Elektrische Antriebe sind auf viel Technik angewiesen. Vor allem die eingebauten Sensoren sind störanfällig. Ein Team der THWS will dazu beitragen, die Technik zuverlässiger zu machen. Wie die Studierenden gemeinsam mit der Industrie forschen.
Veröffentlicht am 17.10.2023
Elektrische Antriebe auch bei Sensorstörungen sicherer machen, die Ausfallsicherheit erhöhen: Das ist das Ziel eines Forschungsprojekts von Prof. Dr. Abid Ali von der Fakultät Elektrotechnik, an dem er seit September 2021 zusammen mit vier Masterstudierenden arbeitet.
Das Hauptziel des Projekts bestehe darin, ein System zu entwickeln, das ohne zusätzliche Sensoren sämtliche Fehlerfälle abdecke und einen sicheren Betrieb gewährleiste, sagt Prof. Dr. Ali. Dazu werden alternative Mess- oder Schätzwerte ermittelt, um mögliche Ausfälle einzelner Sensoren auszugleichen. Komplexe Algorithmen erkennen frühzeitig Fehler und passen die Ansteuerung entsprechend an, um eine vollständige Abschaltung zu vermeiden. Diese Weiterentwicklungen sind von großer Bedeutung, da elektrische Antriebssysteme unter anderem zunehmend im Straßenverkehr eingesetzt werden und ein Ausfall schwerwiegende Folgen haben kann.
Die Initiative für dieses Projekt entstand aus langjährigen Forschungsarbeiten im Bereich der sensorlosen Regelung und Diskussionen innerhalb der Forschungsgruppe. Die Zusammenarbeit mit den Projektpartnern basiert auf einer langjährigen Partnerschaft mit den Hauptkooperationspartnern Jopp Holding GmbH und Schneider Electric Automation GmbH. Ein weiterer Industriepartner ist die Sensorless Motor Control Technologies GmbH, eine Ausgründung der THWS. Prof. Dr. Bernhard Müller, Laborleiter für intelligente Steuerungs- und Antriebssysteme an der THWS, hat aufgrund seiner früheren Beschäftigung bei Schneider Electric den Kontakt zu den beiden Ansprechpartnern Jörn Gräwe, Manager R&D Servo Drive Firmware, und Michael Rösch, Director R&D Motion, hergestellt.
Zusammenarbeit mit Schneider Electric
Die Kooperation mit Schneider Electric, einem Elektrotechnik-Konzern aus Frankreich, findet an dessen Standort Marktheidenfeld statt, wo die Entwicklung von Automatisierungslösungen für den Maschinenbau im Fokus steht. Schneider Electric bringt praxisbezogene Anforderungen mit ein und unterstützt bei Prüfstandaufbauten sowie speziellen Messungen im eigenen Labor. Wöchentlich gibt es ein Abstimmungsmeeting mit Schneider Electric, um Ergebnisse zu besprechen, weitere Arbeitsschritte festzulegen und offene Fragen zu klären.
Die THWS und Schneider Electric verbindet bereits eine langjährige Partnerschaft, die sich unter anderem in regelmäßigen Wintersemester-Exkursionen zeigt. Im Rahmen dieser Exkursionen erhalten Studierende aus den technischen Studiengängen der THWS Einblicke in das Labor, das Unternehmen und die aktuellen Trends in der Antriebstechnik. Die Exkursionen bieten den Studierenden die Möglichkeit, erste Kontakte zu Schneider Electric als potenziellem Arbeitgeber zu knüpfen. “Die Exkursion ist mehr als nur eine Werksführung – für uns sind die Studierenden die Zukunft“, betont Michael Rösch. „Wir möchten nicht nur talentierte Mitarbeitende gewinnen, sondern auch ihr Know-how."
Koordination unterschiedlicher Projektanforderungen
Bei einem Forschungsprojekt, an dem mehrere Projektpartner beteiligt sind, ergeben sich zusätzliche Herausforderungen auf wissenschaftlicher, technischer und organisatorischer Ebene. Auf organisatorischer Ebene war es eine anspruchsvolle Aufgabe, die unterschiedlichen Anforderungen der Projektpartner in Einklang zu bringen, die wichtigsten Anwendungsfälle zu identifizieren und Arbeitsschwerpunkte festzulegen. Da das Projekt noch immer in vollem Gange ist, tauchen immer wieder technische Schwierigkeiten auf, die bewältigt werden müssen. Müller betont die erfolgreiche Zusammenarbeit mit Schneider Electric: " Wir arbeiten sowohl auf technischer als auch auf zwischenmenschlicher Ebene eng zusammen, um optimale Lösungen zu finden." Zwischenmenschliche Beziehungen seien entscheidend für den Erfolg einer Zusammenarbeit, unabhängig von der technischen Perfektion, ergänzt Jörn Gräwe. „Selbst eine technisch ausgefeilte Lösung kann scheitern, wenn die beteiligten Parteien nicht effektiv zusammenarbeiten."
Neben den wissenschaftlich-technischen und organisatorischen Herausforderungen stellt sich auch die Frage der Finanzierung für das Forschungsprojekt. Bei Fragen zur Forschung, Innovation, Unternehmensgründung und Drittmitteln können sich die Studierenden der THWS an den Campus Angewandte Forschung (CAF) wenden. Im Rahmen dieses Projekts hat der CAF das Förderprogramm der Bayerischen Forschungsstiftung als eine mögliche Finanzierungsoption empfohlen. Durch die Einreichung und Genehmigung des Antrags wurde es zudem möglich, Sebastian Taege als wissenschaftlichen Mitarbeiter einzustellen. Er betont: "Die Teilnahme an geförderten Projekten steigert unsere Attraktivität als Forschungspartner und entlastet die Unternehmen finanziell. Studierende können wertvolle Erfahrungen sammeln und erste Kontakte zu Industriepartnern knüpfen."
Technischer Fortschritt und regionale Ausbildungsförderung
Die Zusammenarbeit zwischen der THWS und den Projektpartnern spielt eine bedeutende Rolle sowohl in technologischer Hinsicht als auch für die Ausbildung junger Menschen in der Region. Sie ermöglicht den Zugang zu aktuellen Forschungsergebnissen und Technologien. "Als Hightech-Unternehmen sind wir auf starke Forschungspartner angewiesen, um innovative Produkte zu entwickeln“, betont Michael Rösch. Die Zusammenarbeit ermögliche es, gemeinsam an Lösungen zu arbeiten und von den Erkenntnissen der Forschung zu profitieren. Darüber hinaus spielt die Kooperation auch eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung junger Menschen in der Region. "Die Zusammenarbeit stärkt die Kompetenzentwicklung, Fachkräftebasis und Wettbewerbsfähigkeit der Region“, sagt Jörn Gräwe. Junge Menschen hätten hier die Gelegenheit, ihr Potenzial zu entfalten und sich durch Praktika, studentische Projekte und Wissensaustausch auf dem Arbeitsmarkt weiterzuentwickeln.
Das Forschungsprojekt hat das Ziel, neues Wissen zu generieren und sicherzustellen, dass die entwickelten Lösungen in reale Produkte integriert werden können. "Unser Ziel ist es, dass die entwickelten Algorithmen schnell in der Praxis eingesetzt werden können, da sie eng mit der tatsächlichen Technologie verbunden sind", erklärt Prof. Dr. Ali Die Einbindung der Industriepartner gewährleistet, dass die von den Studierenden bearbeiteten Fragestellungen relevant sind und den aktuellen Bedürfnissen der Industrie entsprechen. Ein weiteres Ziel besteht darin, die Ergebnisse des Projekts auf Konferenzen und in Fachzeitschriften zu veröffentlichen. Ein erster Erfolg wurde bereits erzielt, indem ein Artikel über das Projekt in der Fachzeitschrift „IEEE Access" veröffentlicht wurde.
