Abschlussarbeit: Entwicklung eines Simulationsmodells für ein Brennstoffzellen-Demonstratorfahrzeug

Die Fraunhofer-Gesellschaft (www.fraunhofer.de) betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen und ist eine der führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Rund 32 000 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 3,4 Milliarden Euro.

Mit Verabschiedung der nationalen Wasserstoffstrategie im Juni 2020 hat der Bund den politischen Rahmen für die Umsetzung der Energiewende gelegt. Im automobilen Sektor hat sich die Niedertemperatur-Polymer-Elektrolyt-Membran Brennstoffzelle (NT-PEM BZ) als eine geeignete alternative Antriebsform gegenüber Verbrennungsmotoren herauskristallisiert. Um Aussagen über das Betriebs- und Fehlerverhalten der Brennstoffzelle ohne großen experimentellen Aufwand zu erzielen, werden Prozesse der Zelle einzeln und im System in Simulationsmodellen abgebildet.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines vereinfachten Simulationsmodells in Matlab/SIMULINK, welches die grundlegenden Prinzipien der Teilkreisläufe (Anode, Kathode, Kühlung) abbildet, um geeignete Betriebsführungsstrategien hinsichtlich Performance, Verbrauch oder Degradation abzuleiten. Hierfür kann auf bereits vorhandene Mess- bzw. Literaturwerte sowie die erstellten Grundmodelle (Brennstoffzellenstack und Energiemanagement) zurückgegriffen werden. Eine Fehlersimulation von Zustandsgrößen sowie der zu- und abgeführten Medien im Brennstoffzellenstack soll zudem Rückschlüsse auf mögliche kritische Betriebsszenarien für das System erlauben.

Was Sie bei uns tun

Stand der Wissenschaft und Technik (Aufbau und Wirkprinzipien von Brennstoffzellensystemen, Modellierungsansätze, Antriebsstrang, Batterietechnik, etc.),
Analyse und Kopplung vorhandener Grundmodelle in Matlab/SIMULINK,
Erarbeitung eines Regelungskonzeptes für das Brennstoffzellensystem,
Erstellung der Steuerungs- und Regelungsmodelle peripherer Verbraucher in Matlab/SIMULINK,
Validierung der Teilkreisläufe einzeln und im Zusammenspiel mit dem Stackverhalten,
Simulation von Fehlerzuständen und deren Auswirkung auf die Performance,
Dokumentation der Ergebnisse.

Die Abschlussarbeit ist als Einzelarbeit abzugeben. Die Schwerpunkte können in Absprache mit dem Betreuer an den Arbeitsstand bzw. an die notwendigen Schritte individuell angepasst werden.

Was Sie mitbringen

Studierende der Fachrichtungen Mechatronik / Elektrotechnik / Maschinenbau oder einer verwandten Studienrichtung,
Programmierkenntnisse in Matlab/SIMULINK sowie C/ C++ bzw. C#,
Erfahrung in Simulation und Modellbildung von Brennstoffzellensystemen ist von Vorteil,
Offene und neugierige Persönlichkeit mit rascher Auffassungsgabe und eigenständiger Arbeitsweise,
Gute Kommunikations- und Teamfähigkeit,
Sehr gute Deutsch- und gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift.

Was Sie erwarten können

Praxisnähe durch interessante und abwechslungsreiche Projektarbeit in innovativen und dynamischen Teams,
Gute Karrierereferenz als Sprungbrett in verschiedene Karriererichtungen (Universitäten, Industrie, andere Forschungseinrichtungen, …),
Flexible Arbeitszeiten,
Campusnähe.

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

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Fragen zu dieser Position beantwortet Ihnen gern:
Herr M.Eng. / Diplôme d’Ingénieur Rico Löser
Tel.: +49 371 5397-1431

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

www.iwu.fraunhofer.de

Kennziffer: 67276

Stellensegment: Chemical Engineer, Materials Science, Engineering, Science

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