Kurzprofil:
Der Lehrstuhl Mechatronik und Elektrische Antriebssysteme an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau widmet sich der Forschung und Entwicklung von elektrischen Antrieben sowie der Hard- und Softwareentwicklung von Leistungselektronik für die verschiedensten Anwendungsbereiche. Hierzu zählen unteranderem Batteriesysteme, elektrische Energienetze und Antriebe.
Schwerpunktfelder:
Intelligente und modulare Energiespeicher- und Konvertersysteme:
Ein zentraler Forschungsschwerpunkt des Lehrstuhls elektrische Antriebssysteme und Mechatronik ist die Konzeption modularer Batteriespeichersysteme, die auf der Technologie von Modular-Multilevel-Convertern (MMC) basieren. Diese Systeme bieten hohe Flexibilität und Effizienz bei der Integration in verschiedene Anwendungen wie Solarkraftwerke und Elektrofahrzeuge. Durch die enge Verzahnung von Software- und Hardwareentwicklungen werden innovative Ansätze zur Steuerung, Überwachung und Optimierung der Energiespeicher- und Konvertertechnologie erforscht, um nachhaltige und leistungsfähige Energiesysteme zu schaffen.
Elektrische Antriebssysteme:
In der Europäischen Union sind derzeit etwa 8 Milliarden Elektromotoren im Einsatz, die fast die Hälfte des Stromverbrauchs ausmachen. Die Elektromotorenindustrie ist sehr vielfältig und umfasst ein breites Spektrum an Technologien, Anwendungen und Größen, von kleinen Kühlventilatoren für Computer bis hin zu großen Motoren für die Schwerindustrie. Der Lehrstuhl für Mechatronik und elektrische Antriebssysteme verfügt über eine starke Forschungsgruppe und Experten, die an der Verbesserung der Leistung elektrischer Antriebe in verschiedenen Anwendungen wie Elektrofahrzeugen, Industrieautomatisierung, Integration erneuerbarer Energien sowie Haushalts- und Konsumgeräten arbeiten. Dieses Ziel kann durch die Verringerung der Leistungsverluste, die Minimierung der Motorgeräusche, die in Wohnbereichen, einschließlich Aufzügen und Elektrofahrzeugen, zu Unannehmlichkeiten führen können, und die Verbesserung der Motoreffizienz und -leistung erreicht werden.
Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Stromversorgung für das künftige 6G-Netz
Angesichts der jüngsten Naturkatastrophen und Cybersicherheitsverletzungen ist deutlich geworden, dass die Energieinfrastruktur, insbesondere auf der Versorgungsseite, nach wie vor sehr anfällig für Störungen ist. Das Aufkommen der 6G-Technologie wird keine Ausnahme von diesen Schwachstellen bilden. Der Lehrstuhl für Mechatronik und elektrische Antriebssysteme der RPTU setzt sich mit seiner umfangreichen und langjährigen Erfahrung in der Entwicklung und dem Betrieb von leistungselektronischen Geräten dafür ein, die Widerstandsfähigkeit unseres Energieversorgungssystems zu stärken. Dazu gehört auch die Stärkung der leistungselektronischen Komponenten gegen Cyberangriffe und die Gewährleistung ihrer Robustheit gegenüber Naturkatastrophen.
Um dieses Ziel zu erreichen, hat die Abteilung eine Reihe von Teilprojekten skizziert, die unter ihrer Leitung aktiv vorangetrieben werden. Diese Teilprojekte umfassen die folgenden Initiativen:
1. Verbesserung der Batterieüberwachungsmethoden:
Implementierung von Cloud-basierten Überwachungssystemen für eine effiziente und optimale Steuerung rekonfigurierbarer Energiespeichersysteme in Basisstationen, um eine agile und reaktionsfähige Energieinfrastruktur zu gewährleisten.
2. Cloud-basierte Überwachung und optimale Steuerung von rekonfigurierbaren Energiespeichern in Basisstationen:
Implementation of cloud-based monitoring systems for efficient and optimal control of reconfigurable energy storage systems in base stations to ensure an agile and responsive energy infrastructure.
3. Schutz der 6G-Infrastruktur vor Cyber-Bedrohungen:
Durchführung umfassender Forschungsarbeiten zu potenziellen Cyber-Bedrohungen, die auf Energiemanagementsysteme und Geräte der Leistungselektronik innerhalb der künftigen 6G-Lieferkette abzielen. Entwicklung robuster und widerstandsfähiger Lösungen, um deren unterbrechungsfreien Betrieb zu gewährleisten.
Hochstromverbindungen für die Leistungselektronik:
Der Lehrstuhl verfügt nicht nur über Fachwissen im Design und in der Entwicklung von Leiterplatten für die Leistungselektronik, sondern auch in den mechanischen Verbindungen, die zur Erreichung dieser Stromversorgung erforderlich sind. Unser Fachwissen liegt im kompletten Design und der Entwicklung von Leiterplatten für die Leistungselektronik bis hin zur Simulation und Prüfung der montierten mechanischen Verbindung. Der Lehrstuhl hat Zugang zu Simulationssoftware wie Ansys Workbench sowie zu anderen Paketen wie Maxwell, Fluent und Motor CAD. Für das Testen ist das Labor mit Stromversorgungsgeräten ausgestattet, die bis zu 1200 A Strom liefern können.