Forschung & Projekte

Kein Fortschritt ohne angewandte Forschung. Unsere Studierenden werden regelmäßig in reale Forschungsprojekte einbezogen und können somit schon während ihres Studiums einen wertvollen Beitrag für die Praxis leisten.

Die Kooperation mit der regionalen Industrie ist ein wichtiger Aspekt. In diesem Zusammenhang wurde beispielsweise der Masterstudiengang "Applied Research in Engineering Sciences" ins Leben gerufen. Zentraler Inhalt ist dabei ein konkretes und aktuelles Forschungsprojekt, das von den Studierenden in Zusammenarbeit mit Firmen und Forschungsinstituten bearbeitet wird.

Ausgewählte Projekte der Fakultät:

Eine Übersicht ausgewählter Projekte der Fakultät Elektro- und Informationstechnik:

Laufende Projekte

„Model Based Open Source Development Environment for Automotive Multi-Core Systems“

Dieses europaweite Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Open Source Plattform für eine durchgängige Entwicklungswerkzeugkette, die graphische Editoren, Programmierunterstützung, Simulationswerkzeuge und Konfigurationsmöglichkeiten umfasst. Diese Plattform soll speziell auf die Verwendung von Multi-Core Prozessoren als Zielhardware ausgerichtet sein und das Paradigma der modellbasierten Entwicklung nutzen. Hierzu wird bei der Umsetzung speziell auf das Konzept der Domänen spezifischen Sprachen (DSL) gesetzt. Zur Realisierung werden außerdem sowohl Eigenentwicklungen als auch die vielversprechendsten Ansätze auf dem Markt integriert und zu einer Werkzeugkette verbunden. Schließlich soll auch der Support für die Entwicklung von Produktlinien berücksichtigt werden.

Auf die Automobil Industrie kommen stetig neue Anforderungen zu. So müssen die Fahrzeuge aus Umweltgründen immer sauberer werden und energieeffizientere Motoren entwickelt werden. Ferner müssen wegen des zunehmenden Individualverkehrs die Autos immer sicherer werden, damit die Unfallzahlen gesenkt werden können. Schließlich werden die Forderungen nach Komfort immer größer. Als Folge davon werden weitere Fahrerassistenzfunktionen realisiert und Unterhaltungsfunktionen für die Passagiere eingeführt. All diese Erweiterungen und Verbesserungen führen zu immer komplexer werdenden Systemen und benötigen größere Rechner Leistung.

Viele existierende Werkzeuge lösen zwar einzelne der Probleme, aber eine durchgängige Werkzeugkette steht nicht zur Verfügung. Für wichtige Aspekte wie Produktlinien und Variantenhandling gibt es zwar seit geraumer Zeit entsprechende Ansätze. Diese adressieren aber immer wieder nur einzelne Entwicklungsschritte und arbeiten unabhängig voneinander. Eine durchgängige Werkzeugkette ist nicht verfügbar.

Aus diesem Grund soll im Rahmen des Forschungsprojektes AMALTHEA eine Plattform für die gesamte Werkzeugkette entwickelt werden, die einen Entwicklungsprozess unterstützt, der das Paradigma der modellbasierten Entwicklung nutzt. Diese Plattform soll speziell auf die Verwendung von multi-core Prozessoren als Zielhardware ausgerichtet sein. Die Konformität mit AUTOSAR garantiert, dass die Entwicklungsergebnisse dem aktuell wichtigsten Standard in der Automobilindustrie entsprechen. Das Projektergebnis basiert auf dem Open Source Projekt Eclipse und wird auch wieder unter der Eclipse Public License veröffentlicht. Dieses garantiert, dass das Produkt auch langfristig gewartet wird.

Arbeitsziele

  • Offene, durchgängige und erweiterbare Entwicklungswerkzeug Plattform
  • Visualisierung und grafische Editoren
  • Entwicklungswerkzeuge für Multi-Core Systeme
  • HW-SW Co-Design
  • Produktlinienunterstützung
  • Konfiguration von Automotive Software Systemen
  • Code Generierung für Zielhardware
  • Konformität zu Standards
Projektdauer: 01.07.2016-30.06.2019

Im Rahmen des Projekts stellen die OTH Regensburg, der Technologie Cam­pus Freyung der TH Deggendorf gemeinsam mit der Universität Pilsen ein Ent­scheidungsunterstützungssystem (EUS) zur Verfügung, um grenzüber­schrei­tende technische, betriebliche und infrastrukturelle Entwicklungen zu forcieren und zu initiieren. Das EUS erhöht die Transparenz der kurzfristigen und lang­fristigen Auswirkungen von Entscheidungen in Bezug auf die zukünftige Ener­gie­versorgung. Es ermöglicht zudem die Anpassung bereits bestehen­der (na­tionaler/regionaler) Strategien und die Entwicklung neuer Strategien im Ener­gie­bereich. 

Kooperationspartner: TH Deggendorf, Universität Pilsen
Fördersumme: 270.000 Euro
Fördermittelgeber: Interreg V A-Programm
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl
Projektdauer: 01.01.2017 – 31.12.2020

Das Projekt C/sells basiert auf der Idee, vielfältige Infrastrukturzellen intelligent zu einem Organismus zu verbinden, in dem wirtschaftliche Chancen mit physikalischen Notwendigkeiten und dem Willen zu nachhaltigem Wirtschaften in Einklang gebracht werden. C/sells spannt einen Ost-West Sonnenbogen der Flexibilitäten von Bayern über Hessen nach Baden-Württemberg. Der steigende Anteil erneuerbarer Energien an der Energieversorgung ist eine zentrale energiepolitische Herausforderung der nächsten Jahre, die einen Ausbau von Energieinfrastrukturen erforderlich macht. Das Energienetz soll künftig auf einen flexibleren und strategischen Ansatz abzielen, da wir nicht nur neue Infrastrukturen brauchen, sondern auch ein Netz das stärker integriert, vernetzt und intelligenter ist.

Gesamtverbundkoordinator: Smart Grids Baden-Württemberg GmbH  

Fördersumme: 565.433,00 €

Fördermittelgeber: BMWi – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektleitung:Prof. Dr. Oliver Brückl

Das DiMA Projekt wurde im SS 2014 gestartet. Das Ziel des DiMA
Projektes ist es ein Software-Werkzeug zu entwickeln mit dem
man auf einfache Weise Kunstwerke aus Foto- und Videodaten
entstehen lassen kann, auch wenn keine fortgeschrittenen
Kenntnisse über künstlerische Techniken vorhanden sind. So
lassen sich beispielsweise eigene Urlaubsvideos zu Kunstwerken
verarbeiten.

Das Digital Magic Art Tool (DiMAT) soll interaktives Vergnügen bereiten und dabei gleichzeitig: 

  • die Kreativität und Fantasie förden,
  • das Interesse an sozialen Kontakten beleben oder wecken, z.B. durch Galleriebesuche, Kunstforen, Vereine, Kunstprotale im Internet,
  • ein starker Motivator für Fotografie z.B. der Natur, Landschaften, Tiere, Pflanzen, etc.

Die Voteile der neuartigen Kunstmethode sind:

  • keine lange und aufwendige Einarbeitungszeit notwendig,
  • keine zusätzliche Inrastruktur erforderlich, da der eigene PC und Kamera ausreichen um eigene Foto- und Videodaten zuverarbeiten,
  • keine tiefgreifende Kenntnisse in der digitalen Bildbearbeitung und künstlerischen Techniken erforderlich,
  • Es lassen viele Stilarten der Bildkunst realisieren: Aquarell, Öl, Fotokunst, Stillleben, Abstrakt, etc

Das DiMA-Tool soll im Rahmen von Bachelor- und
Masterarbeiten entwickelt werden.

Referenz:

* Austellung und Präsentation der DiMA - Methode auf dem Bayerischen Patentkongress 2014, Europasaal, München.

* Austellung und Präsentation der DiMA - Methode auf dem 5th Automated Mobility Symposium, AMASE 2014, Erlangen

Links:

DiMA by DJKpf
www.deviantart.com/?q=djkpf
www.fotocommunity.de/fotograf/djkpf/2054143
www.flickr.com/photos/123356931@N02/

DiMA by Schickhuber

www.digitalmagicart.de

In einer 1999 begonnenen Forschungsarbeit wird das Verhalten von Saiten, Tonabnehmern, Röhren-Verstärkern, Lautsprechern sowie kompletten Elektrogitarren untersucht.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Manfred Zollner

Einführung einer neuartigen mechatronischen Plattform auf der Basis magnetoaktiver Polymere für biomedizinische und industrielle Anwendungen.

EMMAUS ist das Nachfolgeprojekt zu dem bereits laufenden MagElan-Verbundprojekt. Wie das Vorgängerprojekt wird es durch die Mechatronic Research Unit und das Sensorik Labor durchgeführt.

Das Projekt EMMAUS basiert auf Verbundwerkstoffen, die aus einer Polymermatrix bestehen, in welche magnetisierbare Teilchen eingebettet sind. Durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes können ihre mechanischen Eigenschaften schnell und reversibel verändert werden. Diese Polymere bezeichnen wir als magnetoaktive Polymere (MAP).

Ein exakt steuerbares Elastizitätsmodul, gigantisches Verformungsverhalten, nicht-homogene Verformung und schnelle Antwort auf das Magnetfeld eröffnen neue Möglichkeiten für verschiedene Anwendungen. Im Bereich industrieller Anwendungen wird weltweit insbesondere in den folgenden Richtungen intensiv geforscht:

  • Adaptive Schwingungsdämpfung
  • Steuerbare Dichtungen und Ventile
  • Alternative Antriebskonzepte (ähnlich zu den künstlichen Muskeln) und Aktoren.

Für die statischen und dynamischen Untersuchungen des MAPs sollen Magnetkreise, aus weichmagnetischen Materialien und Permanentmagneten aufgebaut werden.

Das Ziel des Projektes ist es, eine mechatronische Plattform zur Anwendung des MAP anhand ausgewählter Anwendungsbeispiele zu etablieren.

Seit Dezember 2010 werden in Kooperation mit Ingenieure ohne Grenzen e.V. und GREENSTEP e.V.  Projektarbeiten ausgeführt, die zur Unterstützung des Aufbaus einer Produktionsschule mit praxisnaher Ausbildung dienen. Hierbei handelt es sich um den Aufbau einer Turbine mit Generator und Elektronik für Kleinstwasserkraftanlagen.

Mit großer Begeisterung arbeiten Studierende der OTH Regensburg an der Umsetzung  der Kleinstwasserkraftanlage vom Entwurf bis zu den Dauertests und können somit ihre erworbenen theoretischen Kenntnisse in die Praxis umsetzen.


In der erneuerbaren Energieschule sollen Schüler eine 2 bis 3-jährige Ausbildung nach Vorbild des deutschen Berufsschulsystems und frühzeitig einen Einblick in Produktion, Vertrieb, Installation und Wartung von technischen Produkten erhalten. Die Schule strebt die Produktion und den Vertrieb von 200 Kleinstwasserkraftanlagen pro Jahr sowie von 50 Solarthermieanlagen an.

Das Projekt trägt den Namen „ Water is Light (WIL)“ und wird als TV Beitrag auf dem 17. Internationalen Anwenderforum Kleinwasserkraftwerke in Kempten im Herbst 2014 präsentiert.

Ansprechpartner an der OTH Regensburg: Gerald Schickhuber
Ansprechpartner bei Ingenieure ohne Grenzen e. V.: Stefan Krebs

Link zum TV Beitrag:
www.sat1bayern.de/news/20140422/oberpfaelzer-wasserturbinen-fuer-kamerun/

Link zur Regionalgruppe bei Ingenieure ohne Grenzen e.V.

 https://www.ingenieure-ohne-grenzen.org/de/projekte/deu-iog04

Referenzen

  • 17. Internationalen Anwenderforum Kleinwasserkraftwerke in Kempten:Stefan Krebs, Stefan Herold, Gerald Schickhuber, Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut e.V. (OTTI), „WIL 250 - Selbstbau-Kleinstwasserkraftwerk für Entwicklungsländer“, Kempten, September 2014
  • Ausstellung auf der Fachmesse RENEXPO Austria, November 2014

Experimentelle Verbesserung des Lernens von Software Engineering

Die Komplexität von Software Systemen sowie interdisziplinäres Denken und Handeln in der Arbeitswelt stellen die hochschulische Ausbildung von Software Engineering vor große Herausforderungen. Von den AbsolventInnen werden neben Fachwissen zusätzlich soziale, methodische und personale Kompetenzen verlangt.

Im Verbundprojekt EVELIN wird speziell für Software Engineering eine Kompetenzschablone angefertigt, aus der fachspezifische Kompetenzprofile entstehen, die als Basis für die Entwicklung neuer Lehr- und Lernarrangements dienen. Diese Lehr- und Lernarrangements werden in bestimmten Lehrveranstaltungen erprobt und mittels qualitativer, quantitativer sowie beobachtender Instrumente evaluiert.

Neben der Aneignung von fachlichen und überfachlichen Kompetenzen soll der Transfer von Theorie und Praxis sowie das lebenslange Lernen gefördert werden.

Im Projekt EVELIn kooperieren die Hochschulen Aschaffenburg, Coburg, Kempten, Landshut, Neu-Ulm, und Regensburg. Es wird im Rahmen des Qualiätpakets Lehre durch das Bundesministerium für Bidlung und Forschung (BMBF) gefördert.

Arbeitsziele:

  • Verbesserung des Lehrens und Lernens von Software Engineering
  • Entwicklung von fachlich und überfachlichen Kompetenzen und Fertigkeiten der Studierenden
  • Entwicklung von fachspezifischen Kompetenzprofilen
  • Zusammenstellung von geeigneten, fachlichen und didaktisch fundierten Lehr- und Lernarrangements
  • Wissenschaftliche Bewertung und Vergleich von neuen didaktischen Lehr- und Lernmethoden
  • Befähigung der Studierenden zum lebenslangen und selbstbestimmten Lernen
  • Steigerund der Zufriedenheit der Lehrenden und Lernenden im Bereich Software Engineering
  • Hochschulübergreifende disziplinäre und interdisziplinäre Zusammenarbeit
Projektdauer: 01.01.2017 – 31.12.2020
Das Kompetenzzentrum für Kraft-Wärme-Kopplung der OTH Amberg-Weiden bündelt seit 2012 die Forschungsaktivitäten und das Know-how der Fakultät für Maschinenbau/Umwelttechnik und ihrer Partner im Bereich der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). Betrachtet wird die gesamte Anwendungsbreite der KWK, von Privathaushalten über kommunale Einsatzbereiche bis hin zur Industrie.

Übergeordnetes Ziel der Forschungsarbeiten im Forschungsverbund ist die Erweiterung des Einsatzspektrums und die Flexibilisierung der Kraft-Wärme-Kopplung in allen Bereichen, angefangen von der Verbreiterung der nutzbaren Brennstoffbasis durch Sonderbrennstoffe über exergetisch hochwertige Wär­me­nut­zungen (Dampf, Abwärmeverstromung, …) oder die Kälteerzeugung, bis hin zur Erbringung von Systemdienstleistungen im elektrischen Netz und die digitale Vernetzung in kommunalen und industriellen Energieversorgungs­sys­te­men.

Nachdem in der ersten Förderphase der methodische Schwerpunkt auf der Entwicklung der Prüfstandsinfrastruktur und der experimentellen Messmetho­den lag, sollen nun in der zweiten Phase verstärkt computer­ge­stütz­te Ent­wick­lungsmethoden eingesetzt und weiterentwickelt werden. Das Ziel der For­schungs­arbeiten der OTH Regensburg ist es, die möglichen System­dienst­leis­tun­gen von KWK-Anlagen hinsichtlich ihres technischen und wirt­schaft­li­chen Nutzens bewerten zu können. Dies soll auf Basis eines weiter­ent­wickelten NS-/­MS-Netzmodells erreicht werden. Über bestimmte Charakteristiken, z. B. Ein­fluss der „Wärme-/Strom-Kopplung“ im betrachteten Versorgungsgebiet, kann das Potenzial der KWK-Anlagen nicht nur standortscharf, sondern in einer deutschlandweiten Simulation tages- und jahreszeitabhängig analysiert werden.
Kooperationspartner: OTH Amberg-Weiden
Fördersumme: 529.000 Euro
Fördermittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Bildung und Kultus, Wissenschaft und Kunst
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl

Untersuchung der Potentiale und Entwicklung eines Optimierungsmodells für Biogasanlagen im Kontext des zukünftigen Stromsystems (OPTIBIOSY)

Im Projekt OPTIBIOSY werden die Potentiale von Biogasanlagen im künftigen Stromsystem untersucht und herausgearbeitet welche Systemdienstleistungen unter welchen technischen Voraussetzungen angeboten werden können. Die Analysen werden hinsichtlich der Auslegung der Motoren-, Verfahrens- und Anlagentechnik sowie der Eigenschaften des Netzes durchgeführt. Im Ergebnis soll ein Optimierungsmodell entstehen, dass die optimale Betriebsweise und die notwendige Auslegung für verschiedene Biogasanlagentypen ermittelt.

Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.

Kooperationspartner: OTH Amberg-Weiden, Institut für Energietechnik IfE GmbH

Förderinstrument: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

Projektlaufzeit: 01.09.2018 – 31.08.2021

Projektsumme OTH Regensburg: 429.062,92 €

Gefördert durch die Europäische Kommission (RP7 KMU) hat sich "PV Servitor" zum Ziel gesetzt, die Ausbeute von Photovoltaikanlagen in Europa zu verbessern. Dies wird durch die effiziente Reinigung mit Hilfe von Servicerobotern realisiert. Dadurch sollen sich die Stromkosten langfristig um etwa 5% reduzieren.

Die ersten Prototypen wurden bereits entwickelt und patentiert. Derzeit werden Tests durchgeführt und ausführlichere Evaluationen von unserem Forschungspartner, der Universität Bern, erstellt.

Weitere Informationen zu PV Servitor

Safe and Green Road Vehicles

Transnationale Kooperation zwischen regionalen europäischen Clustern mit  Schwerpunkt Forschung mit einer Laufzeit von November 2011 bis Oktober 2014; Projektpartner sind: Göteborg /West Schweden, Paris /Normandie, Regensburg /Ostbayern, Turin /Piemont, Warschau.

Die einzelnen Partner sind in einer „Triple Helix Struktur“ (Beteiligung von Wissenschaft, Wirtschaft und Politik/Verwaltung als wesentliche Akteure) organisiert.

Schwerpunkte des Projekts sind Safety (Sicherheit für Fahrer, Insassen und andere Verkehrsteilnehmer), Greening (z.B. E-Mobilität) und Usability. Ein Schwerpunkt für Regensburg ist vor allem E-Mobilität.

Ziele sind auf europäischer Ebene gemeinsame Themen und Kooperationsprojekte mit SAGE Partnern; auf regionaler Ebene das Entwickeln und Stärken der regionalen Clusterstruktur und international den Cluster Regensburg zu platzieren und etablieren.

Weitere Informationen

"Entwicklung von Scheduling Verfahren und Kommunikationsmechanismen für Sicherheitskritische Multicore Echtzeit-Systeme, sowie Verfahren zur Analyse und Bewertung deren Echtzeitanforderungen"

Dieses Forschungsprojekt beschäftigt sich mit Mechanismen zur Verteilung der Software auf den Kernen von Multicore Prozessoren (dem sog. Scheduling), sowie Verfahren zur Analyse und Bewertung hinsichtlich Echtzeiteigenschaften und der Dependability (Safety, Reliability, Availability, Maintainability) dieser Systeme.

Die Funktionen von Eingebetteten Systemen werden immer intelligenter, erleichtern dadurch das tägliche Leben und ermöglichen somit eine sicherere Umwelt. Die Realisierung der Funktionalität erfolgt zum größten Teil in Software, welche bislang auf Singlecore Prozessoren ausgeführt wird. Das Problem an Singlecore Lösungen und Systemen mit mehreren Prozessoren ist, dass bisherige Konzepte zur Leistungssteigerung, wie die Erhöhung der Taktrate, in vielen Bereichen bereits nicht mehr angewandt werden können. Eine mögliche Lösung ist der Umstieg auf Multicore Systeme, welcher aktuell erfolgt.

Die effiziente und sichere Nutzung von Multicore Systemen stellt daher einen unabdingbaren Innovationsfaktor dar, um die Rechenleistung entsprechend der steigenden Funktionalitätsanforderungen bedienen zu können. Des Weiteren können durch Multicore Systeme erhebliche Kosten eingespart werden.

Dies liegt zum einen an der Möglichkeit der Zusammenführung von Steuergeräten aufgrund der erhöhten Rechenleistung und zum anderen an der niedrigeren Taktrate, wodurch Kühlmechanismen eingespart werden können.

Arbeitsziele

  • Temporale Robustheit (Klassifizierung von Scheduling Algorithmen entsprechend der ASIL-Klassen, Untersuchung von temporalen Fehlern und Störungen)
  • Quantitative Robustheitsbetrachtung von Dynamischen Multicore Scheduling Algorithmen
  • Modellierung von Signalketten und robuste und effiziente Signalkommunikation (bezüglich temporaler Qualität und Datenkonsistenz) zwischen nebenläufigen Prozessen
  • Untersuchung von Echtzeit-Kommunikationsmechanismen auf temporale Robustheit
  • Erstellung eines vollgraphischen On-Line Echtzeitsystem Modell-Editors
  • Entwicklung eines Visualisierungs-Framework für Ereignisverläufe und Metriken in Echtzeitsystemen
  • Trace-basierte Echtzeitsystem-Model-Rekonstruktion
  • Transformation von Architekturbeschreibungssprachen
  • Parallelisierung einer Ereignisorientierten Simulation
  • Automotive Powertrain Multicore Prototyp zur statischen und dynamischen Allokation von Software auf Multicore-Systeme
  • Standardisierte Architekturbeschreibung unter Verwendung von AUTOSAR und Evaluierung der Partitionierung und Verteilung der Softwarefragment

Safe Oriented Programming of Software-Intensive Embedded Systems – A Safely Embedded Software Approach

Dieses Forschungsvorhaben will einen Beitrag dazu leisten, die Fehlertoleranz und Zuverlässigkeit von Software-intensiven Systemen zu erhöhen. Dabei liegt zunächst der Fokus bei den Embedded Systemen. Grundsätzlich werden sich die Ergebnisse auch auf Industrie-PCs übertragen lassen.

Aus dem non-funktionalen Requirement Safety leiten sich Anforderungen an die Programmierung, die verwendeten Datenstrukturen und die darauf operierenden Algorithmen, sowie sichere und trotzdem performante Floating-Point-Bibliotheken ab.  In diesem Forschungsprojekt soll eine tiefergehende Forschung für die sichere Programmierung in den Programmier-sprachen C und C++ erfolgen. Auch sollen sichere Design Pattern beschrieben werden. Zusätzlich werden anwendungsnahe Konzepte zur sicheren Programmierung Software-intensiver Systeme formuliert, exemplarisch angewandt und mittels Fault-Injectionstrategien (Einspeisung zufälliger und systematischer Fehler) validiert werden. Die Fault-Injection soll dabei auf einer Ziel-Plattform erfolgen.
 
Arbeitsziele

  • Darlegung des Standes der Wissenschaft/Stand der Technik der Software-Codierungsverfahren
  • Studie zur Analyse des Safe Object Oriented Programming Paradigm
  • Studie zur Analyse des Safe Object Oriented Programming Paradigm
  • Entwicklung eines Fehlermodells
  • Ableitung von Markov Modellen
  • Bestimmung sicherheits-relevanter Metriken (z.B. MTTF, PFD, SFF, …)
  • Code-Metriken (Performance: Laufzeit, Resourcenverbrauch: RAM und ROM)
  • Safe Design Pattern – An adoption of the Safe Object Oriented Programming Paradigm
  • Validation des Safe Object Oriented Programming Paradigm auf einer Zielplattform (Standard Controller mit Fault Injection per JTAG oder Incircuit-Emulator oder FPGA mit IP-Core Prozessormodell)
  • Machbarkeitsstudie zu Code Generator for Safe Object Oriented Programming in C++
  • Evaluation der aufgestellten Konzepte mit den Anforderungen eines Automotive Embedded Systems (iNTENCE Automotive GmbH) und Mobiler Roboter Systeme (Manu Systems AG)

Safety of System and Software in E-Mobility

Mit der Entwicklung und der Einführung von elektrischen Antrieben in der Automobiltechnik sind insbesondere auf dem Gebiet der Produktsicherheit neue Herausforderungen zu bewältigen.

Dabei stehen zwei Aspekte im Vordergrund:

  • Tiefere architektonische Strukturierung und Partitionierung der sicherheitskritischen Funktionen durch Dezentralisierung
  • Im Vergleich mit herkömmlichen Antrieben neue und differenziertere Schutzziele (Batterie, Hochspannung,…)

Das Forschungsprojekt zielt mitunter auf die intensive Erforschung innovativer eingebetteter Systeme, und zwar speziell auf die Fahrzeugbussysteme in zukünftigen elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Es wird erwartet, dass zukünftige Fahrzeuge eine Konvergenz von Computer- und Fahrzeugarchitektur zeigen, mit vielen Mechatroniksystemen, die durch geeignete Hardware, Software und Algorithmen eine Vielzahl von selbstkonfigurierenden und selbstadaptierenden Funktionen aufweisen werden. Der Elektroantrieb wird eine Vielzahl von Steuermöglichkeiten haben; Sensoren, Aktuatoren, Signalverarbeitung und die Mikrocontrollersteuerung werden in einem eingebetteten System miteinander vernetzt sein.

Gleichzeitig wird der Ansatz verfolgt, durch eine intelligente architektonische Verteilung von Überwachungsstrategien Prozessoren für die Überwachung in den einzelnen Steuergeräten einzusparen, somit weiterführende Kostenpotentiale zu erschließen und gleichzeitig Gewicht, Größe und Verlustleistungen der Steuergeräte zu reduzieren.

Ein Schwerpunkt im Bereich der der Elektromobilität ist dabei das Themenfeld Monitoring und Sicherheit.
 
Arbeitsziele

  • Analyse der Anforderungen für die neue Generation von reinen E-Fahrzeugen im Vergleich zu den früheren Anforderungen für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren und den darauf aufgebauten Lösungen für Hybrid.
  • Eine Reduktion der Anzahl von Teilsystemen und einer Optimierung der daraus abgeleiteten Anforderungen an die Signalströme ist oberstes Ziel.
  • Insbesondere wird hier erarbeitet, welche neuen Anforderungen an die Signaleigenschaften / Bussysteme nötig sind. Dies beinhaltet auch die Analyse, welche energiesparenden Betriebsmodi möglich sind und welche Anforderungen daraus abgeleitet werden.
  • Analyse der Anforderungen an zentrale und dezentrale Sicherheitsarchitekturen für die jeweiligen Teilsysteme.
  • Erstellung der Funktionskonzepte einschließlich der Sicherheitsstrukturen, der Ableitung der Designspezifikationen sowie der Implementierung der Softwareumfänge.
  • Umsetzung der SW Erstellung nach den Richtlinien der neuen ISO 26262 Vorschrift für sicherheitskritische Systeme.
  • Definition von flexiblen und effektiven Architekturmodellen mit Auswahl der optimalen Struktur für verschiedene Antriebskonzepte, AUTOSAR und ISO 26262 konform.
  • Erarbeitung für die Sicherheits- und Monitoring-Funktionen für die E-Maschine als auch für das Laden der Batterie.
  • Überprüfung der erzeugten SW Lösungen in Teilsystemen (HIL) nach den definierten Testfällen
  • Teilsystemvalidierung an Prüfaufbauten mit erweitertem Systemverbund
Projektdauer: 01.05.2017 – 30.04.2020
Es soll geklärt werden, welche chemisch-physikalischen und technologischen Eigenschaften von alternativen Isolierflüssigkeiten (MIDEL-Öl, FR3 etc.) beim Transformatorenbau relevant und nachhaltig sind. Ein grundlegendes Ver­ständ­nis der thermischen und dielektrischen Eigenschaften und die Früher­ken­nung von Zersetzungsprodukten helfen gefährliche Trafo-Ausfälle und Brandlasten zu vermeiden.
Die Stellen an der Wicklung bzw. Verschaltung, die eine Gefahr darstellen, müssen neu entworfen werden, damit eine mögliche Teilentladung im Aktivteil vermieden werden kann. Dies verlängert auch die Lebensdauer des Transfor­ma­tors, was unter den Aspekten der Nachhaltigkeit und des Ressourcen­ver­brauches eine langfristig positive Wirkung für die Umwelt erzielt.
Kooperationspartner: OTH Amberg-Weiden, Westböhmische Universität (UWB) Pilsen, Tschechische Technische Universität (CVUT) Prag, Europa­region Donau-Moldau - Regionale Kontakt- und Koordinierungsstelle Oberpfalz (Regensburg), Starkstrom Gerätebau GmbH (Regensburg)
Fördersumme: 93.700 Euro
Fördermittelgeber: Bayerisches Staatsministerium für Finanzen, Landesentwicklung und Heimat / Bayerisch-Tschechische Hochschulagentur
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Oliver Brückl

Abgeschlossene Projekte

Tastwerte enthalten Informationen über die Größenordnung, Verteilung und Lage von Kräften. Sie beinhalten außerdem Aussagen über die Berührungsfläche und die Druckverteilung über selbige. Mit Widerstandstastsensoren lassen sich Veränderungen im elektrischen Widerstand mit Hilfe eines Bauelements aus elektrisch leitendem Schaum messen.

Es wurde ein Tastsensorsystem entwickelt, das in der Lage ist, in der Nähe von konstanter Beschleunigung zu messen. Die Tastsensoren sind jeweils auf den beiden Oberflächen eines Zwei-Finger-Greifers sowie auf allen vier Seiten und den Fingerspitzen des mobilen Roboters "Athene" befestigt. Außerdem wurde ein Prognosemodell entwickelt, welches auf einfachen Verfahren basiert, die für die Verwendung in realen Greifoptimierungsanwendungen angepasst wurden.

Darüber hinaus würde ein neuartiges und schnelles Framework für Kontakterkennung vorgestellt und mathematisch bewiesen. Dieses Verfahren namens "Eigenwert Kurven Analyse" basiert auf der Eigenwert Kurve einer dreidimensional verformten Oberfläche nach Quadric Parametern und wurde zur genauen Bestimmung der Toleranz und Klassifizierungsschwellwerte eingeführt und angepasst.

Die Mechatronics Research Unit (MRU) möchte ihre Kompetenz auf dem Gebiet der autonomen mobilen Roboter (AMR) ausbauen. Es sollen Sensor, Aktor und Regelungssysteme im Verbund getestet und evaluiert werden. Im Rahmen einer Diplomarbeit solle eine modular erweiterbare AMR-Plattform konzipiert und entwickelt werden.

Entwicklung eines Dosimeters zur schnellen in-vivo-Bestimmung der Strahlenbelastung

Projektbeschreibung:

Im Rahmen des Projektes RADICALS (Radiation Dosimetery using in-vivo Calcium L-Band-Spectrometry) wird ein tragbares Gerät entwickelt, welches ermöglicht, die Strahlenbelastung eines Menschen am lebenden Objekt rückwirkend zu ermitteln. Bisher war es nur möglich, über Vergleichskonstruktion oder durch Radikalbestimmung am gezogenen Zahn die Strahlendosis zu bestimmen.

Das linke Bild zeigt das große konventionelle System mit herkömmlichen Elektro-Magneten und X-Band Mikrowellen. Im rechten Bild ist das erste RADICALS-Ergebnis dargestellt. Hier geht es um wesentlich kleineren Messkopf mit NdBFe Dauermagneten und L-Band Mikrowellen.

Aufbau eines Stirlingmotor Prototypen basierend auf einem neuartigen Funktionskonzept

Projektbeschreibung:

Der Stirlingmotor ist von allen bekannten Wärmekraftmaschinen das flexibelste, aber wohl auch das am wenigsten entwickelte Konzept. Aufgrund einiger konstruktiver Probleme blieb das Motorkonzept lange Zeit unbeachtet, doch heute verfügt die moderne Technik über die richtigen Materialien und Bearbeitungsmöglichkeiten um den Stirlingmotor erneut aufleben zu lassen.

Stirlingmotoren können jede beliebige Art von Wärme in mechanische Arbeit umwandeln, da dieser Motor sein Arbeitsmedium (meistens gasförmig) nicht wechselt. Das im Motor eingeschlossene Medium wird von außen mittels einer beliebigen Wärmequelle an einem Ende eines Zylinders erhitzt, am anderen Ende des Zylinders gekühlt. Wird das Medium nun durch einen Kolben (Verdrängerkolben) zyklisch in den beiden Enden des Zylinders verschoben, expandiert und komprimiert dieses entsprechend. Die daraus resultierenden Druckveränderungen werden über einen zweiten Kolben (Arbeitskolben) in Volumenänderungen und damit in Arbeit umgewandelt. Beide Kolben sind um 90 Grad phasenversetzt mit einer Kurbelwelle verbunden.

Basierend auf einer Erfindung zur diskontinuierlichen Verdrängerkolbensteuerung wurde ein Prototyp gebaut um die technische Umsetzbarkeit zu prüfen. Im Rahmen dieses Projektes sollen weitere folgen, um dieses neue Funktionsprinzip anhand verschiedener Konfigurationen weiter zu erforschen und zu entwickeln. Dabei sollen verschiedene Ansätze der mechanischen Ausführung erprobt werden sowie Leistungs- und Langzeittests durchgeführt werden.

Seit mehreren Jahren gibt es - in Zusammenarbeit mit dem nationalen Biotechnologie-Cluster "BioRegio" - in Regensburg ein Zentrum für Biotechnologie.

Das Mechatronic Research Unit der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg ist mit vielen Projekten beteiligt und hat beispielsweise ein Kontrollsystem für Fluoreszenz Beleuchtungsquellen demonstriert. Viele Projekte werden auch in Zusammenarbeit mit der Industrie im Bereich Biofluoreszenz-Applikationen durchgeführt.

Es wurde ein elektrostatischer Mikrogreifer entwickelt. Der neuesten Technologie entsprechend hat dieser einen Durchmesser von weniger als 1 mm und ermöglicht durch sein spezielles Design eine genaue Objektpositionierung. Ein Patent mit dem Namen "Electroadhesive Robotic Micro-Gripper" ist bereits unter der Nummer GB9921403.3 eingetragen.

Entwicklung eines Systems zur navigierten und robotergestützten Frakturfixation (REPOROBO)

Projektbeschreibung:

Ziel des vorhabens ist die notwendige Knochenfixation bei Frakturen von Röhrenknochen navigiert und robotergestützt durchzuführen. Dabei soll ausgehend von einem dreidimensionalen Voxelbild der Fraktur, das durch eine CT-Aufnahme erstellt wird, eine Operationsplanung- und simulation durchgeführt werden.

Die jeweilige Lage der Knochenstücke zueinander kann durch ein Navigationssystem aus dem CT-Modell in Echtzeit am Bildschirm beobachtet werden. Die anschließende Knochenfragmentfixation mit einem intramedullrem Implantat erfolgt minimal invasiv, navigiert und robotergestützt mit eventuell notwendigen einzelnen Kontrolldurchleuchtungen. Die Einbringung der Verriegelungsschraube erfolgt ebenfalls robotergestützt und navigiert. Der Nutzen dieser Methode liegt in einer geringen mechanischen Schädigung des Gewebes rund um die Fraktur und vor allem in einer genaueren Reposition des Knochens.

Projektphasen:

  • Anfangsphase: Wahl eines geeigneten Roboters
  • Robotergestützte Reposition: Entwicklung und Test der Greifer
  • Weitere Forschung: Schnittstellenentwicklung zu Bildgebung und Navigation

Entwicklung eines haptischen Sensor-Aktorsystems für die virtuelle Realität

Projektbeschreibung:

In der Darstellung haptischer Reize besteht ein starkes Defizit. Dabei sind haptische Reize aus der realen Welt nicht wegzudenken und wichtig für die Kommunikation Mensch/Mensch und gerade auch Mensch/Maschine. Daher sind viele Anwendungen eines haptischen Sensor-Aktor-Systems in den Bereichen Medizintechnik, Automatisierung und Kommunikation denkbar.

Für die Entwicklung eines derartigen Systems sind wesentliche technologische Voraussetzungen schon erfüllt. Mit der Ultraschallelastographie können Gewebekonsistenzen ortsaufgelöst detektiert werden. Auf der anderen Seite existieren bereits elektro- und magnetorheologische Materialien, deren Konsistenz durch elektrische bzw. magnetische Felder reversibel gesteuert werden kann. Basierend auf diesen Technologien soll im Rahmen dieses Projektes ein System entwickelt werden, bestehend aus einem Sensor- und Aktorsystem.

Aufgabe der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg ist die Entwicklung einer geeignetet Schnittstelle zwischen den vom Sensor gelieferten Daten und den einzelnen kleinen Zellen des Aktorsystems.