Der Zuverlässigkeit elektrischer Maschinen kommt beim Einsatz im Fahrzeug eine entscheidende Bedeutung zu. Eine unerwartet verminderte Leistungsfähigkeit bis hin zu einem völligen Ausfall in sicherheitskritischen Fahrsituationen ist mit erheblichen Unfallrisiken verbunden. Neben einer hohen Qualität der elektrischen Maschine ergibt sich damit die Notwendigkeit, durch eine prädiktive Diagnose ihrer Funktion kritische Fahrsituationen zu vermeiden und dafür zu sorgen, dass rechtzeitige Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Das Verbundprojekt PräDEM wurde mit einer frühen Studien- und Analysephase eingeleitet, während dieser wurden mit Hilfe von Literaturrecherche, Fehlerbaumanalyse und FMEA mögliche Fehlerarten, deren Entstehungsmechanismen, Schwere und Diagnosemöglichkeiten systematisch katalogisiert. Anschließend konnten zur Diagnose elektrischer Maschinen Analysemethoden und Messverfahren entwickelt und erprobt werden. Sie dienen sowohl im EOL-Test als auch im Echtzeitbetrieb für die Onboard-Diagnose. Unterschiedliche potentielle Fehler wurden analysiert und in Versuchsaggregate injiziert. Darauf basierend wurden Diagnosealgorithmen zu deren Erkennung abgeleitet und erfolgreich auf dem Prüfstand und im Fahrzeug validiert. Das Spektrum der dabei untersuchten Fehler reicht vom Windungsschluss über unzureichende Kühlung bis hin zu Lagerschäden. Dazu wurden abhängig von der Fehlerart Fehlermodelle erstellt, Messmethoden angepasst, Sensoren appliziert und neue Algorithmen entwickelt. Die Arbeiten konnten bis zum Prototypenstadium vorangetrieben werden, ohne dabei die Mensch-Maschine- Schnittstelle zum Nutzer außer Acht zu lassen. Das Ziel einer ergonomisch hochwertigen Mensch-Maschine-Schnittstelle, die den Bedürfnissen und Anforderungen der eingangs identifizierten Rollen entspricht, wurde durch die frühzeitige Einbeziehung potentieller Nutzer der prädiktiven Diagnose in den Entwicklungsprozess erreicht. Auf Basis einer detaillierten Nutzungskontextanalyse konnten Nutzungsanforderungen festgelegt und Gestaltungslösungen erarbeitet werden. Die Evaluation der Gestaltungslösungen brachte wesentliche Optimierungsempfehlungen zu Tage, die in die weitere Produktentwicklung einflössen und somit einen wertvollen Beitrag zur Erreichung des Projektziels leisteten.

    Electric motors have been used for a broad range of applications for a long time. However, their application for purposes of electric traction usage implies requirements that have not been met in this combination yet. This cooperative project therefore aimed at researching a scientific basis for detecting failure modes of electric motors within the overall vehicle system at an early stage. For the diagnosis of electric motors measurement procedures and analytical methods were developed and tested. They can be used for EOL testing and serve as an onboard diagnosis during real-time operation. Different potential failures have been analyzed and injected into test motors. Based on these analyses algorithms for the detection of those failures were derived. The algorithms were successfully validated on test stands and within the vehicle. The tested failures include electromagnet windings, inadequate cooling and bearing defects. Depending on the type of failure, failure models were compiled, measurement adjusted, sensors applied and new algorithms developed. While working on the project, it was possible to build prototypes. At the same time, the human-machine interface was taken into consideration. By evaluating different design solutions considerable recommendations for optimization could be made. These will be taken into account for future product development purposes.


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    Titel :

    Forschung für eine prädiktive Diagnose von elektrischen Maschinen in Fahrzeugantrieben. BMWi-Verbundprojekt: PräDEM. Abschlussbericht vom 1.10.2009 bis 30.9.2011


    Beteiligte:
    Stöhr, Gerd (Autor:in) / Huppert, Matthias (Autor:in) / Brabetz, Ludwig (Autor:in) / Ayed, Mohammed (Autor:in) / Azimpoor, Reza (Autor:in) / Dräger, Florian (Autor:in) / Flach, Andrea (Autor:in) / Krömker, Heidi (Autor:in) / Falke, Sascha (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    71 Seiten, 46 Bilder, 11 Tabellen, 41 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch