DA253 Schäfers Zusa

Zusammenfassung Diplomarbeit Nr. 253 von Dipl.-Ing. Frank Schäfers:
Planung, Aufbau und Inbetriebnahme eines rechnergesteuerten Messwellenprüfstandes mit anschließender Wirkungsgradbestimmung des Kompressorantriebes einer Brennstoffzelleneinheit

Im Rahmen dieser externen Diplomarbeit im Global Alternative Propulsion Center der Adam Opel AG in Mainz-Kastel wurde ein Messwellenprüfstand geplant, aufgebaut und in Betrieb genommen, mit dem der Wirkungsgrad des Kompressorantriebes einer Brennstoffzelleneinheit bestimmt werden kann.
Die Arbeit begann mit dem Erstellen der Mechanization. Nach der Planung der Anordnung der Komponenten folgte der mechanische Aufbau.
Die Ansteuerung des Prüfstandes läuft rechnergestützt über CAN-Bus. Für den Lastteil und den Prüfteil wurden zwei Bussysteme geplant, was einen Umbau des Prüfstandes erleichtert. Um den Prüfstand im Gefahrenfall gezielt herunterfahren zu können, wurde ein NOT-Aus-System entwickelt. Nach der elektrischen Verdrahtung folgte die Inbetriebnahme des Prüfstandes. Schwerpunkt hierbei war die Konfiguration der beiden UCIOs sowie die Ansteuerung der Antriebe durch den PCANEXPLORER.
Nach Abstellen aller Fehler wurde mit der Wirkungsgradbestimmung begonnen. Leider konnten aufgrund der fortgeschrittenen Zeit die Messungen nicht im geplanten Umfang durchgeführt werden.
Beim Vergleich der Messergebnisse der Wirkungsgradbestimmung des Antriebes mit den Messergebnissen des Herstellers konnte im Arbeitsbereich des Antriebes eine überwiegende Übereinstimmung der Messergebnisse erkannt werden.
Aufgrund der verwendeten Mess-Shunts sind die Messergebnisse im unteren Leistungsbereich ungenau.
Die fehlerhafte Inverter-Software führte dazu, dass eine fest eingestellte Drehzahl bei Belastung nicht gehalten wurde. Somit entsprachen die angefahrenen Messpunkte nicht dem vorgegebene Messraster.
Um die Messungen genauer zu machen, sollten für den unteren Leistungsbereich Mess-Shunts mit kleinerem Messbereich eingebaut werden. Die Verwendung einer neuen Inverter-Software ist zum Einhalten des Messrasters erforderlich.
Nach Abstellen dieser für die ungenauen Messungen verantwortlichen Faktoren verfügt das Global Alternative Propulsion Center der Adam Opel AG über einen Prüfstand, mit dem der Wirkungsgrad des Antriebes, der Asynchronmaschine und des Inverters bestimmt werden kann. Bei Unregelmäßigkeiten des Kompressorantriebes im Fahrbetrieb kann der entsprechende Bereich am Prüfstand angefahren und näher untersucht werden.
Weiterhin ist es möglich, den Prüfstand mit bereits vorhandenen Prüfständen zu koppeln. Dies kann z.B. durch den Einbau eines Kompressors anstelle des zu prüfenden Antriebes geschehen.