eVTOL

Fehlertoleranz und Zuverlässigkeit für eVTOL Antriebsumrichter

Prof. Dr.-Ing. Marek Galek

Dieses Forschungsprojekt zielt darauf ab, fortschrittliche Antriebsumrichter-Technologien für den Einsatz in elektrischen Vertical Take-Off and Landing (eVTOL) Flugzeugen zu optimieren, um sie als Vorreiter einer umweltschonenden und innovativen urbanen Mobilität zu etablieren. Aufgrund ihrer Fähigkeit, den städtischen Luftverkehr zu revolutionieren, konzentriert sich die Forschungstätigkeit auf die Untersuchung und Optimierung der Antriebssysteme unter den vielen herausfordernden Anforderungen. Gewicht und hohe Leistungsdichte sind in solchen Fluggeräten von ungleich höherer Priorität als im Automobilbereich. Jedoch ist auch die Anforderung an die Zuverlässigkeit und das Verhalten im Fehlerfall stark verschieden. Im Schwebeflug kann beispielsweise der Ausfall einer Antriebseinheit zu katastrophalen Folgen führen. Die Auftretenswahrscheinlichkeit eines solchen katastrophalen Ausfalls muss durch sehr hohe Zuverlässigkeit, aber auch durch Fehlertolerante Systeme minimiert werden. Auch ist die Leistungsaufnahme im Schwebeflug um ein Vielfaches höher als im Vorwärtsflug. Dies erschwert die Optimierung des Leistungsteils für höchste Leistungsdichte.

Das primäre Projektziel verfolgt die Auslegung und Evaluation eines Umrichterkonzepts, das Toleranz gegenüber Einzelfehlern im Antriebssystem aufweist und dennoch sekundär Anforderungen berücksichtigt. Die große Designvarianz aktueller eVTOL Fluggerätkonzepten erschwert allgemeingültige Aussagen über optimales Desgin. Insgesamt soll das zu entwickelnde Umrichterkonzept eine robuste, fehlertolerante Architektur aufweisen, die modernste Technologien in den Bereichen Halbleiter, Thermomanagement und redundante Systemauslegung integriert und somit eine Skalierbarkeit auf eine Vielzahl von eVTOL-Konfigurationen erlaubt. Es wird ein Gleichgewicht zwischen hoher Effizienz, geringem Gewicht, kompromissloser Sicherheit und optimaler Performance angestrebt, um die Anforderungen bezüglich Sicherheit und Leistungsdichte des Marktes für urbane Luftmobilität zu erfüllen.

Projektmitarbeitende:

  • Niklas Krug

Allgemeine Informationen zum Projekt:

  • Laufzeit: 01.10.2022 - 31.12.2024

Projektpartner:

  • ERC Messen Steuern Regeln GmbH