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Fahrzeugtechnik

weitere Buchkapitel

Chapter 3. Zielunternehmen als Portfolio

Das Institut für angewandtes Wirtschaftsrecht an der NORDAKADEMIE Hochschule der Wirtschaft in Hamburg betreibt eine der größten M&A-Datenbanken für den DACH-Raum. Zudem hat eine Bertelsmann-Studie aus dem Jahr 2018 einige Daten hierzu analysiert (Jungbluth 2018). In Verbindung mit den Meldungen im Bundesanzeiger ist es damit möglich, insgesamt 227 Transaktionen mit chinesischer Beteiligung in Deutschland in den letzten zehn Jahren zu analysieren.

Marion Schmidt, Thomas Knie

Kapitel 1. Verarbeitung von Kunststoffen zu Bauteilen

Kap. 1 „Verarbeitung von Kunststoffen zu Bauteilen“ wurde von Helmut Schüle federführend überarbeitet und deutlich erweitert. Es beginnt mit den Polymerpulvern, der Aufbereitung und Zusatzstoffen unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitung. Standard-Spritzgießen einschließlich Werkzeuge und Konstruktionsregeln folgen. Des Weiteren werden verschiedene Sonder-Spritzgießverfahren einschließlich der Maschinentechnik und deren Trends behandelt. Extrudieren schließt sich in analoger Abfolge an, gefolgt von Kalandrieren, Schäumen und einem Kapitel über Polyurethane. Neu hinzugefügt hat Rüdiger Bräuning das Kapitel zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen. Die verstreuten Teilthemen der ersten Auflage sind hier zusammengefasst und um die Reparatur von Faserverbundwerkstoffen (Heike Sommer) erweitert worden. Ähnlich Kap. 3 „Werkstoffe“ folgt die Verarbeitung von thermoplastischen Elastomeren und Elastomeren. Das Beispiel Reifen wird vertieft. Es folgen Verarbeitungseinflüsse auf Bauteileigenschaften. Verarbeitungsfehler, Thermoformen, Rapid Prototyping und Spritzguss-Simulation beenden Kap. 1.

Helmut Schüle, Peter Eyerer

Kapitel 7. „Verkehrswende“ oder ein Paradigmenwechsel zu einer neuen Mobilitätskultur

In diesem Kapitel wird deutlich, dass eine Mobilitätswende nur durch das Zusammenwirken von kleinteiligen räumlichen Maßnahmen, Verhaltensänderungen und anderen Antriebs- und Nutzungskonzepten von Automobilen möglich wird. Wir können weniger Kilometer zurücklegen und dabei gibt es in vieler Hinsicht positive Perspektiven für die Lebensqualität zu gewinnen. Das „Höher, Schneller, Weiter“ und der Drang nach immer mehr davon haben eindeutig die Grenzen überschritten, wo noch positive Wirkungen zu erwarten wären. Ein Paradigmenwechsel im Transport ist praktikabel und notwendig.

Helmut Holzapfel

Chapter 4. Verkehr und „Sozialer Raum“

Dies Kapitel analysiert die Frage, ob die Vergrößerung des erreichbaren Raumes durch das Automobil soziale Vorteile bringt. Was für den Einzelnen klar ist, ist in der Konsequenz für Alle immer problematischer geworden. Mehr Autos gehen mit einem – wie gezeigt wird – auch von der Raumplanung extrem geförderten Trend zu immer weiter zentrierten Einrichtungen einher. Es entsteht eine dem Auto angepasste Raumorganisation, es steigen die Distanzen und wer kein Auto besitzt, bleibt zurück. Mit der „Maßstabsvergrößerung“ des Raumes und mehr Automobilen vergrößern sich also soziale Differenzen. Die Reaktion der Politik bestand darin, durch weitere Förderung des Autoverkehrs und der Infrastruktur auch mehr Menschen schnellere und weitere Fahrten zu ermöglichen. Es wurden allerorts Autobahnen, mehrspurige Straßen und Schnellverbindungen gebaut, die die ökologischen Nachteile und die Belastungen der Menschen immer mehr verstärkten. Die Umweltbewegung hatte erste Erfolge bei der Verhinderung von Neubauten und in der Problematisierung der Luftschadstoffe. Wirkliche Gegenmodelle entstanden jedoch kaum: Es zeigt sich, dass auch alternative Maßnahmen, wie „Verkehrsberuhigung“, oft nur lokale Wirkung hatten und durch mehr Belastung andernorts eher negative Bilanzen aufweisen, was auch durch „postmoderne“ Gestaltung nicht besser wird. Es ist offensichtlich, dass der Punkt weit überschritten ist, an dem schnellerer Verkehr über immer größere Distanzen uns noch Vorteile ermöglicht.

Helmut Holzapfel

Kapitel 1. Einführung mit typischen Anwendungen

Ein herausragendes Charakteristikum der vernetzten Welt ist der Austausch von immensen Datenmengen unterschiedlichster Art mit hoher Geschwindigkeit zwischen den im Netz agierenden Teilnehmern. Dieses Phänomen wird in prägnanter Weise mit den Stichworten Big DataBig Data bzw. Smart DataSmart Data bezeichnet, wobei das Adjektiv „smart“ auf das intelligente Umgehen mit der Datenmenge hinweist. Zur Bewältigung einer solchen Datenflut werden neben den erforderlichen Hardwaretechnologien neuartige Softwaretechnologien aus den Bereichen Datenbanken und Data AnalyticsDataAnalytics (Datenanalyse) eingesetzt. Herkömmliche Datenbanken genügen nicht den Anforderungen einer dynamischen vernetzten Welt, man benötigt eine Software, die dauerhaft läuft und auf Signale der Umwelt reagiert. Es müssen nahezu in Echtzeit Korrelationen zwischen aktuellen Geschehnissen festgestellt werden, um möglichst schnell geeignete Reaktionen in Gang zu setzen.

Ulrich Hedtstück

Kapitel 7. Rechnernetze

Rechnernetze sind allgegenwärtig: Jedes Smartphone ist meistens mit dem Internet verbunden. Die meisten Haushalte verfügen über ein eigenes WLAN, über das die Tablet-Computer, Fernseher und andere Unterhaltungselektronik untereinander und mit dem Internet kommunizieren. Zunehmend ist auch die Gebäudetechnik darüber erreichbar, beispielsweise die Beleuchtung, die Sicherheitstechnik oder die Regelung der Heizung. Zunehmend befindet sich jeder Haushaltsgegenstand im Internet-of-Things.

Hartmut Ernst, Jochen Schmidt, Gerd Beneken

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

In diesem Kapitel werden verschiedene Motivationen gegeben, um sich mit dem Thema Leichtbau zu beschäftigen. Weiterhin wird kurz die deutschsprachige Literatur zum Thema vorgestellt und das aktuelle Werk eingeordnet.

Andreas Öchsner

Kompetenzen für das digitale Zeitalter schaffen

Dabei umfasst digitale Kompetenz neben Medienkompetenz und Technologieverständnis auch Kooperations- und Teamfähigkeit oder Kommunikations- und Innovationsfähigkeit sowie Interdisziplinarität. Digitalisierung erschöpft sich also nicht in Hard- und Software. Sie ist sehr viel umfassender, sodass die Vermittlung digitaler Kompetenzen didaktisch neu ausgerichtet werden muss.Mit der Entwicklung dieser Kompetenzen darf nicht erst in der dualen Ausbildung begonnen werden. Vielmehr muss das Thema Digitalisierung dringend in den allgemeinbildenden Schulen aufgegriffen werden. Wie viel Luft nach oben in diesem Feld ist, zeigt die folgende Zahl: Im Jahr 2017 sprachen nur acht Prozent der Schulleiterinnen und Schulleiter dem digitalen Lernen eine besonders hohe strategische Bedeutung zu. Die meisten Schulen haben weder ein Konzept für den Einsatz digitaler Lernmittel noch berücksichtigen sie hinreichend den digitalen Wandel als Bestandteil einer systematischen Schul- und Unterrichtsentwicklung oder gar eines grundlegenden Umbruchs in der Wissensvermittlung.

Klaus-Hinrich Vater

Kapitel 2. Das Digital Mindset

Technologische Entwicklungen sind der Treiber für die Veränderungen der Gesellschaft und auch der Wirtschaft. Innerhalb der Gesellschaft äußert sich dies durch den Wandel in der Art und Weise der Kommunikation zwischen Individuen. In der Wirtschaft beeinflusst der technologische Fortschritt den Prozess der Wertschöpfung, die Geschäftsmodelle und auch die Zusammenarbeit innerhalb eines Unternehmens samt seinen Akteuren.

Tobias Kollmann

2. China und die Wirtschaft: Der Riese erwacht nicht, er ist längst auf der Überholspur

Die chinesische und die westlich geprägte Welt sind deutlich unterschiedlich. Um die Innovationskraft verstehen und richtig einordnen zu können, die gerade bei KI von China ausgeht und weiter ausgehen wird, zeigt dieses Kapitel, wie sich China im Vergleich zur westlichen Welt wirtschaftlich entwickelt und bis 2050 voraussichtlich entwickeln wird. Dabei wird deutlich, dass China den Westen bereits in einigen Punkten rasant überholt hat und dass dieses Überholen weitergehen wird, insbesondere (aber nicht nur) durch den chinesischen 5-Jahresplan rund um „Made in China 2025“. Wie es sich u. a. anfühlt, diese Entwicklung hautnah seit 30 Jahren mitzuerleben, berichtet anschließend Beatrix Frisch, General Manager China von Mackevision CG Technologies im Interview. Das Kapitel zeigt anschließend die Unterschiede im Datenschutz sowie dem Datenschutzgefühl (also welche Daten wie schützenswert sein sollten) im Westen und in China. Es diskutiert die damit verbundenen Auswirkungen auf die Implementierungsgeschwindigkeit der chinesischen Gesellschaft in Bezug auf neue, datenverarbeitende Technologien, wie Künstliche Intelligenz eine ist. Es legt dar, dass genau diese Unterschiede im Datenschutz einer der entscheidenden Faktoren dafür sein wird, dass China im Bereich Künstliche Intelligenz die weltweite Führung übernehmen wird.Anschließend werden die drei wichtigsten 5-Jahrespläne vorgestellt und diskutiert, also: „Made in China 2025“, das die Industrieproduktion Chinas optimieren und mit hochwertigen Erzeugnissen Chinas Position als wichtige Produktionsmacht weiter ausbauen soll; der 5-Jahresplan Chinas von 2017, der die Zeit von 2017 bis 2050 umfasst und der China an die Spitze der führenden Wirtschaftsmächte bringen soll; der Plan des Zentralkommitees zur Rolle der KI von 2017, der KI als den entscheidenden Faktor für China auf dem Weg zur führenden globalen Macht definiert. Das Kapitel zeigt weiter, wie stark China den Bereich KI bereits heute unterstützt. Es liefert Zahlen zu den finanziellen Mitteln im eigenen Land, zur globalen Unterstützung von KI-Startups (hier ist China global führend) und bringt Beispiele für die unbürokratische Unterstützung der Behörden, sobald ein Thema im Fokus der chinesischen Planung steht. Außerdem gibt einen breiten Überblick über das Schul- und Universitätsgrogramm Chinas, das so angelegt wird, dass es die nötigen Expert∗innen hervorbringt, um zu einer „AI first“-Nation zu werden. Es folgt ein Interview mit Matthias Müller, dem General Manager des German Center of Industry and Trade in Shanghai, über seine Erfahrungen nach über 20 Jahren in China. Das Kapitel schließt ab mit einem Fazit, warum es sich lohnt, nach China zu schauen.

Claudia Bünte

Kapitel 6. Belastungsmaschinen

Sofern bei einem Fahrzeug nicht der Gang herausgenommen oder die Kupplung getrennt ist, wird der Motor im Fahrbetrieb mit einem Gegenmoment belastet. Einige Untersuchungen am Motor lassen sich am Prüfstand auch unbelastet durchführen, meist ist eine dem Fahrbetrieb ähnliche Belastung erforderlich. Zunächst einmal betrachten wir die im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte am Fahrzeug und Momente am Motor, dann werden wir die Maschinen betrachten, die am Prüfstand diese Belastung erzeugen. Im 19. Jahrhundert entwickelte W. Froude Wasserbremsen (Abschn. 6.1), um Schiffsantriebe definiert zu belasten. Diese Bremsen konnten sich später auf Prüfständen durchsetzen. Da Wasserbremsen vergleichsweise träge sind, wurden später Wirbelstrombremsen (Abschn. 6.2) eingeführt, ohne die Wasserbremsen, die sich durch ihre hohe Leistungsdichte auszeichnen, vollständig zu verdrängen. Mit dem Fortschritt der Leistungselektronik wurden gut regelbare, hochdynamische elektrische Maschinen (Abschn. 6.3) erschwinglich, die nicht nur als Bremse, sondern auch als Antrieb benutzt werden können. Heute sind elektrische Maschinen bei Pkw-Prüfständen am stärksten verbreitet. Auf Prüfständen, welche die Vorteile elektrischer Maschinen nicht ausnutzen, werden immer noch Wirbelstrombremsen und Wasserbremsen als kostengünstigere Alternative installiert. Auf Prüfständen für Großmotoren dominieren Wasserbremsen, da hier deren noch unübertroffene Leistungsdichte zum Tragen kommt und keine hohen Anforderungen an die Dynamik gestellt werden. Als weitere Alternative ist auf Prüfständen für Kleinstmotoren die Hysteresebremse verbreitet (Abschn. 6.4). In Einzelfällen werden zwei unterschiedliche Belastungsmaschinen zu einer Tandembremse kombiniert (Abschn. 6.5). Neben diesen Typen gibt es noch einige ausgefallene Prinzipien von geringer praktischer Relevanz.

Kai Borgeest

Kapitel 3. SI-Einheitensystem, Gleichungen, Einheiten, Darstellungen

Das System Internationale d`unites, kurzEinheitensystem SISI-Einheit-System genannt, ist ein metrisches, dezimales System und definiert sieben Basiseinheiten. Es werden nur „harte“ Größen, also physikalisch vorhandene, beschrieben. Nichtphysikalische Größen (z. B. aus der Wirtschaftslehre) werden hierbei nicht beachtet.

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 5. Grundbegriffe der Messtechnik

Zur Beurteilung von Messeinrichtungen und auch für deren Benutzung ist die Kenntnis einiger grundlegender Begriffe der Messtechnik hilfreich. Auf diese wird hier stark verkürzt eingegangen, weiterführende Literatur ist in [1–3] und vielen weiteren Quellen zu finden.

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 18. Bremsanhänger

In der Vorserienerprobung von neuen PKW werden u. a. Grenzfälle der Kühlung untersucht, z. B. Höchstgeschwindigkeit oder Bergfahrt mit voller Zuladung und max. Anhängemasse bei konstanter, langsamer Geschwindigkeit und relativ hohen Umgebungstemperaturen. Dabei treten in der Praxis mehrere Probleme auf:

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 9. Volumen- und Massenstrommessung

Der DurchflussDurchfluss interessiert in der Fahrzeugtechnik bei folgenden Medien: Kraftstoff (siehe Kap. 12) Öl Kühlmittel Luft und Abgas

Dr. Dirk Goßlau

Kapitel 1. Einleitung

Sowohl Studenten der Fahrzeugtechnik als auch Ingenieuren in der täglichen Praxis gibt dieses Buch die Grundlagen zum Messen verschiedenster Größen. Nach der Einführung in die allgemeinen Vorgänge beim Messen werden Messverfahren für Temperaturen, Drücke, Volumen- und Massenströme, Drehmomente und Drehzahlen dargestellt. Dabei wird stets auf fahrzeugtechnische Anwendungen eingegangen. Anschließend werden die Messverfahren für Kraftstoffverbrauch, Abgasemissionen und Zylinderdruck (Indizierung) erläutert sowie der grundlegende Aufbau von Motorenprüfständen und Rollenprüfständen gezeigt. Die Darstellung der Funktionsweise wichtiger Sensoren im Serienfahrzeug und in der Fahrzeugerprobung, von Bremsanhängern und Windkanälen folgen. Den Abschluss bildet die Analyse und Fehlerbetrachtung von Messergebnissen.

Dr. Dirk Goßlau

2. Aktueller Stand der Elektromobilität

Laut statistischen Erhebungen des BDEW gibt es in Deutschland 20.650 öffentliche Ladepunkte (Stand August 2018, vgl. Abb. 2.1). Dies entspricht einem Zuwachs von über 50 % gegenüber dem vergangenen Jahr mit ca. 13.500 öffentlichen Ladepunkten. Etwa 75 % der öffentlichen Ladesäulen werden hierbei von Energieversorgungsunternehmen betrieben. Der Anteil der Schnellladestationen über 22 kW liegt insgesamt bei ca. 12 %.

Marcel Linnemann, Christoph Nagel

8. Entwicklung der E-Mobilität – europäische Ebene

Zur Förderung der Elektromobilität in Europa bzw. zur standartmäßigen Etablierung von Elektrofahrzeugen ist eine ausreichende Ladeinfrastruktur notwendig. Wie in Kap. 3 erwähnt, sieht die EU-Richtlinie 2014/94/EU eine Förderung der Ladeinfrastruktur vor. Allerdings liegen die konkrete Ausgestaltung und Umsetzung der Richtlinie im Ermessen des Mitgliedsstaates, da die Richtlinie keine konkreten Vorgaben macht [1]. Da viele Staaten wie auch Deutschland ihre Elektromobilitätsziele verfehlen, wie z. B. 1 Millionen Elektroautos auf den deutschen Straßen bis 2020, hat die EU eine neue Gebäude- und Energieeffizienzrichtlinie RL (EU) 2018/844 im Jahr 2018 beschlossen, welche u. a. das Thema Elektromobilität im Gebäudesektor aufgreift. Die Richtlinie sieht in diesem Zusammenhang verbindliche Ausbauziele im Gebäudesektor für Ladeinfrastruktur vor. Die neue Richtlinie stellt eine Änderung der Richtlinie 2010/31/EU über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden und der Richtlinie 2012/27/EU über Energieeffizienz dar [2].

Marcel Linnemann, Christoph Nagel

Kapitel 7. Sichere Produkte entwickeln

Sie kennen die Begriffe Sicherheit, Risiko, Grenzrisiko, Zuverlässigkeit und Schaden. Weiterhin können Sie diese voneinander abgrenzen. Sie können die Grundregel Sicher und ihre Wirkung auf den Produktlebenslauf erläutern. Sie wissen in welchen Phasen der Produktentwicklung eine Sicherheitsbetrachtung stattfinden soll und können die wichtigsten Schritte benennen. Sie kennen die drei Prinzipien der Sicherheitstechnik, die damit verbundenen Voraussetzungen und können deren Umsetzung beschreiben. Sie wissen um die Rangordnung der Prinzipien im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit der Vermeidung von Gefahren und Schäden und können für einen konkreten Fall ein geeignetes Prinzip angeben. Sie können für jedes Sicherheitsprinzip Beispiele nennen und die Prinzipien für einfache Aufgaben anwenden. Sie können den Begriff der funktionalen Sicherheit erläutern, Beispiele nennen und Besonderheiten aufzeigen.

Eckhard Kirchner

Kapitel 3. Produkte definieren

Sie wissen, dass es sich bei dem Projektdefinitionsprozess um den Entwicklungsschritt mit der größten Tragweite für das Entwicklungsergebnis und für den Projekterfolg handelt. Sie kennen die Methoden zum Klären der Aufgabe und können diese selbstständig auf beispielhafte Aufgaben anwenden. Sie können eine Anforderungsliste erstellen und die notwendigen Methoden anwenden. Sie wissen, dass die Projektdefinition zwar wesentlich durch die Produktentwicklung initiiert und getragen wird, die Verantwortung für das erarbeitete Ergebnis allerdings bei allen Unternehmensbereichen liegt, die im Rahmen der Produktentwicklung zusammenarbeiten. Sie wissen auch, dass bei der Projektdefinition einerseits mit unscharfen Informationen gearbeitet wird, die getroffenen Festlegungen andererseits aber Basis für Entscheidungen mit erheblicher Tragweite im Entwicklungsprozess bis hin zum Projektabbruch sein können und Sie können diesen Zusammenhang an einem Beispiel erklären.

Eckhard Kirchner

Kapitel 10. Prototypen entwickeln und einsetzen

Sie wissen, dass eine wirkungsvolle Nutzung von Prototypen als Entwicklungswerkzeug die Festlegung spezieller Anforderungen an die Prototypen erfordert. Sie können Prototypen hinsichtlich mehrerer Kategorien klassifizieren und den beabsichtigten Verwendungszweck in generischer Form aus der Klassifikation ableiten. Sie können die Grenzen zwischen virtuellen und physischen Prototypen und ihre Schnittstellen zueinander beschreiben und die notwendigen Koppelsysteme angeben. Sie kennen verschiedene Fertigungsverfahren zur Herstellung von Prototypen und können die Auswirkungen dieser Verfahren auf die Entwicklung und Herstellung von Prototypen beschreiben. Sie können die Anforderungen an Prototypen aus deren Einsatzzweck in der Produkt- oder Prozessentwicklung ableiten. Sie kennen die Einsatzgrenzen von Prototypen.

Eckhard Kirchner

Kapitel 5. Neue Produkte entwickeln

Sie können die Grundbegriffe der Modell- und Systemtheorie erklären. Sie können die verschiedenen Variationsarten voneinander abgrenzen. Sie kennen ausgewählte Methoden zur Fokussierung der Produktentwicklung. Sie kennen Methoden zur Priorisierung von Entwicklungstätigkeiten. Sie kennen die Grundbegriffe der Produktgenerationsentwicklung und deren Annahmen. Sie verstehen die Methoden zum Ermitteln der Produktfunktionen sowie zum Festlegen der Teilfunktionen grundlegend und können diese anwenden. Sie können eine prinzipielle Gesamtlösung synthetisieren und die Methoden zur Auswahl und Bewertung von Lösungsalternativen anwenden. Sie kennen die Arbeitsschritte der Phasen der Produktentwicklung, verstehen die notwendigen Methoden und können deren Prinzipien wiedergeben. Sie kennen die Schritte beim Gestalten und Ausarbeiten. Sie haben verinnerlicht, dass meist die Kombination von methodischen und kreativem Arbeiten zum optimalen Ergebnis führt.

Eckhard Kirchner

Kapitel 1. Prüfung von Kunststoffen und Bauteilen

Im Kap. 1 „Prüfung von Kunststoffen und Bauteilen“ gab es einige Veränderungen gegenüber der ersten Auflage: Neben neuerer Literatur und einigen Anwendungsbeispielen wurde vor allem das Kapitel Rheologische Prüfverfahren aufgenommen. Ausgewählte Vertiefungen, bevorzugt an zerstörenden Prüfverfahren und deren Anwendungen werden an Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren erläutert. Das neue Teilkapitel 1.4 befasst sich mit der Produktqualifikation (Umweltsimulation) an Bauteilen und Komponenten.

Peter Eyerer

Kapitel 2. Theoretische Grundlagen

Der Dieselmotor weist auf der Emissionsseite, wegen seiner typischen inhomogenen Verbrennung, einen sehr hohen Partikel-Ausstoß und, wegen des mageren Betriebs und der trotzdem hohen lokalen Brennraumtemperaturen, einen inakzeptabel hohen Stickstoffoxid-Ausstoß auf. Natürlich finden sich neben diesen beiden auch weitere Schadstoffkomponenten in den Diesel-Abgasen. Die nächsten Kapitel werden sich hauptsächlich auf die Randbedingungen und Ursachen der Entstehung der PM- und NOx-Emissionen fokussieren.

Massimiliano Sosio

Kapitel 1. Einleitung

Der Dieselmotor erlangte dank der Entwicklung moderner und effizienter Einspritz-, Auflade und Abgasnachbehandlungssysteme große Popularität und lag noch im Jahr 2017 bei den EU-Verkaufszahlen auf einem ähnlichen Niveau wie der Ottomotor. Im Jahr 2018 fiel die Nachfrage für Diesel-Fahrzeuge europaweit als Folge des Diesel-Skandals drastisch ab. Aufgrund der darauf folgenden beziehungsweise angedrohten Innenstadt-Fahrverbote sank in Deutschland der Verkauf von Diesel-PKW erstmals unter 20 Prozent der gesamten Neuzulassungen.

Massimiliano Sosio

Kapitel 4. Versuchsaufbau

Die Prüfstandversuche wurden an einem hochdynamischen Motorprüfstand des Instituts für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart durchgeführt, der mit einer Asynchronmaschine der Firma AVL List GmbH, Typ APA 302/EU, ausgerüstet ist. Diese kann bis zu einer Nennleistung von 325 kW, mit einer maximalen Drehzahl von 10.000 min-1 und einem maximalen Drehmoment von 700 Nm betrieben werden. Der Prüfstand war mit einem PUMA-Automatisierungssystem der Firma AVL List GmbH ausgerüstet.

Massimiliano Sosio

Kapitel 5. Stationäre Emissionsmessung

Der für die Messung der Partikelkonzentration eingesetzte Micro-Soot-Sensor der Firma AVL List GmbH, der auch eine direkte Messung im Abgasstrang ermöglicht, besitzt für diesen Zweck eine Verdünnungseinheit, die für eine Anwendung mit hohem Abgasgegendruck ausgelegt ist. Von der AVL List GmbH wurde eine schräg geschnittene Leitung mit einem Innendurchmesser von 8 mm vorgesehen, die im Abgas senkrecht zum Gegenstrom und mit der Öffnung des Schnittes gegen Stromrichtung positioniert werden muss. Dies wird hauptsächlich gefordert, um soviel Abgas wie möglich entnehmen zu können, sodass auch die trägsten Partikel abgefangen werden.

Massimiliano Sosio

Kapitel 3. Stand der Technik

Das folgende Kapitel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik. Da eine umfassende Behandlung sämtlicher bereits getätigter Forschungen im thematischen Umfeld dieser Arbeit niemals vollständig sein kann, findet im Folgenden eine Konzentration auf die aus Sicht des Autors relevanten Themenfelder und Schriften statt.

Massimiliano Sosio

Die Straße zur Klimaneutralität – Ansatzpunkte der Automobilindustrie zu einem nachhaltigen Verkehrssystem

Der VDA setzt mit seinen Mitgliedern auf vielfältige Lösungswege, die Mobilität noch umwelt- und klimafreundlicher zu gestalten, und versteht sich als innovativer Treiber der Entwicklung hin zu einer nachhaltigen individuellen Mobilität. Die Hersteller und Zulieferer der deutschen Automobilindustrie sind überzeugt davon, dass es langfristig keine Alternative zu sauberer und klimaschonender Mobilität gibt. Auf dem Weg zu diesem Ziel sind jedoch nicht nur technologische Innovation, unternehmerisches Engagement und Geschick entscheidend, sondern auch die übergeordneten Rahmenbedingungen – v. a. in Fragen der Regulierung. Dieser Beitrag gibt einen Überblick der gegenwärtigen regulatorischen Handlungsrichtung am Maßstab neuer Erkenntnisse der Nachhaltigkeitsforschung.

Martin Koers, Philipp Ellett

Kapitel 6. Instationäre Emissionsmessung

In diesem Kapitel werden spezielle Messungen im instationären Bereich dargestellt.

Massimiliano Sosio

Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

Der Anlass zu dieser Arbeit war, die instationären Motorbetriebsbedingungen eines turboaufgeladenen Dieselmotors zu untersuchen, bei denen die existierenden phänomenologischen Emissionsmodelle den direkten Einfluss der Brennraumwandtemperatur auf die Stickstoffoxidemissionen nicht genau abbilden können. Der instationäre Betrieb eines Dieselmotors wurde mittels mehrerer Motorprüfstandsmessungen untersucht, bzw. der Motor und die Ruß- und NO-Emissionen instationärer Vorgänge wurden kurbelwinkelaufgelöst indiziert und gemessen, sodass die Ausstöße dieser zwei Abgaskomponenten in der transienten Anwendung genauer verstanden und in einer zweiten Phase genauer in einer Simulation abgebildet werden konnten. Der Einsatz des Emissionsmodells nach Kožuch hätte während schnell variierender Motorbetriebszustände keinen expliziten Wandtemperatur einfluss auf die NO-Entstehung darstellen können und ist bei nahezu stöchiometrischen Verbrennungen nur eingeschränkt anwendbar.

Massimiliano Sosio

Kapitel 1. Mobilität – Bedingungen, Anforderungen, Szenarien

Die Erde beherbergt derzeit 7,73 Milliarden Menschen und 1,3 Milliarden Automobile (März 2020). Der überwiegende Teil der Weltbevölkerung lebt in Städten, dabei nimmt die Anzahl der Mega-Metropolen mit mehr als 10 Millionen Einwohnern rasant zu. Bild 1 stellt Beispiele zum aktuellen Stand dar.

Cornel Stan

Kapitel 3. Verkopplung von Hexapod und Schlittensystem

Das vorliegende Kapitel setzt sich im ersten Teil mit der Bewegungswahrnehmung im Fahrsimulator auseinander. Es wird kritisch untersucht, inwiefern sich die Bewegungswahrnehmung nachteilig auf den Simulatorfahrer auswirkt. Das Augenmerk liegt auf der Bewertung von unterschiedlichen Bewegungsphasen, Fehlertypen, auftretender Simulatorkrankheit und dem Einfluss von Wahrnehmungsschwellen.

Tobias Miunske

Kapitel 6. Umsetzung und Analyse im Fahrsimulator

In diesem Kapitel wird die Implementierung des szenarienadaptiven Motion-Cueing-Algorithmus (SAA) und dessen Analyse erläutert. Es werden sowohl eine objektive als auch eine subjektive Untersuchung und Analyse durchgeführt. Die experimentellen Erprobungen werden objektiv anhand definierter Manöver und einer Versuchsfahrt betrachtet.

Tobias Miunske

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

In den vergangenen Jahrzehnten konnte eine drastische Zunahme von virtuellen Methoden zur Produkt- und Prozessentwicklung in der Automobilindustrie beobachtet werden. Ein wesentlicher Vorteil besteht dabei in der Ermöglichung von frühzeitigen Entscheidungen in der Forschungs- und Vorentwicklungs-Phase, sodass zum einen Fehler frühzeitig vermieden und zum anderen fundierte Antworten auf wichtige Zukunftsthemen gefunden werden können. Weiterhin werden durch die virtuelle Entwicklung Produktzyklen verkürzt, die Variantenvielfalt erhöht und die daraus resultierende Einsparung von Zeit und Kosten ermöglicht [17].

Tobias Miunske

Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

In der Industrie werden zunehmend Fahrsimulatoren eingesetzt. Dadurch können im Bereich der Forschung und Vorentwicklung nicht nur Kosten eingespart, sondern auch aussagekräftige Entscheidungen für zukünftige Entwicklungswege getroffen werden. Dabei dienen Motion-Cueing-Algorithmen der Bewegungswahrnehmung in vollbeweglichen Simulatoren.

Tobias Miunske

Kapitel 2. Theoretische Grundlagen

Dieses Kapitel liefert einen Einstieg in das Thema der Motion-Cueing-Algorithmen (MCA) bei vollbeweglichen Simulatoren. Insbesondere wird auf die Bedeutung und das Prinzip von Motion-Cues (deutsch Bewegungsabläufe, Bewegungswahrnehmung) eingegangen und wie diese im menschlichen Körper detektiert und wahrgenommen werden. Weiterhin wird die menschliche Bewegungswahrnehmung erläutert und inwiefern sich diese über mathematisch definierte Algorithmen in der Fahrsimulation beeinflussen lässt.

Tobias Miunske

Kapitel 4. Szenarienadaptiver Motion-Cueing-Algorithmus

In diesem Kapitel soll ein neuartiger Motion-Cueing-Algorithmus (MCA) entwickelt werden. Damit dem Fahrer ein möglichst realistisches Fahrgefühl vermittelt werden kann, wird im ersten Schritt eine Realfahrt-Studie bezüglich des Beschleunigungs- und Verzögerungsverhaltens von gehobenen Mittelklassefahrzeugen untersucht. Es können sich wiederholende Ereignisse festgestellt werden, die durch ein spezifisches Verhalten gekennzeichnet sind und typisiert werden.

Tobias Miunske

Kapitel 5. Prädiktive flachheitsbasierte Vorsteuerung des Schlittensystems

Im vorausgegangenen Kapitel wurde der szenarienadaptive Motion-Cueing-Algorithmus (SAA) entworfen. Nachteiligerweise ist jedoch der Arbeitsraum des Fahrsimulators in seinen Ausmaßen beschränkt, sodass der bereits entwickelte Algorithmus ohne Vorsteuerung nicht zu seiner vollen Entfaltung kommen kann. Deswegen soll der Fahrsimulator, genauer genommen der Schlitten, entsprechend vorgesteuert werden.

Tobias Miunske

2. Direkte Kinematik

Die Aufgabenstellung der direkten Kinematik besteht darin, für gegebene Gelenkvariablen (in der Regel Gelenkwinkel), Position und Orientierung (zusammen kurz: Lage) aller Manipulatorsegmente incl. Endeffektor zu berechnen. Ein solches Bewegungsmodell stellt eine wesentliche Grundlage für nahezu alle Bereiche der Entwicklung eines Manipulators dar.Benötigte mathematische Grundlagen werden in kleinen Schritten verständlich hergeleitet und an zahlreichen Beispielen veranschaulicht und geübt. Dies beinhaltet Koordinatensysteme, die Darstellung der Orientierung eines Körpers als Euler-Drehung sowie das Umkehrproblem (inverser Euler), die kompakte Darstellung von Translation und Rotation in Form einer homogenen Koordinatentransformation sowie die Umrechnung von Koordinatentransformationen mit Hilfe eines Transformationsgraphen.Mit diesem „Werkzeugkasten“ an Methoden wird schließlich ein Vorgehensrezept zur Erstellung der direkten Kinematik nach der DH-Konvention formuliert und an Beispielen veranschaulicht.

Jörg Mareczek

Kapitel 5. Schlussfolgerung und Ausblick

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung fahrbahninduzierter Gier- und Wankbewegungen im virtuellen Fahrversuch. Die virtuellen Fahrversuche wurden im Stuttgarter Fahrsimulator durchgeführt. Um ein möglichst realistisches Fahrgefühl zu erzeugen, wurde auf eine entsprechende Modellierung des Fahrzeugmodells, der Fahrdynamikassistenzsysteme und der Fahrbahnoberfläche Wert gelegt.

Minh-Tri Nguyen

Kapitel 2. Stand der Technik

Um einen realistischen „Fahrversuch“ im Fahrsimulator durchzuführen, muss gewährleistet sein, dass der Fahrer während der Simulation die notwendigen Fahrinformationen über seine Sinneskanäle erfassen kann. Entsprechen die wahrgenommenen Informationen im Fahrsimulator denen einer realen Fahrt, kann ein realistisches Fahrgefühl entstehen. Die menschliche Wahrnehmung spielt dabei eine maßgebende Rolle und entscheidet über die Aussagefähigkeit der Subjektivbewertung im virtuellen Fahrversuch.

Minh-Tri Nguyen

Kapitel 3. Modellierung und Implementierung des virtuellen Fahrversuchs

Im folgenden Kapitel werden die simulationstechnischen Umfänge der Arbeit beschrieben. Für die Durchführung der virtuellen Fahrversuche wird ein validiertes Fahrzeugmodell benötigt. Die Validierung erfolgt durch ein Fahrzeug der oberen Mittelklasse in Abbildung 3.1, das im Rahmen der Untersuchungen als repräsentatives Versuchsfahrzeug dient.

Minh-Tri Nguyen

Kapitel 1. Einleitung

Die Fahrdynamik und der Fahrkomfort moderner Kraftfahrzeuge tragen einen bedeutenden Anteil zum Fahrerlebnis des Fahrers bei. Die Auslegung der Fahrdynamik und des Fahrkomforts erfolgt über die Zielsetzung bestimmter Fahreigenschaften. Um die Fahreigenschaften während eines Entwicklungsprozesses zu erfüllen und die geforderten Ziele zu erreichen, werden Simulationen, Prüfstandversuche sowie Fahrversuche mit Prototypen durchgeführt.

Minh-Tri Nguyen

Kapitel 4. Untersuchung der gekoppelten Gier- und Wankbewegung

Das folgende Kapitel beschreibt die Herangehensweise sowie die Versuchsdurchführung zur Untersuchung der gekoppelten Gier- und Wankbewegung. Die Untersuchung gliedert sich in drei Abschnitte und wird in Abbildung 4.1 dargestellt.

Minh-Tri Nguyen

Kapitel 1. Einleitung

Für Unternehmen nahezu aller Branchen ist die ständige Weiterentwicklung ihrer Produktpalette mittlerweile von einem Wettbewerbsvorteil zu einer für die Sicherung von Marktanteilen erforderlichen Unternehmensaufgabe avanciert. Diese Entwicklung lässt sich auf drei wesentliche Treiber zurückführen. Erstens ist die Zahl der Wettbewerber im Zuge der Globalisierung beachtlich gestiegen.

Maren Kreis

Kapitel 2. Ausgangssituation und theoretischer Hintergrund

In Kapitel 2 werden umfassend die theoretischen Grundlagen dargelegt. Neben der Einbettung von preispolitischen Maßnahmen in das Maßnahmenspektrum werden die Möglichkeiten der Preisdifferenzierung bei urbanen Gebührensystemen im Verkehr, sowie die Hintergründe und Treiber von Preiskomplexität aufgezeigt.

Angela Francke

Kapitel 6. Schlussfolgerung und Ausblick

Im Rahmen dieser Arbeit wurde methodisch der durchgängige Modelleinsatz eines Motormodells für die Entwicklung von Rennmotoren erarbeitet. Dazu wurden für die diversen Anwendungsgebiete die unterschiedlichen Anforderungen zusammengestellt und die wesentlichen Kriterien abgeleitet. Das sind beispielsweise die Modellgenauigkeit und die Vorhersagefähigkeit.

Simon Malcher

Kapitel 1. Einleitung

Der Motorsport bietet aufgrund der spezifischen Randbedingungen für die technische Entwicklung eine besondere Plattform. Dies gilt sowohl für die Technologieentwicklung als auch für die Entwicklungsprozesse. In diesem Bereich gewinnt die Unterstützung durch die virtuelle Entwicklung immer weiter an Bedeutung, da durch das Potential der Zeit- und der Kostenreduktion ein Wettbewerbsvorteil erzielt werden kann.

Simon Malcher

Kapitel 2. Grundlagen der Motorprozessrechnung

Die Motorprozesssimulation basiert auf den Erhaltungssätzen für Masse, Energie und Impuls sowie auf den thermischen Zustandsgleichungen. Der Motor wird als thermodynamisches System definiert, dessen Systemgrenzen je nach Betrachtungsfokus angepasst werden. Eine übergeordnete Rolle nimmt dabei die Betrachtung des Zylinders ein [1].

Simon Malcher

Kapitel 3. Modellierung eines Hochlast Ottomotors

Die Entwicklung von Rennmotoren wird in vielen Bereich mit virtuellen Entwicklungswerkzeugen unterstützt. Aufgrund der erheblichen Zeit- und Kostenreduktion bieten Simulationsmethoden einen deutlichen Mehrwert. Die Erwartungshaltung an die virtuelle Entwicklung ist in [27] mit.

Simon Malcher

Kapitel 4. Rundenzeitsimulation mit Motormodellen

Die Minimierung der Rundenzeit gilt in der Entwicklung von Rennfahrzeugen als übergeordnetes Ziel. Die Bewertung des Fahrzeugpotentials anhand der geringsten möglichen Rundenzeit erfolgt im Entwicklungsprozess in verschiedenen Phasen. Bei weit fortgeschrittenem Entwicklungsstand bieten Streckentests die Möglichkeit unter Einsatzbedingungen die Fahrleistung zu bewerten.

Simon Malcher

Kapitel 5. Motormodelle für Echtzeitanwendungen

Die grundlegende Motivation für Echtzeitanwendungen ist unter möglichst realitätsnahen Einsatzbedingungen zu entwickeln und zu erproben. Dabei wächst die Bedeutung mit fortschreitender Reife im Entwicklungsprozess. In der Entwicklung von Fahrzeugelektronik sind Echtzeitanwendungen wie Hardware-in-the-Loop-Simulationen bereits etabliert und Stand der Technik.

Simon Malcher

Kapitel 6. Simulationsergebnisse

In diesem Kapitel werden die Simulationsergebnisse für den Vergleich der Fahrzeugdynamik auf dem Prüfstand bzw. der Dynamik des Hybrid-mechanischen Systems mit der Fahrzeugdynamik auf der Straße vorgestellt. Dabei werden sowohl das grundlegende Funktionsprinzip als auch das modulare, erweiterte Regelungskonzept mit den Reglern zur Kompensation der systemdynamischen Unterschiede analysiert. Im Rahmen dieser Arbeit ist es nicht möglich, sämtliche erarbeiteten Regler und wissenschaftlichen Erkenntnisse aufzuzeigen.

Alexander Ahlert

Kapitel 1. Einleitung

Die Automobilindustrie wird mit dem Zielkonflikt kürzer werdender Entwicklungszeiten bei gleichzeitiger Zunahme der Gesamtsystemkomplexität durch stetige Innovationen konfrontiert. Hinsichtlich der Fahrdynamik können hier z. B. die Felder der Fahrdynamikregelsysteme oder das autonome Fahren genannt werden. Die damit verbundenen Eingriffe in das Fahrzeugverhalten durch Regelungskonzepte, wie z. B. die integrierte Fahrdynamikregelung, beeinflussen gleichzeitig die Längs-, Quer- und Vertikaldynamik [22, 30, 60, 91, 95, 99, 108, 137].

Alexander Ahlert

Kapitel 4. Modellierung der Fahrzeugdynamik

Eine notwendige Voraussetzung für den Reglerentwurf mit dem Ziel einer möglichst idealen Reglerperformance ist es, die Systemdynamik der Regelstrecke so genau wie nötig zu kennen. Es ist somit notwendig, die Regelstrecke, in diesem Fall das Hybrid-mechanische System, zu modellieren und das entstehende Modell für einen modellbasierten Reglerentwurf zu nutzen. Das Ziel ist es, das reale System so einfach wie möglich und so komplex wie nötig zu modellieren.

Alexander Ahlert

Kapitel 5. Regelung des Fahrzeugdynamikprüfstands

Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines modularen, erweiterten Regelungskonzepts, um mit dem HRW Fahrmanöver so vergleichbar wie möglich zum Straßenfall durchführen zu können. Das erweiterte Regelungskonzept sowie die dazugehörigen Regler sollen in diesem Kapitel vorgestellt werden. Aufgrund der in Abschnitt 2.1.2 beschriebenen prüfstandsbedingten Restriktionen und Fehlerquellen ergeben sich Unterschiede zwischen der Fahrzeugdynamik auf dem HRW und der Fahrzeugdynamik auf der Straße.

Alexander Ahlert

Kapitel 2. Stand der Technik

Dieses Kapitel soll das notwendige Grundverständnis zum Stuttgarter Fahrzeugdynamikprüfstand (englisch: Handling Roadway – HRW) schaffen. Zunächst wird hierzu in Abschnitt 2.1 der HRW ausführlich vorgestellt und der aktuelle Stand der Technik dieses Prüfstands aufgezeigt. Hierbei werden die wesentlichen Komponenten, Subsysteme, Funktionsweisen und Schnittstellen kurz erläutert.

Alexander Ahlert

Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Übereinstimmung zwischen der Fahrzeugdynamik auf dem HRW und auf der Straße ausführlich simulativ analysiert und ein modulares, erweitertes Regelungskonzept entwickelt, das die Übereinstimmung der Fahrzeugdynamik signifikant zu erhöhen vermag.

Alexander Ahlert

Kapitel 3. Grundlagen

In diesem Kapitel werden die theoretischen Grundlagen zu den verwendeten Methoden zur Modellierung und Regelung beschrieben. Aus Umfangsgründen werden diese nur oberflächlich behandelt. Für tiefergehende Einblicke wird an passender Stelle auf weitergehende Literatur verwiesen.

Alexander Ahlert

19. Energie-Contracting

Eine ganze Reihe von größeren und kleineren Industrieunternehmen, Gewerbebetrieben, öffentlichen Institutionen sowie Firmen der Wohnungswirtschaft, aber auch von Eigentümern von Ein- und Mehrfamilienhäusern betrachtet die Beschaffung und Umwandlung von Endenergieträgern in Nutzenergien nicht als ihre Hauptaufgabe, sondern nur als notwendige Nebenaufgabe. Um sich stärker auf ihr „Kerngeschäft“ konzentrieren zu können, kann es für sie eine Lösung sein, die Errichtung bzw. Erneuerung sowie den Betrieb von Energieanlagen als Dienstleistung von außen zu beziehen. Dadurch steigt die Nachfrage nach Contracting-Dienstleistungen (vgl. z. B. [1]).

Martin Dehli

4. Entwicklung der Beteiligungsstrategie

Die Erarbeitung einer Beteiligungsstrategie ist die Grundlage für ein überlegtes Beteiligungsmanagement. Die Strategie definiert den Suchraum für künftige Beteiligungen und Grenzen als Indikation für Verkaufsentscheidungen. Im vorliegenden Kapitel werden die Elemente der Beteiligungsstrategie erläutert und anhand von 11 Fallbeispielen vertieft.

Klaus-Michael Ahrend

Elektromobilität – Trends und Herausforderungen der zukünftigen Großserienproduktion

Entgegen der allgemeinen Wahrnehmung, die „Elektromobilität“ sei eine Erfindung des 21. Jahrhunderts, reichen die Anfänge dieser bereits zurück bis in das 19. Jahrhundert, als der Amerikaner Thomas Davenport das erste batteriebetriebene Elektrofahrzeug entwickelte.

Achim Kampker, Kai Kreisköther, Patrick Treichel, Tom Möller, Yannick Boelsen

Stationärspeicher im Smart-Grid-Verbund mit gebrauchten Batterien aus E-Fahrzeugen

Weltweit wird immer mehr erneuerbare Energie, wie Solar- und Windstrom, ausgebaut (Energiewende), deren Erzeugung starken Schwankungen unterliegt. Der Ausbau von Energiespeichern, um diese Schwankungen auszugleichen, wird in Zukunft ein wichtiges Thema werden. Mit Energiespeichern lässt sich beispielsweise Photovoltaik- (PV-) Strom über den Tag speichern und kann bedarfsgerecht bei sonnenarmen Phasen wieder entnommen werden.

Jürgen Kölch

Förderung von umweltfreundlichen Verkehrsmitteln durch Gamification und Serious Games

Im Verkehrssektor ist der Straßenverkehr mit 81,8 % der größte Energieverbraucher (Stand 2010, gemessen am Primärenergieverbrauch). Werden die Emissionen der einzelnen Verkehrsträger im Straßenverkehr betrachtet, so wird deutlich, dass der Pkw die meisten Emissionen (Treibhausgase und Feinstaub in Gramm pro Personenkilometer) emittiert. (Richter 2012, S. 32–34)

Andreas Gilbert, Petra K. Schäfer, Thomas Tregel, Stefan Göbel

Digital Reality

Anwendungsgebiete in der Automobilindustrie

Unternehmen, die im Umfeld der Automobilindustrie agieren, begegnen jeden Tag neuen Herausforderungen der unterschiedlichsten Art und Weise. Veränderte und heterogene Kundenanforderungen, schärfere Reglementierungen und Richtlinien sowie technologische Veränderungstreiber sind nur einige Faktoren, denen sie sich stellen müssen. Alle Faktoren haben eines gemeinsam – Automobilhersteller, Zulieferer und Dienstleister müssen möglichst schnell neue Kompetenzen aufbauen und vorhandene weiterentwickeln, um den Anschluss an den sich rasch entwickelnden Markt nicht zu verlieren.

Carsten Krause, Frank Lobeck, Maximilian Schäfer, David Kajkowski

Technische und rechtliche Systemgrenzen in der Routenplanung autonomer Shuttlebusse

Politik, Wirtschaft und Wissenschaft treiben die Automatisierung des Straßenverkehrs voran. Dies betrifft nicht nur den Pkw, sondern auch den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV), für den automatisierte bzw. autonome Betriebsformen neue Potentiale erschließen können. So gab es in Deutschland bereits mehrere autonome Shuttlebusse im Testbetrieb, wie unter anderem der Pilotbetrieb auf dem Berliner EUREF-Campus, der von November 2016 bis August 2017 durchgeführt wurde (Hunsicker, Knie et al. 2017), das Shuttle in Bad Birnbach, das seit Oktober 2017 im Regelbetrieb fährt (Brandt, Böker et al. 2019; Schumacher 2018), oder die Testfahrt des Shuttles „EMMA“, das im August 2018 entlang der Mainzer Uferpromenade im öffentlichen Raum gefahren ist (Mainzer Mobilität o. J.; R+V, Mainzer Mobilität 2018).

Christoph Rentschler, Leonie Herrmann, Detlef Kurth, Wilko Manz, Martin Rumberg

Kurzfassung

Die Vorträge im Track 2 der Tagung beschäftigten sich mit Themen zur Entwicklung zukünftiger Mobilitätssysteme, der Entwicklung und Unterstützung alternativer Antriebe durch innovative technische Lösungen sowie die dazu erforderliche Infrastruktur und der Vernetzung von Individualfahrzeugen. Die Themengebiete der Vorträge bilden sich ab in der Aufteilung des Tracks in die Sessions.

Dieter Schramm, H. Hirsch

Kapitel 6. Hydraulikventile

Die Verbraucher (Hydromotoren bzw. Arbeitszylinder) erhalten von der Volumenstrom- bzw. Druckquelle ihre hydraulische Leistung und formen sie in mechanische Leistung um. In den Kreislauf geschaltete Ventile können dazu eingesetzt werden, den Verbrauchern an der anzutreibenden Maschine die geforderten Parameter (z. B. Drehzahl, Drehmoment bzw. Geschwindigkeit, Kraft) zeitlich und größenmäßig zur Verfügung zu stellen.

Norbert Gebhardt, Jan Lübbert, Giacomo Kolks, Jürgen Weber

Kapitel 4. Hydraulikpumpen und -Motoren

Zu den hydraulischen VerdrängermaschinenVerdrängermaschine (Hydromaschinen) gehören Pumpen und Motoren. Beide arbeiten nach dem Verdrängerprinzip und haben in der Regel den gleichen konstruktiven Aufbau. Pumpen können als Motoren arbeiten und umgekehrt, wenn der Flüssigkeitsstrom entsprechend gesteuert wird. Durch den Unterschied in der Wirkungsrichtung gilt für Hydropumpen, dass sie mechanische in hydraulische Leistung umwandeln und Hydromotoren hydraulische Leistung in mechanische Leistung zurückwandeln. Beide sind gekennzeichnet durch das geometrische Verdrängungsvolumdrängungsvolumen $$ V $$.

Norbert Gebhardt

Kapitel 5. Schlussfolgerung und Ausblick

Eine ungehinderte Sicht ist für eine sichere und stressfreie Fahrt unabdingbar. Wasseransammlungen auf der Fahrzeugscheibe können die Sicht beeinträchtigen. Das Ausmaß der Beeinträchtigung ist abhängig von der Fahrsituation, der Art der Verschmutzung und dem Fahrer selbst.

Thomas Landwehr

Kapitel 4. Untersuchungen zur Sichtfreihaltung

Der Windkanal ist eine Untersuchungsumgebung, die es ermöglicht, die reale Situation auf der Straße ohne äußere Einflüsse unter kontrollierbaren Bedingungen reproduzierbar nachzustellen. Am FKFS steht der Thermowindkanal für Verschmutzungsuntersuchungen zur Verfügung. Die Untersuchungsschwerpunkte sind hierbei das Nässefading von Bremsen, Wischerfunktionstests, die Sichtfreihaltung sowie die Seitenwand- und Heckverschmutzung.

Thomas Landwehr

Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Technik

Im Folgenden werden die Grundlagen und der Stand der Technik der Fahrzeugverschmutzung dargestellt. Schwerpunkt wird hier auf das Gebiet der Sichtfreihaltung gelegt. Zunächst wird der Begriff der Fahrzeugverschmutzung definiert und erklärt, woraus dieser resultiert.

Thomas Landwehr

Kapitel 1. Einleitung

Autofahrer nehmen die für das Führen des Fahrzeuges notwendigen Informationen zu 90 - 99 % auf visuellem Weg wahr [1]. Daher ist eine ungehinderte Sicht auf den umgebenden Straßenverkehr unabdingbar. Wasseransammlungen auf den Fahrzeugscheiben können die Sicht beeinträchtigen.

Thomas Landwehr

Kapitel 3. Untersuchungen zur Sichtbeeinträchtigung

Wasseransammlungen auf der Scheibe können die Sicht des Fahrers auf unterschiedliche Weise beeinträchtigen. In diesem Kapitel wird speziell auf das Phänomen der Aufhellung von Wasseransammlungen durch Lichtbrechung und die Sichtbehinderung aufgrund von Wasseransammlungen im direkten Sichtfeld eingegangen.

Thomas Landwehr

Kapitel 5. Gesamtfahrzeugmodell

Das Gesamtfahrzeugmodell setzt sich aus den Teilmodellen Lenkung und Fahrzeug zusammen. Abbildung 5.1 zeigt den schematischen Aufbau des Gesamtfahrzeugmodells mit den Schnittstellen zwischen den Teilmodellen.

Andreas Singer

Kapitel 4. Lenkungsverhalten

Für die genauere Untersuchung des Lenksystems wird ein eigener Komponentenprüfstand für das Lenksystem aufgebaut. Die Prüfstandsversuche haben das Ziel der Identifikation der relevanten Eigenschaften des Lenksystems.

Andreas Singer

Kapitel 6. Sensitivitätsanalyse

Um den Einfluss der Parameter des Lenkungsmodells zu identifizieren wird im Folgenden eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt. Das hierzu verwendete Manöver ist wie bei der Validierung des Gesamtfahrzeugmodells ein Weave Test. Mithilfe der Daten des Weave Tests werden die bereits beschriebenen Hysteresediagramme erstellt und daraus die Kennwerte ermittelt. Die für die Validierung des Modells in Kapitel 5 verwendeten Parameter sind die Ausgangsbasis für die Parametervariation.

Andreas Singer

Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

Anhand der in der vorliegenden Arbeit durchgeführten Sensitivitätsanalyse werden Einflussmöglichkeiten aufgezeigt, das Lenkungsverhalten im On- Center Bereich zu beeinflussen. So wirken sich beispielsweise klassische konstruktive Lenkungs- und Fahrzeugparameter wie die Lenkübersetzung oder die Achssteifigkeit auf die Kennwerte Lenkungssteifigkeit, Lenkradmomententotband, Lenkungsempfindlichkeit und Lenkungsansprechen aus. Das Potential von elektrisch unterstützten Lenksystemen liegt u.a. darin, weitere Einflussmöglichkeiten auf die Lenkungseigenschaften zu bieten.

Andreas Singer

Kapitel 3. Fahrzeugverhalten

Zur Untersuchung des On-Center Handling Bereichs wird ein Versuchsfahrzeug der unteren Mittelklasse mit elektrischer Hilfskraftunterstützung verwendet. Die elektrische Hilfskraft wird über ein Schneckengetriebe und ein zweites Ritzel auf die Zahnstange aufgebracht. Dieser Aufbau wird in der Literatur auch als „dual pinion“-Anordnung bezeichnet [36].

Andreas Singer

Kapitel 2. Stand der Technik

Dieses Kapitel gibt einen Überblick über bestehende querdynamisch relevante Fahrzeug- und Lenkungsmodelle sowie Kennwerte, die den On-Center Handling Bereich beschreiben.

Andreas Singer

Kapitel 1. Einleitung

Im Zeitalter der globalen Märkte konkurrieren Automobilhersteller heute weltweit miteinander. Um hierbei erfolgreich zu sein, ist ein weitgefächertes Portfolio erforderlich. Ziel ist es, für jeden Kunden bzw. Kundenwunsch ein entsprechendes Fahrzeug anbieten zu können. Als Folge dessen steigt die Modell- und Variantenvielfalt [50]. Dies wiederum zieht einen erhöhten Abstimmungsaufwand seitens der Entwicklungsabteilungen nach sich.

Andreas Singer

Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Technik

Dieses Kapitel soll die Grundlagen für den weiteren Verlauf der Arbeit darstellen. Zu Beginn wird die Wirkkette von aktiven Fahrwerksystemen mit den zugehörigen Begrifflichkeiten erläutert. Es wird auf die allgemeine Fahrdynamik und deren objektive Beschreibung, eine Auswahl relevanter Technologien von Fahrwerkregelsystemen, die Modellbildung mechatronischer Systeme und die numerischen Sensitivitätsanalyse eingegangen.

Kilian Dettlaff

Kapitel 3. Methode zur Analyse und Bewertung von Fahrwerksystemen

Dieses Kapitel stellt eine neue Methode zur Bewertung und Analyse aktiver Fahrwerksysteme vor. Es ist zwingend notwendig alle beteiligten Komponenten in ein virtuelles Abbild zu überführen. Es wird daher zu Beginn ein Verfahren vorgestellt zur Modellbildung aktiver Fahrwerksysteme.

Kilian Dettlaff

Kapitel 4. Bewertung und Analyse eines aktiven Lenksystems

Die zuvor vorgestellte Methode zur Bewertung und Analyse von Fahrwerksystemen wird nun auf ein exemplarisches Fahrzeug mit aktiven Lenksystem angewandt. Hierfür gelten die im nachfolgenden Abschnitt 4.1 erläuterten Randbedingungen und Zielwerte für das Fahrverhalten.

Kilian Dettlaff

Kapitel 5. Zusammenfassung und Ausblick

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Methode zur Bewertung und Analyse aktiver Fahrwerksysteme vorgestellt. Sie erstreckt sich über die Themengebiete der Modellbildung von Fahrwerkregelsystemen sowie analytischen und numerischen Untersuchungen der Wirkkette. Einflüsse des Fahrwerkregelsystems und der Fahrzeugregelung auf funktionale und energetische Eigenschaften sowie objektive Fahreigenschaften wurden dargelegt.

Kilian Dettlaff

Kapitel 1. Einleitung

Zentrale Aspekte der Fahrwerksentwicklung sind die Themengebiete der Fahrsicherheit, des Fahrerlebnisses und des Fahrkomforts. Diese Bereiche müssen im Einklang mit der Erwartung des Kunden stehen. Im gesamten Entwicklungsprozess müssen somit geeignete Mittel gefunden werden, um diesen Ansprüchen in höchstem Maße gerecht zu werden.

Kilian Dettlaff

Chapter 1. Introduction

According to the global status report on road safety [12], 1.2 million people die each year due to traffic accidents around the world. Driver error is the cause of 94 % of the accidents which occur in the USA [11]. Of these driver-related critical errors, 41 % are recognition errors, 33 % are decision errors, 11 % are performance errors and 7 % are non-performance errors (sleep, etc.).

Bülent Sari

Chapter 2. State of the Art

Safety is becoming more important with the increasing level of safety-related E/E Systems built into cars. The increasing functionality of vehicle systems through the electrification of the powertrain and autonomous driving technology leads to more complexity in the design of the system, hardware, software and safety architecture. To handle this increased complexity and develop the safer systems systematically, functional safety standards are being developed.

Bülent Sari

Chapter 5. Conclusion and Outlook

This research outlines the various fail-operational safety architecture methods developed with consideration of domain ECUs containing multicore processors and describes the model-driven approaches for the development of the safety lifecycle and the automated DFA.

Bülent Sari

Chapter 4. Model-driven Approaches for ISO 26262 Work Products and DFA

This chapter presents two innovative approaches. The first approach describes the model-based development of ISO 26262 work products. The second approach concerns the model-based DFA which is required by ISO 26262 for the application of ASIL decomposition.

Bülent Sari

Chapter 3. Fail-operational Safety Architecture for ADAS/AD Systems

The self-driving technology has been developing very rapidly in the last few years. Most of the automotive companies want to launch their autonomous vehicles with SAE level 4 at the beginning of 2020, but there are still some key technological challenges to solve [28, 29]. These challenges include increasing the safety and availability through a proper fail-operational system design.

Bülent Sari

Kapitel 3. Das Handwerk – Eine Einführung

Das „Handwerk“ wurde lange Zeit als historische Kategorie begriffen, sozusagen als das Abbild betrieblicher Realität in der vorindustriellen Zeit. In der Regel wurde diese Ansicht gepaart mit der impliziten Annahme, es handele sich bei Handwerksbetrieben um Betriebe, die ihre Produkte ausschließlich in Handarbeit d. h. durch manuelle Produktion herstellen (vgl. Glasl et al. 2008, S. 7). Vor dem Hintergrund des durch den technologischen Wandel bedingten weitverbreiteten Einsatzes von Maschinerien und innovativen Technologien – auch in Handwerksbetrieben – ist diese Auffassung vom Handwerk jedoch in der heutigen Zeit als nicht mehr zeitgemäß anzusehen.

Laura Naegele

Kapitel 1. Einleitung

Elektromagnetisch betätigte Aktoren (kurz Magnetaktoren) bilden als elektromechanische Energiewandler wichtige Antriebskomponenten, gleichermaßen in mechatronischen Systemen, in industriellen Anlagen, in der Luftfahrtindustrie und in der Fahrzeugtechnik [How00,TPDA18]. Es können verschiedene Typen von Magnetaktoren unterschieden werden, bezüglich ihrer Funktionsmerkmale, wie die Verrichtung mechanischer Arbeit durch rotatorische oder translatorische Bewegungen, sowie hinsichtlich ihrer Positionierungsgenauigkeit und Reaktionszeiten [How00]. Magnetaktoren, die eine translatorische Bewegung durchführen sind bspw.

Tristan Braun

Kapitel 7. Anwendungsbeispiel aus der Fahrzeugtechnik

Analytische und kommerzielle Lösung

Fahrzeuge lassen sich sehr gut durch Mehrkörpersysteme modellieren. Allerdings sind bei neu zu entwickelnden Fahrzeugen in der Regel viele Parameter noch nicht festgelegt. Hier ist es dann von Vorteil, wenn Teilsysteme, wie z. B. Achsmodelle, in verschiedenen Modellierungstiefen vorliegen. Mit einem einfachen Modell, das nur wenige Parameter zur Beschreibung benötigt, können bereits in der frühen Entwicklungsphase Konzeptuntersuchungen durchgeführt werden. Präzise Simulationen mit einem Gesamtmodell erfordern dann meist aber komplexere Modelle mit einer Vielzahl an Parametern, die über Messungen verifiziert werden müssen.

Georg Rill, Thomas Schaeffer, Fredrik Borchsenius

11. Zusammenfassung und Ausblick

Das Buch „Schwungradspeicher in der Fahrzeugtechnik“ verfolgt einen konsequent holistischen Ansatz bei der Betrachtung des Themas. In Zeiten der CO2-bedingten Klimaerwärmung und ständig steigender Energiepreise ist es unerlässlich, selbst technische Detaillösungen des hybriden Antriebsstrangs – wie in diesem Fall den Energiespeicher - in einen globalen Kontext zu setzen.

Armin Buchroithner

9. Lagerung

Im Bereich der Schwungradspeicher haben sich bis jetzt lediglich zwei Lagerkonzepte durchgesetzt:

Armin Buchroithner

Kapitel 6. Schlussfolgerung und Ausblick

Im Rahmen des FVV-Forschungsvorhabens „Dieselverbrennung auf homogenem Hintergrundgemisch“ wurde am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrtwesen (IVK) an der Universität Stuttgart ein phänomenologisches Verbrennungsmodell entwickelt, verifiziert und in das FVV-Zylindermodul implementiert. Das Modell basiert zum einen auf umfangreiche Messdaten aus dem Forschungsprojekt [3]. Zum anderen auf den Erkenntnissen von 3D-CFD-Berechnungen und Versuchen an einer Langhub-Kompressionsmaschine, die im Rahmen des Forschungsprojekts an der ETH-Zürich durchgeführt wurden.

Ömer Ünal

Kapitel 5. Validierung des neuen Modellansatzes

Im Folgenden wird das Gesamtmodell auf eine Substitutionsratenvariation angewandt. Der Betriebspunkt zeichnet sich mit einem hohen Umsetzungswirkungsgrad aus. Es ist zu erkennen, dass in Betriebspunkten mit einem stark überstöchiometrischen Luftverhältnis die Entrainmentverbrennung dominiert.

Ömer Ünal

Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Technik

Während der Dieselantrieb lange noch nicht an den Grenzen der Leistung angekommen ist, steht aktuell die emissionsseitige Entwicklung im Vordergrund. Aufgrund der umweltseitigen und strategischen Bedeutung des Erdgases wurden in der Vergangenheit verschiedene Dual-Fuel Konzepte untersucht. Unterschieden werden die Konzepte aufgrund der Zünd- und Gemischbildungsmechanismen, siehe Abbildung 2.1.

Ömer Ünal

Kapitel 1. Einleitung

1897 stellte Rudolf Diesel den selbstzündenden Verbrennungsmotor mit einem Wirkungsgrad von 26 % vor. Mit dieser Erfindung wurde die Dampfmaschine ersetzt, diezu diesem Zeitpunkt einen Wirkungsgrad von 4 % besaß und etablierte sich insbesondere im Nutzfahrzeugsektor. Es ist inzwischen mehr als ein Jahrhundert vergangen und neben der Steigerung des Wirkungsgradsbesitzt bis heute auch die Emissionsreduzierung des Dieselantriebs eine große Rolle. Als schädliche Schadstoffe bei einem Dieselbetrieb sind dabei zu nennen: Die unverbrannten Kohlenwasserstoffe HC, das Zwischenprodukt CO, Partikel, NOxund SOx.

Ömer Ünal

Kapitel 4. Beschreibung des neuen Modellansatzes

Die Untersuchung in Kapitel 3 hat die Phänomene einer turbulenten Flammenausbreitung und einer beschleunigenden Selbstzündungsverbrennung als Verbrennungsmechanismus einer Dual-Fuel Verbrennung ausgezeichnet. Ferner ergaben Untersuchungen am Einhubtriebwerk und Simulationen der CFD dass das im Dieselstrahl befindliche Methangemisch, zusammen mit dem Dieselkraftstoff, umgesetzt wird. Diese Umsetzung wird im Folgenden als „CNG Entrainment“ bezeichnet.

Ömer Ünal

Kapitel 3. Messdatenanalyse

Um Erkenntnisse über die Verbrennungsmechanismen zu erhalten werden bei ansonsten nahezu identischen Randbedingungen Variationen untersucht. So kann eine Vorstellung über das Verhalten der Dual-Fuel Verbrennung gewonnen werden, welche als Grundlage der Modellierung dient.

Ömer Ünal

Chapter 7. Application of the 0D-Turbocharger

Excerpts of the application example shown, have also been publish with fewer details in [32]. The modeling, validated on the VHGTB, is now applied to an two-cylinder engine. In order to demonstrate the capabilities of the approach developed, a turbocharged engine has been chosen that is characterized by a strongly pulsating exhaust gas and showing a difficult gas exchange process.

Andreas Kächele

Chapter 6. Validation by means of a Virtual Hot Gas Test Bench

The modeling introduced in Chapter 5 will be compared to well-established 1D and 3D-Simulation tools and tested for accuracy, stability and computation time by means of a virtual hot gas test bench.

Andreas Kächele

Chapter 5. The Chosen Approach: 0D-Turbocharger

An overview of the integrated 0D-Turbocharger into the 3D-CFD Environment of QuickSim is given in Figure 5.1. Continuous lines represent three dimensionally meshed parts, whereas dashed lines represent 0D modeling. Only environmental boundary conditions are required, enabling the simulation of the low pressure intake side, including, e.g., the air filter. On the high pressure intake side, the charge air intercooler, throttle and air box are modeled as well as a possible high pressure EGR system.

Andreas Kächele

Chapter 4. Turbocharger Integration in QuickSim

It is common for 3D-CFD simulations of turbocharged internal combustion engines to limit the simulated domain on the intake side to parts of the intake channels and runners, sometimes including the airbox and throttle valve. The same principle is applied to the exhaust side where the boundary conditions are usually applied after the exhaust channels or the runners but always before the turbocharger (see Figure 4.1). In the figure shown, an external waste gate is integrated, requiring a second exhaust boundary condition.

Andreas Kächele

Chapter 3. Simulation Environments

QuickSim is a simulation tool dedicated to 3D-CFD of internal combustion engines, developed at the Research Institute of Automotive Engineering and Vehicle Engines Stuttgart (FKFS) and the Institute for Internal Combustion Engines and Automotive Engineering (IVK) by the University of Stuttgart. A detailed report on the applied methodology is given in [15], so the following introduction will be brief.

Andreas Kächele

Chapter 2. Fundamentals

The modern internal combustion engine (of the year 2019) for passenger cars is no longer naturally aspirated, but uses charged air instead. This is usually realized with a turbocharger, less often with a supercharger and very rarely with an electric charger. The percentage of new cars sold with a turbocharger is rising in all major markets with a positive outlook [53].

Andreas Kächele

Chapter 1. Introduction

Over the course of history, increasing the mobility of humans and goods has been a major driver for social development. In the most recent decades, the internal combustion engine has secured a dominant position within the multitude of known drive concepts. Animated by the competition with alternative technologies, continuous improvements with well-known milestones like charged engines, lead free fuels, the 3-way catalyst and modern exhaust gas after-treatment have been introduced.

Andreas Kächele

Chapter 8. Conclusion and Outlook

The aim of the present work is to enable a transient 3D-CFD simulation over multiple working cycles for turbocharged internal combustion engines. In this context, a transient simulation is defined as a change in the engine operating point, e.g. speed or load. Due to the strong interaction between a turbocharger and a combustion engine, an integrated approach through a coupled engine-turbocharger simulation is required to ensure a global system response.

Andreas Kächele

Driver assistance systems and automated driving functions – impact potentials, challenges and solutions from the point of view of the AZT

It has been demonstrated that driver assistance systems are making a significant contribution toward increasing road safety. For more than a decade, the Accident Research Department of the Allianz Center for Technology (AZT) has been analyzing impact potentials as part of several research projects, including AKTIV, TRACE and euroFOT [1, 2, 3], and was largely responsible for the fact that effective driver assistance systems are now taken into account in several countries when pricing insurance premiums. Potential effectiveness is regularly assessed on the basis of third-party liability (TPL) and motor own damage (MoD) claims reported to Allianz Versicherung [4, 5, 6, 7].

Johann Gwehenberger, Christoph Lauterwasser, Marcel Borrack, Melanie Kreutner, Carsten Reinkemeyer

Kapitel 4. Modellbeschreibung

Durch die Entwicklung eines reduzierten Simulationsmodelles wird eine Rechenzeitreduktion bei der Berechnung transienter Vorgänge in der Fahrzeugkabine im Vergleich zur 3D-CFD-Simulation angestrebt. Hierfür werden zunächst die Aufwände für die unterschiedlichen beteiligten Prozesse analysiert. Grundsätzlich besteht die vollständige Erfassung aller in Kapitel 3 beschriebenen thermischer Transportvorgänge in der numerischen Berechnung der Wärmeleitung in den beteiligten Festkörpern, der Wärmestrahlung zwischen zueinander angeordneten Oberflächen und des mit dem Massentransport einhergehenden thermischen Transportes bei der Konvektion.

David Klemm

Kapitel 2. Stand der Technik

In diesem Kapitel soll ein Überblick gegeben werden über aktuell eingesetzte Methoden zur rechnergestützten Ermittlung des transienten thermischen Verhaltens einer Fahrzeugkabine. Dabei wird jeweils auf die spezifischen Eigenheiten der Methoden eingegangen, es werden ihre Vorteile und Einsatzgebiete aufgeführt und auch die Grenzen ihrer Anwendbarkeit angesprochen.

David Klemm

Kapitel 3. Grundlagen

Im folgenden Kapitel werden die für diese Ausarbeitung relevanten Grundlagen behandelt. Neben den physikalischen Grundlagen in Abschnitt 3.1 und den numerischen Grundlagen in Abschnitt 3.2 wird in Abschnitt 3.3 ein kurzer Überblick über lineare Modellierung gegeben.

David Klemm

Kapitel 1. Einleitung

Dieses Zitat könnte als Leitmotiv für die vorliegende Arbeit an einem reduzierten Modell zur transienten thermischen Simulation einer Fahrzeugkabine verstanden werden. Berechnungsmodelle bewegen sich immer im Spannungsfeld zwischen einer möglichst guten Abbildung der physikalischen Prozesse, die sie beschreiben sollen, und dem dafür notwendigen Aufwand, der immer mit Kosten gleichzusetzen ist. Deshalb ist die Güte eines Modells vor allem daran zu messen, ob wirklich nur das berechnet wird, was der unmittelbaren Zielsetzung des Modells dient, und auf alles Übrige verzichtet wird.

David Klemm

Kapitel 6. Schlussfolgerungen und Ausblick

Schon in der Einleitung in Kapitel 1 wird die Relevanz der Möglichkeit zur frühzeitigen Bewertung des thermischen Verhaltens einer Fahrzeugkabine im Entwicklungsprozess deutlich, und der damit verbundenen Notwendigkeit der schnellen Berechnung transienter Vorgänge. Nach einem Überblick über verschiedene Methoden der Kabinenmodellierung und der numerischen Simulation in Kapitel 2 wurden in Kapitel 3 zunächst die physikalischen Grundlagen zur Beschreibung von Wärme- und Stofftransporten aufbereitet, bevor auf die numerischen Grundlagen zur Berechnung der eindimensionalen Wärmeleitung und die Modellierung mit der linearen Systemtheorie eingegangen wurde. In Kapitel 4 wurden dann sowohl die betrachteten Lastfälle beschrieben als auch die verschiedenen verwendeten Modelle detailliert dargestellt (3D-CFD, LTI- und die reduzierten Modelle in Matlab und GT-SUITE), mit den jeweiligen Annahmen und Eigenschaften.

David Klemm

Kapitel 5. Validierung

Zur Validierung der in Kapitel 4 vorgestellten Modellierung des transienten thermischen Verhaltens einer Fahrzeugkabine werden in diesem Kapitel Ergebnisse für die unterschiedlichen Lastfälle betrachtet. Für die beiden Lastfälle „Heatup“ und „Cooldown“ wird jeweils ein transientes Szenario mit zeitlich variierenden Eingangsgrößen herangezogen. Schlussendlich wird dann im Abschnitt 5.4 ein kombinierter Lastfall definiert, ein transientes Szenario, bei dem die Eingangsparameter (und damit auch die Randbedingungen) im Zeitverlauf Werte aus den „Definitionsbereichen“ aller drei Lastfälle annehmen.

David Klemm

5. Das Berufsbild „Terminologe/Terminologin“: Anforderungen, Qualifikationen, Ausbildung

Die Aufgaben von Terminologinnen und Terminologen sind vielfältig und entwickeln sich stetig weiter. Zum Kompetenzprofil mit den Schwerpunkten „Terminologie“, „Sprache“ und „Fachwissen“ werden in den kommenden Jahren auch informationstechnologische Facetten hinzukommen, um den Übergang vom Terminologie- zum Wissensmanagement umzusetzen. Begriffsbeziehungen und Begriffssysteme, die in der Terminologiewissenschaft und -arbeit sowohl theoretisch als auch methodisch aufgearbeitet sind, gewinnen in Form von Ontologien neue Bedeutung.Der Aufsatz zeigt auf, welche typischen Arbeits- und Prozessschritte in einem professionellen Terminologiemanagement zu leisten sind. Im Anschluss werden verschiedene Betrachtungsweisen behandelt, die zu unterschiedlichen Schwerpunkten innerhalb der Terminologiearbeit führen. Einen besonderen Schwerpunkt nimmt hier der Themenbereich „Begriffe und Begriffsbeziehungen“ ein. Aus diesen Ausführungen wird anschließend ein Kompetenzprofil abgeleitet, das zunächst umrissen und anhand einiger Schwerpunkte vertieft dargestellt wird. Den Abschluss bildet eine Fallstudie zur Vermittlung terminologischer Kompetenzen in der Hochschulausbildung.

Petra Drewer

Kapitel 5. Energiespeicher

Nach Abschalten der Kernkraft- und Kohlekraftwerke bleiben von der im Jahre 2018 erzeugten Elektroenergiemenge von 541 TWh noch 158 TWh an grundlastfähigem Energiepotenzial bestehen (Tab. 5.1, Zeilen 1 und 2). Die eigene Pumpspeicherkapazität im Lande ist topologiebedingt gering und kaum noch ausbaufähig (Tab. 5.1, Zeile 3). Über das Seekabel „Nordlink“ wird eine Verbindung mit den Pumpspeicherwerken in Norwegen angestrebt.

Bernhard Adler

Kapitel 22. Funktionale und elektrische Sicherheit

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs führt dazu, dass sowohl bereits bekannte aber auch neuartige Gefährdungen und deren Risiken über die verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus hinweg betrachtet, bewertet und als Sicherheitsaspekte bei der Auslegung eines elektrischen Antriebsstrangs und seinen Komponenten angemessen beachtet werden müssen. Die Funktionale Sicherheit (FuSi) vermeidet Gefährdungen durch funktionales Fehlverhalten, das sich unmittelbar aus fehlerhaften Elektrik-, Elektronik- bzw. Softwarebestandteilen des elektrischen Antriebsstrangs und seinen Komponenten ergeben könnte. Fahrzeuge, Infrastruktur und inzwischen auch der gesamte Kundendienstbereich werden im Hinblick auf die elektrische. Sicherheit stetig weiter verbessert. Jetzt muss sich das Augenmerk zunehmend auch auf andere Bereiche richten; insbesondere Rettungskräfte, Feuerwehren und Bergungsunternehmen stehen hier im Fokus.

Matthias Maihöfer, Volker Blandow

Kapitel 7. Brennstoffzelle

Die Brennstoffzelle ist ein Energiewandler, der die im Brennstoff (meist Wasserstoff) gespeicherte Energie mithilfe von Sauerstoff direkt in elektrische Energie umwandelt. Damit entfällt der übliche Energiewandlungsprozess von Kraftstoff in mechanische Energie (Verbrennungskraftmaschine) und anschließend über den Generator in elektrische Energie. Der Wirkungsgrad der Energiewandlung mittels Brennstoffzelle ist deshalb grundsätzlich höher. Für die bedarfsgerechte Verfügbarkeit der elektrischen Energie ist allerdings im Fahrzeug weiterhin eine Batterie notwendig, wenn auch mit geringer Kapazität. Bei den rein elektrischen Fahrzeugantrieben können sich Batterie und Brennstoffzelle als Energiespeicher beziehungsweise –wandler idealerweise ergänzen.

Joerg Wind

Kapitel 4. Angewandte Hydrogeologie

Die Erforschung der Vorräte, der Dynamik und der Beschaffenheit des Grundwassers ist eine Aufgabe der Hydrogeologie. Eine zweite und nicht minder wesentliche Aufgabe ist die Anwendung hydrogeologischer Erkenntnisse in der Praxis. Neben der Beherrschung der wissenschaftlichen Grundkenntnisse gehören wesentliche Grundlagen optimaler praxisbezogener Tätigkeit zu den Erfahrungen eines Hydrogeologen.

Bernward Hölting, Wilhelm G. Coldewey

Kapitel 2. Technische Betrachtung

Die Forschung und Entwicklung des automobilen Sektors legt derzeit einen Schwerpunkt auf das Thema Nachhaltigkeit und fokussiert somit alternative Antriebskonzepte und Kraftstoffe. Dies führt zu einer Vielzahl von Technologien und Innovationen. Basierend auf den motorsportspezifischen Anforderungen und Rahmenbedingungen wird diese Vielfalt im Folgenden untersucht und mithilfe technischer Kriterien hinsichtlich Rundenzeitperformance bewertet.

Lea Schwarz

Kapitel 3. Ökologische Betrachtung

Die steigende Bedeutung der Nachhaltigkeit, insbesondere mit Fokus auf der Reduzierung von Treibhausgasemissionen als Hauptverursacher des Klimawandels und somit einer der größten Bedrohungen der Menschheit, erfordert eine ganzheitliche ökologische Betrachtung von Produktlebenszyklen. Aufgrund der gesetzlichen Rahmenbedingungen steht das Thema Nachhaltigkeit auch im Mittelpunkt der Antriebsentwicklung, weist jedoch einen stark eingeschränkten Betrachtungsraum auf. Mit dem Ziel, die Grundlage für eine nachhaltige Zukunft des Motorsports zu schaffen, werden im Folgenden Antriebe und Kraftstoffe für den Langstreckenrennsport einer ganzheitlichen ökologischen Analyse, bestehend aus Ziel und Untersuchungsrahmen, Sachbilanz, Wirkungsabschätzung und Auswertung der Ergebnisse, unterzogen.

Lea Schwarz

Kapitel 5. Schlussfolgerung und Ausblick

Vor dem Hintergrund des fortschreitenden Klimawandels und der steigenden Bedeutung der Nachhaltigkeit in der Weltpolitik und der Gesellschaft ist eine Ausrichtung der Zukunft des Motorsports auf das Thema Nachhaltigkeit essentiell. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Identifikation von nachhaltigen Antriebskonzepten für die Prototypen Klasse des Langstreckenrennsports im Rahmen der FIA WEC. In einer methodischen Vorauswahl wurde die Vielfalt an Antrieben und nachhaltigen Energieträgern nach Stand der Technik und der Forschung auf deren grundsätzliche Eignung für einen nachhaltigen Motorsport geprüft.

Lea Schwarz

Kapitel 1. Einleitung

Der Klimawandel stellt aktuell eine der größten Herausforderungen für die Menschheit dar. Der anthropogene Anteil an dieser Entwicklung ist geprägt durch die steigenden Emissionen von Treibhausgasen und erfordert ein Umdenken im Mobilitätssektor, der mit 14% einen maßgeblichen Anteil an den weltweiten Treibhausgasemissionen hält [1]. Die steigende Bedeutung eines nachhaltigen Individualverkehrs führte in den letzten Jahren weltweit zu umfangreichen und stetig strenger werdenden gesetzlichen Vorschriften, die den Ausstoß sowohl von Treibhausgasen in Form von Kohlenstoffdioxid als auch von diversen Schadstoffen limitieren.

Lea Schwarz

Kapitel 4. Ganzheitliche Bewertung nachhaltiger Konzepte für den Motorsport

Basierend auf dem Reglement der LMP1-H Klasse der FIA WEC werden in Kapitel 2.4 potentiell nachhaltige Antriebskonzepte bestehend aus Antrieb und Energieträger konzeptioniert. Diese schließen verbrennungsmotorische Konzepte mit flüssigem Diesel- oder Ottokraftstoff sowie gasförmigem Methan, das batterieelektrische Konzept und einen Range Extender mit einer Brennstoffzelle als Hauptantrieb ein. In Kapitel 3.3 erfolgt die ganzheitlich umweltbilanzielle Bewertung dieser Konzepte.

Lea Schwarz

18. Umgang mit weiblichen Führungskräften und Mitarbeitern

Die Lernziele dieses Kapitels: Die Leser können die Bedeutung weiblicher Führungskräfte und Mitarbeiter für Unternehmen einordnen. Die Leser überblicken theoretisch-konzeptionelle Ansätze, die sich mit Unterschieden zwischen männlichen und weiblichen Beschäftigten bzw. innerhalb der Gruppe der weiblichen Beschäftigten auseinandersetzen. Die Leser kennen ausgewählte Handlungsfelder im Umgang mit weiblichen Führungskräften und Mitarbeitern. Die Leser kennen ausgewählte Instrumente zur Gestaltung des Umgangs mit weiblichen Führungskräften und Mitarbeitern.

Ruth Stock-Homburg, Matthias Groß

Kapitel 2. Motivation und Zielsetzung

Um weitere Verbesserungspotenziale des Verbrennungsmotors nutzbar zu machen, ist ein noch tiefgreifenderes Verständnis der Einspritzung nötig. Zur Bewertung von Injektoren und deren Einspritzverhalten kommt in der Vorentwicklung der Daimler AG neben einem System zur hydraulischen Bestimmung von Einspritzmenge und -rate und der optischen Untersuchung mittels Hochgeschwindigkeitskameras die Strahlkraftmethode zum Einsatz.

Hans Römisch

Kapitel 1. Einleitung

Durch die Problematik des Klimawandels wird die Verwendung fossiler Energieträger und damit auch die des Verbrennungsmotors zunehmend infrage gestellt. Dies zeigte sich in den durch den Gesetzgeber stetig verschärften Zielvorgaben für die Emission von Kohlenstoffdioxid (CO2). So liegt die von der EU für das Jahr 2020 beschlossene Zielvorgabe der CO2-Emissionen bei 95 gkm-1 für den Flottendurchschnitt der von einem Hersteller produzierten Fahrzeuge [64].

Hans Römisch

Kapitel 3. Grundlagen

Auf Daniel Bernoulli geht die Beschreibung einer stationären reibungsfreien und inkompressiblen Strömung entlang eines Stromfadens zurück, die er 1738 in seiner Hydrodynamika [3] veröffentlichte [63]. Sie stellt als Spezialfall desselben eine Vorwegnahme des Ersten Hauptsatzes der Thermodynamik dar, welcher jedoch erst über 100 Jahre später von Julius Mayer, James Prescott Joule und Hermann von Helmholtz formuliert wurde [38]. Danach setzt sich die konstante Gesamtenergie eines Fluidelements nach Gleichung 3.1.

Hans Römisch

Kapitel 6. Strahlkraft als Erweiterung der hydraulischen und optischen Analyse

Wie in Kapitel 4.2 beschrieben, lässt sich mit Hilfe der lokalen Messungen die Impulsverteilung im Spray bestimmen. Aus dieser Information können wiederum Strahllage und –form berechnet werden. Diese geometrischen Informationen sind für die Auslegung von Injektoren von großer Bedeutung.

Hans Römisch

Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Übertragbarkeit der Messungen mit der Strahlkraftmethode mit optischen und hydraulischen Untersuchungen zu erreichen und diese miteinander zu verknüpfen. Hierdurch sollen das Verständnis für die Messmethoden und damit auch die Möglichkeiten der Bewertung von Injektoren verbessert werden.

Hans Römisch

Kapitel 5. Voraussetzungen für die Vergleichbarkeit der vorgestellten Messtechniken

Trotz des standardisierten Aufbaus bestehen aufgrund konstruktiver und funktioneller Besonderheiten der drei Systeme bestimmte Unterschiede in ihrer Einbindung in das jeweilige Labor. Diese betreffen in erster Linie die Druckerzeugung und die Ansteuerung der Injektoren. Sollen die vorgestellten Messsysteme miteinander verglichen werden, um sie zu einer kombinierten Auswertung zu verknüpfen, ist es wichtig, auch auf geringfügige Unterschiede einzugehen. Dies ermöglicht ein genaueres Systemverständnis und das Beseitigen von Störquellen.

Hans Römisch

Kapitel 4. Aufbau der verwendeten Messsysteme

Für die eingesetzten Messtechniken standen jeweils separate Labore zur Verfügung, welche alle auf einem modularen System aufbauen. Sieht man vom eigentlichen Messsystem ab, ist der grundsätzliche Aufbau daher weitestgehend identisch. So bilden Kraftstoffkonditionierung, Hochdruckerzeugung und Injektoransteuerung jeweils einheitliche Module, welche zwischen den Laboren getauscht werden können.

Hans Römisch

Kapitel 11. Mechatronische Systeme

In diesem abschließenden Kapitel werden nun einige Systeme vorgestellt, die typischerweise in der Mechatronik behandelt werden. Anhand der Beispiele soll nochmals aufgezeigt werden, wie die Prinzipien und Methoden, die in den vorhergehenden Kapiteln erläutert wurden, zur Anwendung kommen und bei realen technischen Produkten zu verbesserten Problemlösungen führen.

Werner Roddeck

5. Strategische Partnerschaften

Auf der Suche nach Wachstum oder Innovation wird es für Unternehmen zunehmend schwierig, alle Ziele im Alleingang zu verfolgen. Als Ausweg bieten sich strategische Partnerschaften an. In jüngerer Zeit kommt in diesem Zusammenhang eine neue Variante ins Spiel: betriebswirtschaftliche Ökosysteme. Sie entstehen i. d. R. durch die Bildung strategischer Partnerschaften. Obwohl die Primärproduzenten gemeinsam mit ihren komplementären Partnern als eigenständige Unternehmen individuelle Ziele verfolgen können, teilen sie das gleiche Schicksal. Unternehmensökosysteme bestehen aus Akteuren, die Leistungen als Gemeinschaft erbringen wollen. Jeder Teilnehmer kann neben den Beziehungen zu den Lieferanten und Kunden eines Systems Verbindungen auch zu anderen Ökosystemen unterhalten. In diesem Kapitel durchleuchten wir das Phänomen der Kooperation zwischen unabhängigen Partnern. Dabei liegt der Fokus auf den strategischen Aspekten von Partnerschaften.

Noah Farhadi

Kapitel 8. Zusammenfassung und Ausblick

Um auch zukünftigen Anforderungen an den Verbrauch und das Emissionsverhalten von Kraftfahrzeugen gerecht zu werden, ist eine weitere Steigerung des Wirkungsgrads beim Verbrennungsmotor und höhere Elektrifizierung des Antriebsstrangs unerlässlich. Insbesondere im Teillastbereich, in dem der stöchiometrisch betriebene Verbrennungsmotor einen relativ schlechten Wirkungsgrad aufweist, kann hier durch elektrische Fahrt die Effizienz des Fahrzeugs gesteigert werden. Wird dagegen der Verbrennungsmotor in diesem Betriebsbereich mager betrieben, kann auch in der Teillast der Wirkungsgrad des Ottomotors deutlich gesteigert werden.

Jing Cheng

Kapitel 7. Simulation mit optimierender Betriebsstrategie

Wie in Kapitel 2.2.3 erläutert, kommen kausale oder nicht-kausale Optimierungsansätze zum Einsatz, je nachdem ob die Streckeninformation in der Zukunft verfügbar ist. Kausale Optimierungsansätze sind auch als Online-Optimierung, nicht-kausalen Optimierungsansätze als Offline-Optimierung bekannt. Die Online-Optimierung findet oft in der Praxis Anwendung. Sie benötigt keine oder wenige Informationen über die zukünftige Strecke.

Jing Cheng

Kapitel 6. Simulation mit regelbasierter Betriebsstrategie

Die Untersuchung für ein Hybridfahrzeug in der frühen Entwicklungsphase lässt sich oft durch einfache Kennfeld-Berechnung durchführen, jedoch gilt der Schluss daraus aufgrund der Komplexität des Fahrzeugsystems nur beschränkt in Praxis. Das Gesamtsystemmodell mit erweitertem Motormodell soll die Abweichung zwischen Simulation und Versuch verringern. Kapitel 5.1 hat die drei Ausführungen der Simulationsmodelle erläutert und die folgenden Rechenergebnisse ergeben sich aus der Gesamtsystemsimulation mit den komplexen Streckenmodellen.

Jing Cheng

Kapitel 5. Streckenmodell für Verbrennungsmotoren

Je nach Simulationsanforderung und Zweck findet das Gesamtsystemmodell mit unterschiedlichen Komplexitätsstufen in Bezug auf Modellierung des Verbrennungsmotors Einsatz (siehe Kapitel 6 und 7).

Jing Cheng

Kapitel 4. Datenbasis für Kalibrierung und Validierung

Der untersuchte Parallelhybridantriebsstrang verfügt über die Konfiguration in Abbildung 4.1, die auch als P2-Hybridanstriebstrang bezeichnet wird. Der Stand stammt ursprünglich aus dem in [43] vorgestellten Mercedes C350e Plug-In-Hybridfahrzeug. Wie in Kapitel 2 schon beschrieben wird, befindet sich der Elektromotor in dieser Anordnung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe.

Jing Cheng

Kapitel 3. Gesamtsystemmodellierung für Hybridfahrzeug

Zunächst wird in diesem Kapitel das gängige Aufbauprinzip einer Gesamtsystemsimulation für das Hybridfahrzeug erläutert. Die Prämisse für das Simulationsmodell des Gesamtsystems ist durch die Abbildung des Fahrzeugverhaltens Verbrauch und Rohemissionen mit der notwendigen Dynamik möglichst in Echtzeit zu prognostizieren. Der Fokus liegt dabei auf der Modellierung des Verbrennungsmotors.

Jing Cheng

Kapitel 2. Stand der Technik

Die Verbrennung im Verbrennungsmotor ist ein schneller Oxidationsprozess des Kraftstoffs wobei die Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemischs für eine stabile Verbrennung essentiell ist. Fahrzeugmotoren lassen sich nach äußerer und innerer Gemischbildung unterscheiden. Äußere Gemischbildung findet typischerweise im Ottomotor mit Kanaleinspritzung statt.

Jing Cheng

Kapitel 1. Einleitung

Nach einer über hundert Jahre dauernden Dominanz des Verbrennungsmotors als Antriebsquelle für Fahrzeuge, ist in den vergangenen Jahren ein Wandel insbesondere beim Individualverkehr zu beobachten. Erzwungen wird diese auch durch die immer strengeren Grenzwerte für die Luftqualität, die ein lokal emissionsfreies Fahren attraktiv erscheinen lassen. Die europäische Union fordert die Fahrzeughersteller auf, den CO2-Flottenverbrauch bis 2020 unter 95 g/km zu senken [12].

Jing Cheng

Die Analyse der Arbeitsfähigkeit in der digitalisierten Produktion – Anforderungen an ein neues Instrumentarium

In vielen Regionen und Branchen Deutschlands herrscht ein Mangel an Fachkräften. Um zusätzlichen Personalengpässen durch arbeitsunfähige Mitarbeiter vorzubeugen muss die Arbeitsfähigkeit analysiert werden können. Die Digitalisierung des industriellen Sektors stellt neue Anforderungen an die Messung dieser und ähnlicher Konstrukte. Deshalb zielt dieser Beitrag darauf ab, zu bestimmen, welche Veränderungen der Arbeitsbedingungen und –anforderungen durch die Industrie 4.0 erwartet werden und welche Anforderungen diese Faktoren an die Messung der Arbeitsfähigkeit stellen. Dazu wurde eine strukturierte Literaturrecherche und -auswertung durchgeführt. Es zeigte sich, dass unter anderem physische Arbeitserleichterungen, eine größere Komplexität der Arbeitsumwelt, eine zeitliche und örtliche Entgrenzung der Arbeit sowie Veränderungen in der Kommunikation zu erwarten sind. Ein höherer Bedarf an Interdisziplinarität, IT-Kompetenz, Prozess- und Systemkompetenz sowie sozialen Kompetenzen wird vorausgesagt. Ebenso werden Arbeitspersonen mit der Notwendigkeit des lebenslangen Lernens konfrontiert werden. Eine Überprüfung bestehender Instrumente zur Messung der Arbeitsfähigkeit auf diese Faktoren hin wird angezeigt.

Martin Ulber, Frauke Remmers

2. Anwendungsgebiete neuer Werkstoffe

Die auf globale Nachfrage aus der Wirtschaft ausgerichteten Hochtechnologiebereiche wie Maschinenbau, Energie- und Elektrotechnik, Straßenfahrzeugbau, Luft- und Raumfahrttechnik, Messtechnik und Medizintechnik führen uns zu den wichtigsten Anwendungsfeldern neuer Werkstoffe. Die ◘ Tab. 2.1 enthält diese Anwendungsfelder.

Hansgeorg Hofmann, Jürgen Spindler

Kapitel 3. Allgemeines zu den Bewerbungsunterlagen

In diesem Kapitel geht es um die allgemeingültigen Grundlagen zur Erstellung guter Bewerbungsunterlagen, welche sich auf den Großteil aller Bewerbungen anwenden lassen. Es werden die wichtigsten Bewerbungsunterlagen, wie Lebenslauf und Anschreiben detailliert besprochen, ebenso wie die unterschiedlichen Wege, diese beim potenziellen neuen Arbeitgeber einzureichen. Ziel ist es, eine allgemeine Wissensgrundlage zu schaffen und es so dem Leser zu ermöglichen in den nachfolgenden Kapiteln detailliert auf die verschiedenen Bewerbungssituation einzugehen und querzulesen.

Tamara Schrammel

Zur sicheren Vernetzung von Kraftfahrzeugen

Durch den Einsatz von Kommunikationstechnik im Fahrzeug- und Verkehrswesen soll eine effizientere Ausnutzung vorhandener Transportinfrastrukturen erreicht werden, indem alle Beteiligten vernetzt und koordiniert werden. In der heterogenen Systemlandschaft von Fahrzeug- und Verkehrstechnikherstellern stellt die Gewährleistung von Interoperabilität bei gleichzeitiger Wahrung grundlegender IT- Schutzziele eine besondere Herausforderung dar. Diese Arbeit stellt eine auf Mobilfunkkommunikation und perfekt sicherer Verschlüsselung basierende Architektur vor, die eine herstellerübergreifende Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit der Verkehrsinfrastruktur ermöglicht. Dem Problem des Schlüsselnachschubs wird durch Prädistribution und Indizieren von Meldungen begegnet. Es wird gezeigt, dass die Architektur zuverlässige und echtzeitfähige Kommunikation ermöglicht und den Anforderungen an die funktionale Sicherheit nach ISO 26262 genügt.

Christoph Maget

Kapitel 6. Komfortoptimierter Betrieb nach Fehler

Der in den Grundlagen erläuterte Nachteil permanenterregter Synchronmaschinen im Fehlerbetrieb ist im vorhergehenden Kapitel mehrfach deutlich geworden. Weil auf die Vorteile der PMSM unter Umständen dennoch nicht verzichtet werden kann, muss Abhilfe geschaffen werden, um die Verlässlichkeitsziele zu erreichen. Ein erstrebenswertes „Abschalten“ der Permanent-magnetwirkung ist nicht ohne weiteres möglich.

Nick Trümmel

Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

Elektromotorisch unterstützte Lenksysteme sind heute in nahezu allen modernen Personenkraftwagen im Einsatz. Die Skalierbarkeit in Bezug auf Leistungsbedarf, der Effizienzvorteil gegenüber bisherigen hydraulischen Systemen und die erweiterten Funktionalitäten infolge des komplexen Zusammenspiels von Mechanik, Elektrik, Elektronik und Software sind drei gute Gründe für die Etablierung der EPS- Technologie. Mit dieser Verbreitung und Bedeutung der (assistierten) Lenksysteme für die Mobilität bedingt sich auch ein immer fortwährender Fokus auf das Thema Verlässlichkeit. Nicht zuletzt auch durch den derzeit verfolgten Trend zum automatisierten Fahren und die Einbettung in eine allgemeine Digitalisierung bzw.

Nick Trümmel

Kapitel 2. Stand der Technik und seine Grenzen

Die zentrale Aufgabe eines Lenksystems ist die Umsetzung der gewünschten Spurführung (Querführung) des vom Fahrzeugführer gesteuerten Kraftfahrzeugs in allen Fahrsituationen. Der Fahrerwunsch wird dabei durch eine Betätigungsvorrichtung (häufig ein Lenkrad oder Joystick) über eine Mechanik direkt oder indirekt auf gelenkte Achsen bzw. Räder übertragen. Für ein komfortables Lenkverhalten muss ein Lenksystem, ob mit oder ohne Servounterstützung, präzise und haptisch ansprechend bedienbar sein, zugleich aber auch eine den Belastungen entsprechende Dimensionierung und über Lebensdauer eine spezifizierte Robustheit aufweisen.

Nick Trümmel

Kapitel 1. Einleitung

Mit einem weltweiten Bestand von über 1,2 Milliarden Stück ist unbestritten, welche enorme Verbreitung und Bedeutung das Kraftfahrzeug heutzutage besitzt. Die eigene Mobilität und der Transport von Waren, wie wir es heute kennen, haben sich seit dem Patent für den Benz- Motorwagen im Jahr 1886 rasant entwickelt und werden heute mehr denn je ausgeführt von komplexen technischen Gebilden. An immer mehr Stellen im Automobil lassen sich Verbindungen mechanischer Wirkprinzipien mit elektrischen und elektronischen Schaltungen wiederfinden.

Nick Trümmel

Kapitel 5. Validierung einer neuen EPS-Antriebsarchitektur

Eine effiziente Entwicklung neuer technischer Systeme und Produkte erfordert -wie bereits mehrfach betont- einen systematischen Ansatz, um die Komplexität und Interdependenzen einzelner Mechanismen und Faktoren adäquat zu berücksichtigen. Diese Vorgehensweise schließt auch oder gerade deswegen die Applikation unterschiedlicher Tools in den Lösungsprozess ein. Im Rahmen dieser Arbeit sind sowohl elektromagnetische FEM-Simulationen (mit ANSYS Maxwell®) als auch ein Tool zur Netzwerksimulation (ANSYS Simplorer®) für die Validierung von Motor- und Systemverhalten eingesetzt worden.

Nick Trümmel

Kapitel 4. Konzeption des fehlertoleranten E- Antriebs

Der Grad an erforderlicher bzw. gewünschter Fehlertoleranz sollte sehr genau im Vorfeld einer Neukonzeption analysiert werden. Es lassen sich dazu sechs Stufen der Fehlertoleranz formulieren, wobei jede mit steigendem Aufwand und zunehmender Komplexität für das System verbunden ist. (Abbildung 4.1).

Nick Trümmel

Kapitel 3. Anforderungen an eine fehlertolerante EPS

Auch wenn der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit in der Konzeptionierung eines fehlertoleranten elektrischen Antriebs zur Lenkunterstützung besteht, spielt das System als Ganzes doch eine entscheidende Rolle bei der Klärung der Anforderungen an den Aktuator. Maßnahmen in nur einem Teilsystem (z.B. elektrischer Antrieb) verschieben möglicherweise Schwachstellen zu anderen Teilsystemen (z.B. Mechanik). Gleichzeitig kann eine isolierte Betrachtung bzw. vermeintliche Optimierung einer Komponente sich im Systemverbund durch fehlende Abstimmung negativ auf Sicherheit und Funktion des Gesamtsystems auswirken.

Nick Trümmel

Open Access

Kapitel 2. Big Data, Data Analytics und Smart Services rund um Wohnen, Gesundheit und Mobilität: Bürgerschreck und Hoffnungsträger in privaten Lebenswelten

Jeder Mensch befindet sich und handelt in verschiedenen Lebenswelten. Eine erste einfache Definition gibt der Duden und beschreibt eine Lebenswelt als „persönliches Umfeld; Welt, in der sich jemandes Leben abspielt“. Seine Wurzeln hat der Begriff ‚Lebenswelt‘ in der philosophischen Strömung der Phänomenologie und er wurde insbesondere durch den Philosophen Edmund Husserl geprägt. Nach seiner Definition umfassen Lebenswelten den menschlichen Wirklichkeitsbereich und dessen egologische Beziehung zur Umwelt.

Susanne Knorre, Horst Müller-Peters, Fred Wagner

Die Markenführung als Untersuchungsgegenstand

Die deutsche Automobilindustrie steht vor großen Herausforderungen wie zunehmende Globalisierung, Marktsättigung, -rückgang und Preisverfall. Während das Durchschnittsalter des Personenkraftwagen (PKW) – Bestandes in Deutschland im Jahr 2004 noch 7,6 Jahre betrug, ist im Jahr 2017 ein Anstieg auf 9,3 Jahre zu verzeichnen. Die immer weiter perfektionierte und in der Branche ubiquitär verfügbare Produktionstechnologie hat zu einer ansteigenden Austauschbarkeit der Fahrzeuge geführt, während Nachfrager zunehmend zu individuelleren Modellen tendieren.

Katrin M. Wegener

Kapitel 1. Einleitung

Für den Erfolg der Elektromobilität muss sichergestellt sein, dass die Elektrofahrzeuge sicher, zuverlässig und komfortabel laden. Bei Fahrten über Land sind die Schnellladestationen, die Fahrzeugemit Gleichstrom laden, ein wichtiger Baustein für die Akzeptanz. Mit einer erhöhten Verbreitung der Fahrzeuge ist auch mit potenziellen Einschränkungen der Leistungsversorgung über das Stromnetz zu rechnen.

Frank Brosi

Kapitel 2. Stand der Technik

Dieses Kapitel behandelt die Grundlagen der Kommunikation zwischen einem Elektrofahrzeug und dem Ladeequipment nach ISO15118 [21]. Diese tragen zum einfacheren Verständnis der weiteren Kapitel bei. Ebenso werden bestehende Verfahren und Methoden zum Test der Kommunikation technischer Geräte vorgestellt und erläutert.

Frank Brosi

Kapitel 3. Analyse der Fehlerpotenziale

Der erste und wichtigste Schritt beim Testen ist die Definition und Festlegung der Testspezifikation. Hierzu ermöglicht die Analyse der Fehlerpotenziale einer Kommunikation ein systematisches Vorgehen. Das Ergebnis der Analyse liefert in einem ersten Schritt einen Leitfaden zur Ermittlung der benötigten Prüffunktionen für die empfangenen Nachrichten. Aus den ermittelten Fehlerpotenzialen lassen sich in weiteren Schritten Stimulifunktionen beziehungsweise -nachrichten ableiten, da aus diesen Potentialen Hinweise auf notwendige und sinnvolle Fehlerinjektionen ersichtlich sind.

Frank Brosi

Kapitel 4. Methode zur Erzeugung eines erweiterten Konformitätstest

Die hier vorgestellte Methode zur Erzeugung und Erweiterung eines Konformitätstests nutzt einen modellbasierten Ansatz. Aus der Beschreibung des Protokolls wird ein Basismodell abgeleitet, das den fehlerfreien Ablauf der Kommunikation beschreibt. Die Beschreibung dient auch als Grundlage für die Bestimmung der potenziellen Fehlerstimuli (wie in Kapitel 3 beschrieben).

Frank Brosi

Kapitel 6. Zusammenfassung und Ausblick

Die ISO15118 bietet neben der Schnelllademöglichkeit mit Gleichstrom weitere Vorteile durch die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladepunkt. Durch die Möglichkeit, Lastprofile auszuhandeln, bietet sie eine Grundlage für die Integration von Ladeinfrastruktur in das intelligente Stromnetz. Die Option des Abrechnens des Ladevorgangs ohne weiteren Eingriff durch den Nutzer erhöht stark den Komfort und steigert damit die Akzeptanz der Elektromobilität.

Frank Brosi

Kapitel 5. Implementierung und Funktionsnachweis

Dieses Kapitel beschreibt die Realisierung des Testsystems, mit dessen Hilfe die generierten Testsequenzen ausgeführt werden. Am Ende des Kapitels werden einige ausgewählte Testergebnisse erläutert.

Frank Brosi

2. Überblick über das System Verkehr – Fahrzeug – Getriebe

Das erklärte Ziel dieses Buchs ist es, den Entwicklungsprozess für Fahrzeuggetriebe in seiner Gesamtheit darzustellen. Dazu gehört das Verständnis für das Gesamtsystem Verkehr und Fahrzeug, in dem das Getriebe eingesetzt wird. Abschn. 2.1 nennt wesentliche Definitionen und Zahlen für den Personen- und Güterverkehr. In Abschn. 2.2 werden Konventionen, Definitionen und physikalische Grundlagen der Fahrzeug- und Getriebetechnik erläutert. Dazu gehört auch eine an der Getriebeentwicklung orientierte Klassifizierung der Fahrzeuge. Die Haupt- und Nebenfunktionen von Fahrzeuggetrieben werden dargestellt sowie Einflussgrößen wie Straßenprofile, typische Fahrzeugeinsätze oder Fahrertypen. Ferner werden Grundzusammenhänge von Drehrichtung, Übersetzung und Drehmoment eingeführt. Durch Regressionsanalysen der Eckdaten ausgeführter Seriengetriebe lassen sich Kennwerte festlegen, mit deren Hilfe in kurzer Zeit und ohne komplexe Berechnungen Vorstellungen über wesentliche Parameter der künftigen Konstruktion gewonnen werden können. Dies wird in Abschn. 2.3 gezeigt.

Dr.-Ing. Harald Naunheimer, Prof. Dr.-Ing. Bernd Bertsche, Dr.-Ing. Joachim Ryborz, Dr.-Ing. Wolfgang Novak, Dr.-Ing. Peter Fietkau

6. Systematik der Fahrzeuggetriebe: Konstruktive Grundkonzepte

Bevor auf die Auslegung und Gestaltung wichtiger Komponenten von Fahrzeuggetrieben eingegangen wird, sollen zunächst konstruktive Grundkonzepte von Getrieben vorgestellt und systematisch behandelt werden. Das Kapitel legt damit die Basis zum Verständnis der ausgeführten Seriengetriebe, die in Kapitel 11 „Beispiele ausgeführter Konstruktionen“ erörtert werden. Es startet mit Erläuterungen zu Anordnungsmöglichkeiten der Getriebe in Pkw- und Nkw-Antriebssträngen sowie dem grundsätzlichen Aufbau von Getrieben. In Abschn. 6.5 werden dann systematisch die Getriebekonzepte für Pkw anhand von Räderschemata entwickelt. Dies geschieht für quer und längs eingebaute Getriebe, eingeteilt in Handschaltgetriebe (MT), Automatisierte Schaltgetriebe (AMT), Doppelkupplungsgetriebe (DCT), Automatgetriebe (AT), Stufenlosgetriebe (CVT) sowie für verschiedene Konzepte von Hybridantrieben und reinen E-Antrieben. Die Darstellung der Getriebekonzepte für Nkw in Abschn. 6.6 erfolgt analog, obgleich Nkw-Getriebe sich bei den Konzepten in vielerlei Hinsicht von Pkw-Getrieben unterscheiden. Auf diese Besonderheiten, wie beispielsweise deren Aufbau als Gruppengetriebe, wird eingegangen. Behandelt werden Konzepte für Nkw-MT, AMT, DCT, AT, CVT sowie Hybrid- und E-Antriebe. Konzepte für Endantriebe (Achsgetriebe, Differentialgetriebe, Verteilergetriebe) von Pkw und Nkw werden in Abschn. 6.7 systematisch dargestellt. Für Nkw von hoher Bedeutung sind ferner Nebenabtriebe (Abschn. 6.8) und Dauerbremsen, sogenannte „Retarder“ (Abschn. 6.9).

Dr.-Ing. Harald Naunheimer, Prof. Dr.-Ing. Bernd Bertsche, Dr.-Ing. Joachim Ryborz, Dr.-Ing. Wolfgang Novak, Dr.-Ing. Peter Fietkau

Kapitel 7. Ausblick

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Benzin-Direkteinspritzungssystem analysiert und ein Simulationsmodell zur Beschreibung der hydraulischen Eigenschaften systematisch entwickelt. Mit dem Modell konnte die Simulationsqualität im Vergleich zur ursprünglichen Modellierung deutlich verbessert werden.

Michael Spitznagel

Kapitel 3. Analyse des BDE-Systems

Der prinzipielle Aufbau des betrachteten Benzin-Direkteinspritzungssystems ist in Abbildung 3.1 dargestellt.

Michael Spitznagel

Kapitel 2. Grundlagen

Der Zusammenhang zwischen den thermischen Zustandsgrößen Druck p, Temperatur T und des spezifischen Volumens v wird mittels thermischer Zustandsgleichungen beschrieben.

Michael Spitznagel

Kapitel 1. Einleitung und Zielsetzung

In der gegenwärtigen, aber auch in der zukünftigen Motorenentwicklung kommt der 0D- und 1D-Simulation eine immer größere Bedeutung zu [3]. So werden ebenso bei der aktuellen Entwicklung von Benzin-Direkteinspritzungssystemen Modelle in unterschiedlichen Entwicklungsphasen eingesetzt.

Michael Spitznagel

Kapitel 6. Integration zum Gesamtsystem

In diesem Abschnitt erfolgt die Validierung des Gesamtmodells der Konfiguration 1. Die Konfiguration 2 wird in Abschnitt 6.2 betrachtet. Sämtliche in Kapitel 4 entwickelten Komponenten werden in der neuen Modellierung eingesetzt.

Michael Spitznagel

Kapitel 4. Modellentwicklung für Komponenten des BDE-Systems

Das Benzin-Direkteinspritzungssystem kann in der derzeitigen industriellen Anwendung nicht vollständig dreidimensional simuliert und analysiert werden. Hierzu wäre die erforderliche Rechenzeit und -kapazität deutlich zu hoch. Ebenso ist das Abbilden von mechanischen und elektronischen Komponenten in entsprechenden CFD-Programmen nicht oder nur begrenzt möglich.

Michael Spitznagel

Kapitel 5. Integration zu Teilsystemen

Die Tankeinbaueinheit sowie deren Ansteuerung werden in diesem Abschnitt validiert. Abbildung 5.1 zeigt das betrachtete Teilsystem.

Michael Spitznagel

14. Wälzlager und Wälzlagerungen

Herbert Wittel, Dieter Jannasch, Joachim Voßiek, Christian Spura

Kapitel 1. Einleitung

In unserer vernetzten und arbeitsteiligen Gesellschaft ist die Bedeutung des Verkehrs enorm. Durch die Überwindung von Distanzen und physischen Hindernissen ermöglicht Verkehr den Austausch von Personen und Gütern zwischen getrennten Standorten (Nuhn & Heße 2006: 11). Die in Bezug auf die Verkehrsleistung bedeutendste Verkehrsart stellt heutzutage der motorisierte Straßenverkehr mit Kraftfahrzeugen dar. Im Güterverkehr entfällt in Deutschland etwa 71 % der Verkehrsleistung auf diesen Verkehrsbereich.

Andreas Braun

Kapitel 7. Maschinenbau

Die Entwicklung des Maschinenbaus ist dadurch gekennzeichnet, dass durch das Zusammenwirken mechanischer, elektrischer und elektronischer Komponenten die Leistungsfähigkeit technischer Systeme erheblich gesteigert werden kann (Dubbel). Ausgehend von den klassischen mechanischen Konstruktionselementen und der heutigen Konstruktionssystematik werden mechatronische Funktionsprinzipien für Maschinenelemente und tribologische Systeme beschrieben. Eine wichtige Anwendung der Mechatronik im Maschinenbau betrifft die sensorbasierte Zustandsüberwachung (condition monitoring) der Funktionssicherheit und Strukturintegrität von Maschinen.

Horst Czichos

Kapitel 3. Mechatronische Systeme

Mechatronische Systeme sind technische Systeme, die auf dem Zusammenwirken von Mechanik, Elektronik und Informatik basieren. Nach einer Übersicht über Aufbau und Modellbildung werden in knapper Form die Mechanik, die Elektronik und die Informatik in mechatronischen Systemen beschrieben. Die Darstellung der Elemente der Mechatronik wird ergänzt durch die systemtechnischen Gestaltungsgrundlagen und die interdisziplinäre Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme.

Horst Czichos

Kapitel 5. Messtechnik und Sensorik

Messtechnik und Sensorik sind von grundlegender Bedeutung für die Mechatronik. Die Messtechnik liefert Messdaten für die Funktionsgrößen technischer Produkte, Systeme und Anlagen. Die Sensorik wandelt Funktionsgrößen in elektrische Signale um. Sie ermöglicht damit die Anwendung der elektronischen Signal/Bild-Verarbeitung und den Einsatz der programmierbaren Prozesssteuerung für Aktorik, Regelung und Automatisierung. Ausgehend von der Metrologie, der Wissenschaft des Messens, werden Mess- und Sensortechniken zur Erfassung von geometrischen, kinematischen, dynamischen und thermischen Größen beschrieben. Einbezogen sind die Mikrosensorik, die strukturintegrierte Sensorik (embedded sensors) und sensorbasierte Cyber-physische Systeme.

Horst Czichos

1. Technik und Mechatronik – eine Übersicht

Technik bezeichnet die Gesamtheit der von Menschen geschaffenen, nutzorientierten Gegenstände und Systeme sowie die zugehörige Forschung, Entwicklung, Herstellung und Anwendung. Technische Systeme haben die Aufgabe, Material, Energie und Information für Technik, Wirtschaft und Gesellschaft nutzbar zu machen. Technische Systeme sind nach der Systemtheorie durch ihre Funktion und die sie tragende Struktur gekennzeichnet, siehe Abb. 1.1.

Horst Czichos

16. Cyber-physische Systeme

Cyber-physische Systeme (CPS) sind Mechatronische Systeme mit Internet-Kommunikation. CPS benutzen Sensoren, die Funktionsgrößen technischer Systeme erfassen und über digitale Netze mittels Aktoren auf Produktions-, Logistik- und Engineeringprozesse einwirken, wobei sie über multimodale Mensch-Maschine-Schnittstellen verfügen. Das Kapitel beschreibt das Prinzip Cyber-physischer Systeme sowie die für CPS erforderlichen Technologien der Objektidentifikation, Sensorik und Digitalisierung. Die Anwendung Cyber-physischer Systeme wird am Beispiel der Gefahrgutlogistik dargestellt.

Horst Czichos

Kapitel 13. Fahrzeugtechnik

Bei Anwendungen der Mechatronik in der Fahrzeugtechnik muss die mechatronische Technik im Zusammenwirken mit Mensch und Umwelt gesehen werden. Die Mechatronik im Kraftfahrzeug unterstützt den Fahrer als Operator im „virtuellen Regelkreis“ von Fahrer – Fahrzeug – Umwelt bei der Optimierung des Fahrverhaltens. Es werden die für das Fahrverhalten elementaren Funktionen Fahren – Lenken – Bremsen – Beleuchten – Tasten analysiert und die dafür erforderlichen mechatronischen Techniken im Kraftfahrzeug beschrieben, insbesondere Sensorik und Aktorik.

Horst Czichos

Intrusion Detection – Systeme für vernetzte Fahrzeuge – Konzepte und Herausforderungen für Privatheit und Cyber-Sicherheit

Die zunehmende Vernetzung im Fahrzeug erhöht das Risiko für Cyberangriffe mit schwerwiegenden Folgen sowohl für die Privatheit als auch für Leib und Leben der Insassen. Für derartige Angriffe werden intrinsische Schwachstellen im Controller Area Network Protokoll, das in der Automobilindustrie den verbreitetsten Standard zur Realisierung von In-Fahrzeugkommunikationsnetze darstellt, ausgenutzt. Ein sowohl in der Forschung als auch in der Industrie zunehmend als effektiv und praktikabel angesehener Lösungsansatz stellen Intrusion Detection Systeme (IDS) dar. Die grundlegende Architektur und vorgesehene Datenverarbeitungsschritte in derzeitigen Vorschlägen für IDS im Kontext vernetzter Fahrzeuge weisen auf ein wachsendes Spannungsverhältnis zwischen der notwendigen Absicherung der In-Fahrzeugnetze durch Datenanalyse (Cybersicherheit) und der in der Regel fehlenden oder ungenügenden Berücksichtigung der Prinzipien des Data Protection-by-Design und Data Protection-by-Default – also Datenschutz durch Technikgestaltung und datenschutzfreundliche Voreinstellungen.

Hervais Simo, Michael Waidner, Christian Geminn

Nachweismöglichkeiten der IT-Sicherheit

Vernetzte und miteinander kommunizierende Fahrzeuge bieten grundsätzlich Angriffsmöglichkeiten auf ihre vorgesehenen Funktionen. In diesem Beitrag werden zunächst basierend auf dem „Reference Architectural Model Automotive“ Schutzobjekte aus IT-Sicherheitssicht in Fahrzeugen aufgezeigt. Anschließend wird dargelegt, welche Strukturierungsmöglichkeiten in der IT-Sicherheit bekannt sind, um Sicherheitsanforderungen für diese Schutzobjekte zu definieren und deren Einhaltung und Umsetzung nachzuweisen. Zum Ende zeigt dieser Beitrags auf, wie die bestehende Typprüfung bzw. Hauptuntersuchung erweitert werden könnten, um in diesem Rahmen spezifische IT-Sicherheitsnachweise zu führen.

Markus Ullmann, Thomas Strubbe, Christian Wieschebrink

Technische Vorschläge zu einer situationsgerechten Information und Entscheidung im vernetzten Auto

Sowohl die Weiterentwicklung der Fahrzeugtechnik als auch die der Vernetzung der Verkehrsteilnehmer eröffnen erhebliche Chancen, den Straßenverkehr noch sicherer, noch effizienter und noch ressourcenschonender zu gestalten. Gemeinsame Basis ist ein zuverlässiger Datenaustausch: sei es zwischen den Komponenten innerhalb eines Fahrzeuges oder zwischen einem und anderen Fahrzeugen oder Verkehrsteilnehmern oder weiteren Teilen der Verkehrsinfrastruktur. Damit stellen sich neue Aufgaben zur Wahrung der Datensicherheit und des Datenschutzes. Der Beitrag gibt Hinweise, wie Transparenz und Selbstbestimmung technisch verbessert und rechtlich abgesichert werden kann.

Jürgen Bönninger, Anja Eichelmann, Olaf Methner

Datengetriebene Geschäftsmodelle rund um das vernetzte Auto

Vernetzung und Automatisierung und die mit ihnen verbundene enorme Verarbeitung personenbezogener Daten führen dazu, dass viele neue Geschäftsmodelle entstehen, die gerade durch die Verarbeitung dieser Daten ermöglicht werden. Der Autokäufer erwirbt nicht mehr nur die „Sache“ Auto, sondern Fahrerlebnisse und Mobilitätslösungen im weitesten Sinne inklusive Kommunikation, Entertainment und weitere Dienstleistungen. Die Ablösung des klassischen Fahrzeugkaufs durch komplexe und vielgestaltige Mobilitätsverträge wirft eine Vielzahl von neuen rechtlichen Fragestellungen auf. Der Beitrag untersucht schwerpunktmäßig, wie solche neuen Geschäftsmodelle datenschutzrechtlich zu bewerten sind. Die Datenverarbeitung ist zulässig, wenn sie zur Erfüllung von Vertragspflichten erforderlich ist. Je umfangreicher die vereinbarten Dienstleistungen sind, umso mehr Daten darf der Leistungsanbieter verarbeiten.

Benedikt Buchner

Verantwortung im Straßenverkehr

Die Verantwortung im Straßenverkehr hält angesichts der Entwicklung hin zum automatisierten und vernetzten Fahren erhebliche Herausforderungen bereit, die jedoch keine Revolution des Rechts, sondern nur eine zweckmäßige Fortentwicklung der rechtlichen Rahmenbedingungen erfordern. Während Grundkonzepte der jahrzehntealten Verantwortungszuschreibung auch auf das vernetzte Fahren anwendbar sind (z.B. der Vertrauensgrundsatz und der Grundsatz des erlaubten Risikos), ergibt sich ein Neuerungsbedarf insbesondere in den Bereichen von Plattform- und Providerhaftung, und Haftungshöchstgrenzen. Demgegenüber ist die Diskussion um die Produzentenhaftung der Automobilhersteller noch nicht weit genug fortgeschritten, um endgültige Handlungsempfehlungen geben zu können.

Eric Hilgendorf

Kommunikation, Sicherheit und Datenschutz im vernetzten Fahrzeug

Die Digitalisierung aller Lebensverhältnisse wird vor allem durch die Integration der Dinge in das Internet und den Einbezug des Internets in das reale Leben zu großen Veränderung mit weitreichenden gesellschaftlichen Auswirkungen führen: Geräte und andere Gegenstände erhalten eine IP-Adresse und eine Telekommunikationsschnittstelle und sind damit über das Internet und andere Netze programmierbar, steuerbar und können Daten über das Geschehen in der körperlichen Welt liefern. Umgekehrt können prinzipiell alle im Internet gespeicherten Informationen in der jeweils geeigneten Form für jede Tätigkeit und jedes Interesse zur Verfügung stehen. Diese allgegenwärtige Datenverarbeitung (Ubiquitous Computing) ist mit großen Chancen verbunden, das alltägliche Leben zu erleichtern und zu bereichern, aber auch mit enormen Risiken für die Verwirklichung von Grundrechten.

Alexander Roßnagel, Gerrit Hornung

Connected Cars und das Internet of Things – Auf der Überholspur in eine datengetriebene Zukunft

Das vernetzte Auto ist das Paradebeispiel für das Internet of Things. Mit der zunehmenden Vernetzung gehen erhebliche Risiken einher. Diese sind zum Teil faktischer und zum Teil rechtlicher Natur. Sie betreffen zivilrechtliche Ansprüche, Zurechnungen und Zuordnungen, telekommunikationsrechtliche Einordnungen und vor allem datenschutzrechtlich relevante Datenverarbeitungen. Während für die zivilrechtlichen Fragen rund um das vernetzte Fahrzeug mit den abstrakten Vorgaben befriedigende Antworten aufgezeigt werden können, ist dies bei den datenschutzrechtlichen Fragen nicht der Fall. Der Beitrag untersucht, wie auch die mit der Datenverarbeitung verbundene Chancen und Risiken auf der Grundlage der Datenschutz-Grundverordnung zu einem Ausgleich gebracht werden können.

Bernd Wagner

Chapter 1. Systems Thinking

Systems thinking and the systems engineering process model are important principles of systems engineering (Fig. 1.1).

Reinhard Haberfellner, Olivier de Weck, Ernst Fricke, Siegfried Vössner

The hybrid model of the new hydrogen combustion engine as the most efficient powertrain of tomorrow

Obvious changes in the world‘s climate make action necessary. Today’s transport sector, including air, rail, marine, and road transport and traffic, is responsible for almost a quarter of the world’s CO2 emissions. The internal combustion engine is the dominant propulsion system, and the burning of fossil fuels not only results in CO2 emissions but also NOx and other pollutants harmful to all living beings.

Thomas Korn, Georg Volpert

Analogy considerations for the design of hybrid drive trains

Development engineers for hybrid drive chains need a suitable understanding of the application of the internal combustion engine (ICE) as well as the electric motor (EM) subsystem. The actual literature in applied textbooks consider EM’s from the perspective of the electrical machine developer with emphasis on the magnetic circuit, winding techniques and power electronic control [2]. In theoretical literature, EM’s are treated on a quite abstract and analytical level (flux linkage and field-oriented control) for the electrical engineer. This makes it difficult for developers coming from classic automotive engineering to accomplish a deeper understanding of electric drives.

Michael Auerbach, Oliver Zirn

Traction energy saving potentials for electric cars with gear shift

The efficiency of electrical traction drive chains is quite good (i.e. above 80%) in a wide operation range, while for low speed or small torque operation, efficiency falls significantly. In realistic load cycles, electric drives often have to work with efficiency levels below 60%. This is elucidated in Fig. 1 for the experimental vehicle shown in Fig. 2. In this contribution, the motor characteristics with efficiency mapping are given for the complete drive chain (battery – current converter – motor – gearboxes – wheel).

Oliver Zirn, Fabian Schmiel, Matthias Dellermann

Development of electric drive concepts for fuel cell vehicles for Germany and China

Regarding the electrification of powertrain in the recent years, different ways seem to be possible. The diversity of drive systems and their topologies are increasing permanently. Even the differences between various markets are remarkable and influence the way of developing technical solutions as well as the mix of technologies in market.

Katharina Bause, Adrian Braumandl, Alexander Stephan, Qiwen Xiao, Matthias Behrendt

Sustainable drive concepts for future Motorsports

Global warming caused by greenhouse gas emissions is one of the major threats to humankind and challenges the automobile industry. Motorsport as a pioneer and a laboratory for automotive technologies has to face this issue and push the development of solutions. Nowadays motorsport is dominated by conventional propulsion systems powered by fossil fuels, predominantly by gasoline.

Lea Schwarz, Michael Bargende, Stefan Dreyer, Ulrich Baretzky, Wolfgang Kotauschek, Florian Bach

Kapitel 5. Interessenabwägung: Beweisführung und Datenschutz im Konflikt

Sollen personenbezogene Fahrzeugdaten den Parteien helfen, um anspruchsbegründende Tatsachen schlüssig darzulegen oder um sich gegen geltend gemachte Ansprüche zu verteidigen, so kollidiert das Recht auf informationelle Selbstbestimmung desjenigen, auf den sich die Daten beziehen, stets mit dem Beweisführungsinteresse der Gegenseite. Um die Rechte beider Parteien zu wahren, ist nach den bisherigen Untersuchungen stets eine Abwägung der Interessen vonnöten. Eine solche Interessenabwägung kann sowohl im Prozess als auch außerprozessual relevant werden.

Nina Raith

Kapitel 1. Einführung

Das Automobil war immer und ist nach wie vor ein Sinnbild der individuellen Bewegungsfreiheit. Es ermöglicht dem Nutzer, selbst zu entscheiden, wann er sich an einen bestimmten Ort begeben möchte. Dabei ist der Nutzer außerdem frei in der Entscheidung, wie er an diesen Ort gelangt.

Nina Raith

Kurzfassung

Die Vorträge im Track 2 der Tagung beschäftigten sich außer mit der technischen Umsetzung und der Erprobung der neuen Trends in der Fahrzeugtechnik insbesondere auch mit deren Auswirkungen auf zukünftige Verkehrssysteme.

D. Schramm, H. Hirsch

Energiebedarf von elektrisch und verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen in Abhängigkeit von Zuladung und Verkehrsumfeld

Die Einhaltung der Klimaziele der Bundesregierung und die daraus potentiell für konventionelle Verbrennerfahrzeuge entstehenden Konsequenzen führen zwangsläufig zu einem steigenden Interesse an alternativen Antrieben wie beispielsweise Elektrofahrzeugen. Bedingt durch drohende Fahrverbote für Dieselfahrzeuge aufgrund der Emittierung giftiger Stickoxide erscheinen elektrifizierte Fahrzeuge als eine attraktive Lösungsvariante, um die Mobilität im urbanen Raum zufriedenstellend aufrechtzuerhalten und lokale Emissionsfreiheit zu garantieren. Dieser Anreiz wird weiterhin durch staatliche Förderungen, die bei einem Erwerb eines solchen Fahrzeugs bereitgestellt werden, sowie Steuervorteile unterstrichen.[1]

P. Driesch, T. Weber, S. Tewiele, D. Schramm

Städtisches Güterverkehrskonzept Basel

Basel-Stadt ist mit rd. 200.000 Einwohnern der flächenmäßig kleinste Kanton der Schweiz, weist jedoch mit rd. 5.200 EW/ km² im Kantonsgebiet und rd. 7.500 EW/km² im Stadtgebiet die mit Abstand höchste Einwohnerdichte in der Schweiz auf (vgl. Köln: rd. 2.700 EW/ km²). Der Hauptort Basel ist ein national bedeutsames Zentrum für die chemische und pharmazeutische Industrie. Darüber hinaus nimmt das Gebiet des Kantons Basel-Stadt durch die Lage am Rhein und die Nähe zur Grenze eine tragende Rolle im Güterverkehr ein.

P. Wittenbrink, B. Leerkamp, T. Holthaus
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