MA – Aufbau und Integration eines autonomen Ladesystems für ein eVTOL UAV
Autonome Luftfahrzeuge (UAV) können beispielsweise für Aufgaben der Logistik oder der Kontrolle und Wartung von verteilten Systemen wie Stromtrassen oder Eisenbahnstrecken eingesetzt werden. Für eine möglichst vielseitige und effiziente Nutzung werden Drohnen eingesetzt, die senkrecht starten und im Vorwärtsflug klassische Auftriebskonzepte nutzen (eVTOL).
Eine der Herausforderungen für einen umfassenden Einsatz von solchen Luftfahrzeugen ist deren Reichweite. Um aus Gewichtsgründen keine zu großen Batterien mitführen zu müssen, soll sich das UAV im Rahmen von Zwischenlandungen autonom wieder aufladen können, um das Einsatzgebiet zu vergrößern. Das Ladesystem muss dabei so gestaltet sein, dass ein zuverlässiger, autonomer Ladebetrieb möglich ist, sich die flugzeugseitig erforderliche Ladevorrichtung aber möglichst wenig auf das Gewicht und die Flugeigenschaften des UAV auswirkt.
Aufbauend auf den Ergebnissen des vorangegangenen Forschungspraktikums soll im Rahmen der Masterarbeit das System insbesondere hinsichtlich der Auslegung des Wechselrichters, einer sekundärseitigen Gewichts- und Komponenteneinsparung und der Integration in das eVTOL weiterentwickelt werden.
Dazu sind folgende Fragestellungen besonders zu untersuchen bzw. zu adressieren:
- Wie kann eine Steuerung/Regelung des Ladevorgangs möglichst gewichtsarm, einfach und effizient umgesetzt werden?
- Wie kann ein zuverlässiger Ladevorgang erreicht werden, insbesondere hinsichtlich Toleranz (Position, Verschmutzung, etc.) in Bezug auf eine automatische Positionierung des eVTOL in seiner Ladestation, hinsichtlich einer Erkennung der Sekundärseite (Nutzungssicherheit) und der Vermeidung von Verlusten im Leerlauf?
- Rechtliche und betriebstechnische Rahmenbedingungen für ein autonomes Ladesystem
Ein Prototyp des Ladesystems ist aufzubauen und anwendungsnah zu erproben.
Bearbeiter: Oliver Grau
Betreuer: Adrian Amler
Für Studienfächer: EEI
Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März