. Am favorisierten System werden weitere Analysen durchgef{\"u}hrt, unter anderem zur Ver{\"a}nderung der Bauteiltemperaturen, der Vergleich mit einer Ethanoleinspritzung oder die vielversprechende Kombination in Form einer Wasser-Ethanol-Mischungseinspritzung. Auf Basis der experimentellen Erkenntnisse wird ein CFD-Verfahren vorgestellt, das die Wassereinspritzung abbildet und somit die Virtualisierung in der Produktentwicklung vorantreibt. Neben der methodischen Vorgehensweise wird das Verfahren validiert und am Einzylinder- und Vollmotorbetriebspunkt vorgestellt. Die auftretenden Unterschiede werden analysiert und ausgew{\"a}hlte Parameteranalysen durchgef{\"u}hrt. Mit den Simulationen kann nachvollzogen werden, wie das Wasser die Zylinderlaufbahn benetzt und mit dem Kolben interagiert. Zusammenfassend charakterisiert diese Arbeit die g{\"a}ngigen Wassereinspritzvarianten auf unterschiedlichen Ebenen, gibt Optimierungsempfehlungen f{\"u}r die bestm{\"o}gliche Medienverdampfung und empfiehlt die Mischungseinspritzung als Systemlayout.}, subject = {Kolbenkraftmaschine}, language = {de} } @phdthesis{Steininger, author = {Steininger, Peter}, title = {Experimentelle und numerische Untersuchungen an einem solarselektiven W{\"a}rmed{\"a}mmsystem}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:91-diss-20220614-1615021-1-1}, pages = {xv, 170}, abstract = {Zur Erreichung der von der Bundesregierung gesteckten Ziele, bis zum Jahr 2050 den Prim{\"a}renergiebedarf im Geb{\"a}udesektor und die Treibhausgasemissionen betr{\"a}chtlich zu reduzieren, kommt der nachhaltigen und zukunftsorientierten energetischen Sanierung von Fassaden an Bestandsgeb{\"a}uden besondere Bedeutung zu. F{\"u}r die Applikation an Außenw{\"a}nden steht eine Vielzahl an herk{\"o}mmlichen und neuartigen D{\"a}mmsystemen zur Verf{\"u}gung, die entweder eine signifikante Erh{\"o}hung des thermischen Widerstands der Geb{\"a}udeh{\"u}lle oder die Nutzung der Sonne als zus{\"a}tzliche Energiequelle erm{\"o}glichen. Um die vorteilhaften Eigenschaften der Erzielung winterlicher solarer Gewinne, des sommerlichen {\"U}berhitzungsschutzes und der hohen D{\"a}mmwirkung an sonnenlosen Tagen in einem D{\"a}mmsystem zu vereinen, unter Ber{\"u}cksichtigung {\"o}kologischer Aspekte, sind Entwicklungen im Bereich von innovativen Fassadensystemen notwendig. Das Ziel dieser Arbeit war die konstruktive Entwicklung sowie die experimentelle und numerische Untersuchung eines rein mineralischen solarselektiven W{\"a}rmed{\"a}mmsystems, das die oben genannten Zielsetzungen erf{\"u}llt. Zur Bewertung der Leistungsf{\"a}higkeit des entwickelten Systems wurden an einem Prototyp, in einem eigens konzipierten Differenzklimakammerpr{\"u}fstand, station{\"a}re und dynamische Untersuchungen zum winkelabh{\"a}ngigen Solarstrahlungs- und W{\"a}rmetransport durchgef{\"u}hrt und bauphysikalische Kenngr{\"o}ßen, die einen Vergleich mit g{\"a}ngigen D{\"a}mmsystemen erlauben, abgeleitet. Der experimentell ermittelte winkelabh{\"a}ngige Gesamtenergiedurchlassgrad, der als station{\"a}re Kenngr{\"o}ße zur Bewertung der Solarstrahlungsleitung herangezogen wird, zeigt ein Maximum im Auslegungspunkt f{\"u}r Wintermonate (19° Einstrahlwinkel) und kann f{\"u}r hohe Sonnenst{\"a}nde, zur Vermeidung von sommerlichen {\"U}berhitzungseffekten, signifikant reduziert werden. Dar{\"u}ber hinaus wurden die experimentellen Ergebnisse zur Validierung von station{\"a}ren und dynamischen multiphysikalischen Simulationsmodellen des solarselektiven W{\"a}rmed{\"a}mmsystems eingesetzt, welche ein tieferes Verst{\"a}ndnis des W{\"a}rme- und Strahlungstransports erm{\"o}glichen. Unter Verwendung der validierten Simulationsmodelle wurden, ausgehend vom Prototyp, die wesentlichen konstruktiven Einflussfaktoren auf die Solarleitung und die D{\"a}mmwirkung des Systems ermittelt und das Verbesserungspotential entsprechend quantifiziert. Zudem wurden in einer j{\"a}hrlichen simulativen Untersuchung, unter Verwendung realer Wetterdaten, mithilfe zweier verbesserter Varianten des solarselektiven W{\"a}rmed{\"a}mmsystems, die Heizenergieeinsparpotentiale in der Winter- und {\"U}bergangszeit gegen{\"u}ber einer herk{\"o}mmlich ged{\"a}mmten Wandkonstruktion nachgewiesen.}, language = {de} }