Universeller Powermanager der Zukunft mit integrierter Schutzfunktion, Energiespeicherung und Health Monitoring „UniPower“

Overview

In dem Forschungsvorhaben UniPower soll ein universelles Powermanagementsystem für Flugzeuge entwickelt werden. Das System soll eine All-In-One Lösung darstellen, mit dem vorrangigen Ziel einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen. Die damit verbundene Treibstoffeinsparung reduziert sowohl Betriebskosten als auch Schadstoffemissionen. Das Vorhaben orientiert sich an der Entwicklungsrichtlinie für Luftfahrtkomponenten gem. RTCA DO-254. Das Power-Management-System stellt mit innovativer Leistungselektronik für HVDC-Quellen und DC- & AC-Lasten sicher, dass während des Betriebs Überlastfälle verhindert, elektrische Leistung intelligent verteilt und Energieflüsse optimiert werden. Integrierte Schutzmaßnahmen wie Electronic Circuit Breaker mit Sicherungsfunktion (ECB), Berührungsschutz (GFI) oder Lichtbogenerkennung (Arc-Fault-Detection) sichern das System. Bei letzterem wird der Strom- und Spannungsverlauf analysiert und ggfs. der Stromkreis bei Lichtbögen typischen Signaturen unterbrochen. Derartige Verfahren sind bereits u.a. in der Photovoltaik etabliert, jedoch nicht in der Luftfahrt. Das Energiespeicher-System mit bidirektionalem DC/DC-Wandler und Lademanagement dient als lokaler Backup-Speicher, um kurzfristige Spannungseinbrüche abfangen zu können. Es sollte ein möglichst niedriges Gewicht, geringes Bauvolumen / Kosten und hohe Zyklenfestigkeiten aufweisen. Ferner sind Sicherheitsaspekte (Explosionsgefahr, …) wichtige Entscheidungskriterien für das Speichermedium. Im Hinblick auf prädiktive Instandhaltung soll ein Health-Monitoring implementiert werden. Für die zukünftige Systemzustandsprognose sollen effiziente Methoden der Datenerfassung, -speicherung und -auswertung von Betriebszuständen entwickelt werden, um diese einer höheren Instanz zur Verfügung zu stellen.