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Nutzfahrzeuge

weitere Buchkapitel

Kapitel 18. Leasing – Eine Kapitalgebersicht

Dieses Kapital behandelt Leasingarten, Einsatzmöglichkeiten und Vorteile, gerade bei Start-ups. Dabei werden sowohl die Blickwinkel der Leasingnehmer, als auch der Leasinggeber betrachtet. Hierzu greifen die Autoren auf Best Practice Fälle aus ihrem Berufsleben zurück.Sowohl junge und innovative Unternehmen als auch Leasinggesellschaften, scheuen den Kontakt zu einander, da beide davon ausgehen, dass Leasing nur ein Produkt für langjährig im Markt etablierte Unternehmen sei. Die Voraussetzungen sind verhältnismäßig einfach: liegt ein erster Jahresabschluss vor und verfügt das Unternehmen über ein belastbares Geschäftsmodell, dann ist der richtige Zeitpunkt gekommen seinen Finanzierungsmix, um Leasing zu erweitern.

Yvonne Heß

Kapitel 2. Krisenursachen: Makro- und mikroökonomische Aspekte

Krisen setzen ein ursprüngliches Gleichgewicht außer Kraft. Die Akteure wenden oft die gleichen Krisenstrategien und Maßnahmen an. Vom Staat wird Handeln in der Krise erwartet, die Bereitschaft zur Staatsverschuldung nimmt zu.

Thomas Forster, Rainer E. Ulrich, Immanuel Ulrich, Armin Gruber

Elektromobile Logistik

Elektromobile Anwendungen besitzen aufgrund ihres Leistungsprofils erhebliches Potenzial für den Einsatz in logistischen Prozessen. In Abhängigkeit der zu befördernden Last und der maximalen täglichen Routenweite eignen sich unterschiedliche Antriebsstrangkonfigurationen vom rein batterieelektrisch angetriebenen Nutzfahrzeug bis hin zum zu hybrid angetriebenen Elektrofahrzeug, bestehend aus Kombinationen von Batterie und Brennstoffelle bzw. Batterie und Oberleitungsanbindung. Insbesondere in der Letzte-Meile-Logistik in urbanen oder suburbanen Ballungsgebieten stellen umweltbezogene Fragestellungen wie lokale CO2-Emissionen und Lärmbelastungen erhöhte Anforderungen an die eingesetzten Transportmittel. Um die spezifischen Vorteile der Elektromobilität nutzen zu können, müssen maßgeschneiderte Fahrzeugkonzepte für den jeweiligen Aufgabenbereich entwickelt werden, da der Betrieb einer elektrifizierten Fahrzeugflotte durch Reichweitenbeschränkungen und hohe Anschaffungskosten andernfalls schnell unwirtschaftlich sein kann. Das PEM der RWTH Aachen University zeigt an unterschiedlichen E-Nutzfahrzeugkonzepten, wie die Zukunft der elektromobilen Logistik auch im Bereich der schweren Lkw nachhaltig gestaltet werden kann.

Achim Kampker, Heiner Hans Heimes, Kim Kreisköther, Janis Vienenkötter

3. Technologischer Wandel: Das Nutzfahrzeug der Zukunft

Wer heute im Führerhaus einer Sattelzugmaschine aus dem Jahr 1980 Platz nimmt, wird sich über vieles wundern: Schon der Sitz und die Instrumentierung entsprechen bei weitem nicht dem gewohnten Standard. Beim Anfahren mit kaltem Motor entweicht aus dem Abgasrohr eine schwarze Wolke, Lenkung und Schaltung erfordern Kraft und Geschick – und bergan braucht der Fahrer einiges an Geduld. Während des Bremsens heißt es, Vorsicht walten zu lassen, denn das erste Antiblockiersystem für Nutzfahrzeuge wurde erst 1981 eingeführt. Kurzum: Der technische Fortschritt in den vergangenen 40 Jahre war dramatisch und hat Produktivität, Sicherheit sowie Komfort und Umweltverträglichkeit des Nutzfahrzeugs maßgeblich verbessert.

Andreas Renschler

1. Das Nutzfahrzeug als Investitionsgut

Das erste, was jedem Branchenfremden an der Nutzfahrzeugindustrie auffällt, ist die extreme Diversität der Produkte, die von einem Transporter für die Paketzustellung über Stadtlinienbusse und Müllsammelfahrzeuge bis zu einem 60-Tonnen-Schwerlastzug für den Holztransport reicht. Doch all diese Fahrzeugtypen haben eine Gemeinsamkeit: Sie werden vom Betreiber beschafft, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen und damit Geld zu verdienen. Sie sind also ein Investitionsgut, vergleichbar einer Maschine oder Anlage für die Warenproduktion. Damit ist bereits ein erster wesentlicher Unterschied zwischen Pkw- und Nutzfahrzeugindustrie zu benennen: Der Wert des Gebrauchsguts Pkw reicht weit über die Erfüllung der puren Funktion der individuellen Mobilität von A nach B hinaus, emotionale Kriterien spielen bei der Vermarktung eine wichtige Rolle. Der Wert des Investitionsguts Nutzfahrzeugs hingegen kann primär über seinen Beitrag zum operativen Betriebsergebnis definiert werden. Dieser Wert wird wiederum bestimmt durch die Lebenszykluskosten des Nutzfahrzeugs, in der Regel mit dem englischen Begriff „Total Cost of Ownerchip“ (TCO) bezeichnet.

Andreas Renschler

2. Der Nutzfahrzeugmarkt zwischen Kontinuität und Wandel

Die beschriebene Vielfalt der Kundenanforderungen an ein modernes Nutzfahrzeug führt bereits zu großen Herausforderungen in der Unternehmensführung. Doch auf den Markt wirkt zusätzlich eine Vielzahl externer Faktoren ein. Dazu gehören konjunkturelle Zyklen, globale gesamtwirtschaftliche sowie langfristige Entwicklungen wie die zunehmende Regulierung von Treibhausgasemissionen. Die daraus resultierende Komplexität ist aber keineswegs nur negativ zu sehen. Denn insbesondere Anbieter technologisch hochwertiger Produkte werden ihre starke Marktposition dann halten, wenn sie sich kontinuierlich an das Marktgeschehen anpassen, Innovationen mit zusätzlichen Kundennutzen anbieten und ihre Kapitalkraft auszuspielen vermögen. Ein Szenario mit völlig starren Randbedingungen würde hingegen jene Anbieter begünstigen, die ihre einmal entwickelten Produkte in hoher Stückzahl über lange Zeit unverändert anbieten können. Doch um angemessen auf das Marktgeschehen reagieren oder es bestenfalls gar antizipieren zu können, ist es notwendig, die Herausforderungen zu erkennen.

Andreas Renschler

4. Transformation eines etablierten Geschäftsmodells

Wie bereits in Kap. 2 gezeigt, wird die Nachfrage nach Gütertransport mit der weiteren wirtschaftlichen Entwicklung in vielen Weltregionen steigen. Das traditionelle Geschäftsmodell des Fahrzeugverkaufs verliert gleichwohl durch den technologischen Wandel vor allem in den etablierten Märkten an Relevanz. Deshalb ist es für Nutzfahrzeugunternehmen in der Transformation eine vorrangige Aufgabe, neue Erlösquellen, etwa im Dienstleistungsbereich, zu erschließen. Neuen, daten- und dienstleistungsbasierten Geschäftsmodellen gehört im Transportsektor – wie in vielen anderen Branchen auch – die Zukunft.

Andreas Renschler

5. Vision 2030+

Die beschriebene Transformation der Nutzfahrzeugindustrie ist bereits in vollem Gang. Auch einschneidende externe Schocks wie die Corona-Pandemie haben diesen Prozess nicht gestoppt. Teilweise kann – etwa durch den „New Green Deal“ der Europäischen Union sogar eine zunehmende Beschleunigung konstatiert werden. Doch wohin wird die Transformation führen? Wie sieht das Zielbild für den Gütertransport der Zukunft aus? Angesichts der vielfältigen Einsatzbedingungen von Nutzfahrzeugen ist es sinnvoll, bei der Erstellung des Zielbildes zwischen innerstädtischem Verkehr und Überlandverkehr zu differenzieren, mithin werden im Folgenden zwei Zielbilder dargestellt. Eine weitere, hier nicht dargestellte Differenzierung kann anhand der Weltregionen sowie nach dem Entwicklungsstand einzelner Länder erfolgen. Es ist davon auszugehen, dass in weniger entwickelten Staaten die Zielbilder später umgesetzt werden.

Andreas Renschler

4. Organisation und Organisationsgestaltung

Das vierte Kapitel des Buchs beschäftigt sich mit einer weiteren wichtigen Aufgabe der Unternehmensführung: der Gestaltung der Organisation. Sie legt fest, wie die Gesamtaufgabe des Unternehmens, die durch die Strategie vorgezeichnet wird, arbeitsteilig erfüllt werden kann. Sie ist damit eines der wichtigsten Instrumente, um das Handeln der Menschen im Unternehmen zu koordinieren. Im Einzelnen werden in diesem Kapitel die folgenden Fragen beantwortet: Was sind die grundlegenden Aufgaben und Ziele der Organisation? Welche idealtypischen Organisationsformen existieren und unter welchen Bedingungen werden sie eingesetzt? Was sind aktuelle Spezialfragen der Organisationsgestaltung?

Harald Hungenberg, Torsten Wulf

Direct-Injection Hydrogen Combustion Engines - New Requirements for Hardware Development and Simulation Methodology

CO2 emissions from light commercial vehicles and passenger cars have already been regulated by the EU since 2009, yet it was not until 2020 that the limit was tightened from the original 130 g CO2/km to 95 g CO2/km [21]. However, in the heavy-duty sector, especially for trucks and buses, such strict, EU-wide regulation was completely absent until 2019. Nevertheless, in order to achieve the defined climate targets of the EU, it is essential to regulate emissions also or especially in this sector, since heavy-duty vehicles are responsible for about 6% of the total emissions in the EU and for about 25% of the CO2 emissions of road transport in the EU. By 2030, CO2 emissions could even increase by another 40% compared to 2010 [23].

Thomas Ebert, Gidion Maniezki, Gidion Maniezki

Dedicated Engine and Exhaust Aftertreatment Concepts for Strongly Electrified Powertrains in the Light Commercial Vehicle Segment

Light commercial vehicles (LCVs) are typically employed for freight and passenger transport within urban areas, but are also used in interurban and/or motorway operation. Future access restrictions for vehicles with internal combustion engines in certain urban areas may require pure or at least strongly electrified hybrid powertrain concepts. Such a strong powertrain electrification offers new degrees of freedom for engine and exhaust after treatment concepts.

Joschka Schaub, Markus Ehrly, Giuseppe Sammito, Paul Muthyala, Theodoros Kossioris

LCA – additional requirement for engineers

Academia, general public and policymakers insist on a more sustainable economy. This also affects corporate govervance, which results in additional requirements for engineers, but also creates the need for suitable development tools. In order to holistically improve products, classical development processes have to be complemented by sustainability assessment. In this context, life cycle assessment (LCA) has played an increasingly important role in the past few years, sometimes amended by economic and social consideratons. This work provides insight into several approaches for sustainable development, both from the automotive industry as well as university research. The importance of modular, data-driven software tools is emphasized. In this context, a methodology is presented, which combines vehicle and powertrain simulation with an existing LCA tool-chain. This approach allows to assess new technology cornerstones based on production, usage and disposal. Using the example of lightweight design, the tradeoff between possibly increased manufacturing impact and reduced fuel consumption is shown. Hereby, the sensitivity individual user profiles (i. e. mileage, required driving performance, etc.) is highlighted. To this end, a vehicle simulation, including a map-based 2.0 l diesel engine, is conducted in different driving scenarios. The resulting fuel consumption serves as an input for the LCA calculations, which in turn yield greenhouse gas emissions. Possible effects are exemplified by replacing a steel component of 20 kg with a 5 kg lighter, more energy-intensive magnesium part. To compensate the additional production GHG emissions during the use phase, the simulated vehicle needs to be operated around 124000 / 217000 km in an RDE / WLTC driving scenario. This significant difference underlines the importance of adequate use case modelling.

Olaf Toedter, Philipp Weber, Thomas Koch

50% Efficiency on a Combustion Engine - Status and Measurement Results

Due to the work carried out by AVL, possible concepts for achieving a brake thermal efficiency of 50% on a 13-liter class Diesel engine for a Heavy-Duty on-road commercial vehicle can be presented in this paper. Based on the latest developments of exhaust aftertreatment systems, higher engine raw NOx emission concepts appear to be a feasible approach for maintaining a relatively simple engine layout. Following such an approach, two possible engine concepts are presented as result of AVLs investigation:Concept 1 is essentially a currently available EGR engine layout with cooled, highpressure EGR and reed valves. Due to the limitation of EGR, "moderate” engine out NOx levels can be achieved with this concept.In Concept 2, with "high” engine out NOx, no EGR is applied in a wide engine map zone. The turbocharger selection is conducted independently of EGR path requirements. Hence, additional fuel economy benefits can be achieved and a more moderate peak cylinder pressure level than for Concept 1 is required. Due to the lack of EGR at full load, all necessary and further NOx reduction needs to be achieved by the EAS system. For all operation points, where EGR delivery is possible (e.g. low engine load, high engine speed), cooled high pressure EGR can still be applied and consequently the urea consumption can be improved under real driving conditions.Engine tests have been conducted and prove that highest BTE can be achieved, if highest turbocharger efficiencies, an optimized combustion system and low engine friction concepts are applied.

Rolf Heinreich Dreisbach, Daniele Corsini, Patrick Egarter, Klaus Hadl, Julian Schäffer, Hans Felix Seitz, Helmut Theißl, Martin Wieser, Bernhard Raser

Der Wasserstoffmotor im Nfz: Brückentechnologie oder langfristige Lösung?

Die Europäische Union schreibt ein verpflichtendes CO2-Reduktionsziel von 30 % am schweren Nutzfahrzeug im Jahr 2030 vor. Auf Basis der Gesetzgebung sind die technischen Wege zur Zielerreichung nicht zwingend vorgeschrieben. Daher werden sich diese, aufgrund von infrastrukturellen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen, aus einer Kombination von Maßnahmen zusammensetzen. Zum einen aus Verbrauchsreduktionen am derzeit dominierenden dieselmotorischen Antrieb, zum anderen aus einer gewissen Durchdringungsrate von alternativen Energiequellen. Diese werden die direkte Nutzung von Elektrizität und Wasserstoff als Energieträger beinhalten. Neben der Möglichkeit, Wasserstoff in einer Brennstoffzelle zu verwenden, bietet ein Wasserstoff-Verbrennungsmotor Vorteile im Hinblick auf den Erhalt der Wertschöpfung sowie Sicherung der Investitionen aus Produktion von Antriebsstrang und Fahrzeug. Das ermöglicht eine schnelle CO2-Reduktion durch rasche Markteinführung in großen Stückzahlen. Damit kann der Wasserstoffmotor zumindest als Brückentechnologie den Weg für die erforderliche Wasserstoffinfrastruktur ebnen und ein Beschleuniger für den CO2-neutralen Transport sein.

Anton Arnberger, Helmut Eichlseder, Peter Grabner, Bernhard Raser

7. Facility Location Planning and Network Design

This chapter starts with an outline of a recent real-world location planning problem. It provides the analysis of different decision tasks in a typical location planning scenario and reveals the interactions between individual decision situations of the tasks. The generic decision task regarding which regions should be incorporated into a supply network is addressed. A further part is dedicated to the identification of explicit location proposals for those regions that contribute to supply chain cost efficiency. The multiple factor search for the right location for a facility in a region is addressed in the final section. Finally, we explain principles of resilient, sustainable, and viable supply chain designs. The chapter is completed by the respective E-Supplement providing additional case studies, Excel templates, tasks, and video streams.

Dmitry Ivanov, Alexander Tsipoulanidis, Jörn Schönberger

10. Layout Planning

In this chapter, the importance of layout planning in SCOM is presented and discussed. The basic types of layouts in manufacturing and the design of warehouses are explained. We introduce both qualitative and quantitative methods of layout planning, connecting theory with practice by interesting case studies embedded.

Dmitry Ivanov, Alexander Tsipoulanidis, Jörn Schönberger

Klimaschutzmaßnahmen der Fraport AG am Flughafen Frankfurt

Der Luftverkehr leistet mit rund drei Prozent einen vergleichsweise geringen Beitrag zu den weltweiten CO2-Emissionen. Aufgrund seiner Klimawirkungen in der höheren Atmosphäre und seines starken Wachstums vor der Coronavirus-Pandemie steht er aber unter besonderer Beobachtung. Für Flughafenbetreiber wie die Fraport AG liegt der Fokus beim Klimaschutz naturgemäß weniger auf der Luftfahrt an sich als auf den Emissionen in ihrem direkten Verantwortungsbereich. Fraport sieht sich seit jeher in der Pflicht, die vom Flughafenbetrieb ausgehenden ökologischen Anforderungen angemessen zu berücksichtigen und hat konkrete Maßnahmen und Ziele für den Klimaschutz formuliert.

Eva Janka

Weitere Unionspolitiken

Den größten Teil des AEUV machen die internen Politiken und Maßnahmen der Union aus (3. Teil). Bereits dargestellt wurden der freie Warenverkehr (Titel II), die Freizügigkeit, der freie Dienstleistungs- und Kapitalverkehr (Titel IV), der Raum der Freiheit, der Sicherheit und des Rechts (Titel V) sowie die Wettbewerbsregeln und die Rechtsangleichung aus Titel VII. Hinzu kommen zahlreiche weitere Einzelpolitiken, die im Folgenden dargestellt werden. Sie alle sind rückgebunden auf die Ziele der Union, die zentral in Art. 3 EUV festgelegt sind.

Walter Frenz

Kapitel 13. Wirtschaftsingenieurwesen: Fazit und Ausblick

Das vorliegende Buch brachte erste Einblicke in das spannende Berufsfeld von WirtschaftsingenieurInnen und zeigte gleichzeitig die Kompetenzvielfalt auf, welche für die Ausübung des Berufs notwendig ist. In diesem abschließenden Kapitel bieten die HerausgeberInnen dieses Buches den „JungautorInnen“ die Möglichkeit sich zu präsentieren und fokussieren zusammenfassend die Ausbildung von künftigen WirtschaftsingenieurInnen und die Möglichkeit zur Vernetzung innerhalb der Community.

Sabine Zangl, Judith Klamert-Schmid, Maximilian Lackner

Open Access

Europäische Verkehrspolitik

Bereits im Vertrag von Rom, unterzeichnet im Jahre 1957, hoben die Mitgliedstaaten der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft die Bedeutung einer gemeinsamen Verkehrspolitik (Art 74–Art 84) die neben der Agrar- und Handelspolitik zu den ersten gemeinsamen Politikbereichen der Gemeinschaft gehörte, hervor. Die Einführung einer gemeinsamen Verkehrspolitik erfolgte jedoch erst nach einer Untätigkeitsklage des Europäischen Parlaments und dem Urteil des Europäischen Gerichtshofs vom 22. Mai 1985. Der Rat wurde darin aufgefordert tätig zu werden und die Entwicklung einer gemeinsamen Verkehrspolitik in die Wege zu leiten.

Herbert Dorfmann

Kapitel 12. Kommunale neue Energiewelt

Wesentliche Teile der Energiewende finden auf der regionalen und der kommunalen Ebene statt. Sektorkopplung, Wärmewende und Quartiersentwicklung sind Herausforderungen, die von den Kommunen und Gebietskörperschaften gelöst werden müssen. Auch große Teile der Mobilitätswende finden hier statt. Den Stadtwerken kommt eine ganz neue Rolle zu, nicht nur als Moderator der regionalen Netzwerke, sondern als lokaler Infrastrukturdienstleister. Viele Kommunen gehen voraus, wie einige Beispiel zeigen. Es entstehen neue Mobilitätskonzepte in den Städten und neue Energienetzwerke in den ländlichen Regionen. Auf der kommunalen und regionalen Ebene zeigt sich das Bild der neuen Energiewelt schon heute deutlich.

Josef Gochermann

Kapitel 8. Wasserstoff

Wasserstoff scheint das Schlüsselelement der Energiewende zu sein. Man setzt Wasserstoff anstelle von Öl und Gas ein, löst damit die CO2-Problematik und kann auch noch wesentliche Teile der heutigen Infrastruktur weiter nutzen, so die Idee. Selbstverständlich wird nur grüner Wasserstoff aus regenerativen Energien gewonnen, und falls wir nicht genügend Sonne und Wind vor Ort haben, importieren wir den Wasserstoff aus sonnenreichen Ländern. Aber so einfach geht es nicht. Die Umstellung auf eine Wasserstoffwirtschaft – und der Gedanke ist schon Jahrzehnte alt – benötigt nicht nur riesige Mengen an Strom und wesentliche technische Weiterentwicklungen. Die enormen Mengen an regenerativem Strom können in Deutschland nicht erzeugt werden. Sollen wir den Entwicklungsländern das kostbare Gut Wasser entziehen, nur um es in exportierbaren Wasserstoff umzuwandeln? Für die zukünftige Wasserstoffwirtschaft braucht es ganz neue internationale Energiepartnerschaften.

Josef Gochermann

Kapitel 1. Relevanz der Distributions- und Handelslogistik

Das erste Kapitel enthält zahlreiche Argumente über die zunehmende Bedeutung der Distributions- und der Handelslogistik vor dem Hintergrund des wachsenden Einflusses der Digitalisierung auf Prozesse, Strukturen und Systeme. Ziel ist es, diese Argumente uneingeschränkt reflektieren zu können, sie entsprechenden Argumentationsketten zuordnen und kritisch bewerten zu können.

Christoph Tripp

Kapitel 3. Distributionssysteme

Dieses Kapitel beschreibt die wichtigsten Elemente moderner Distributionssysteme. Es geht darum, die wesentlichen kosten- und servicebezogenen Einflussfaktoren von Distributionssystemen zu verstehen und grundlegende Transportmuster in der Distribution konzipieren und bewerten zu können. Es sollen Fähigkeiten entwickelt werden, die in der Distribution besonders relevanten Lieferservices, deren Bedeutung und Wirkungsweisen in logistischen Netzwerken zuzuordnen und kritisch zu bewerten.

Christoph Tripp

Kapitel 2. Logistische Netzwerke

Das zweite Kapitel beschäftigt sich mit den wesentlichen Aspekten von logistischen Netzwerken. Es geht darum, die Auswirkungen von relevanten Megatrends, vor allem die der Digitalisierung, auf distributionslogistische Netzwerke abzuleiten und zu bewerten. Darüber hinaus werden die Potenziale und Grenzen von Supply Chain Management aus Theorie und Praxis miteinander verbunden und kritisch reflektiert.

Christoph Tripp

Kapitel 4. Klimaschutz und erneuerbare Energien

Das Problem einer durch menschliche Aktivität verursachte Änderung des globalen Klimas wird zwar bereits seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts in der Wissenschaft diskutiert, auf die politische Agenda gelangte es allerdings erst Ende der 1980er Jahre. Ursache des Problems sind steigende Konzentrationen bestimmter Gase, die das Verhältnis der von der Atmosphäre absorbierten zur reflektierten Sonnenenergie verändern.

Simon Haas

Kapitel 3. Stand der Forschung zur Auslegung der Karosserie hinsichtlich minimaler Umweltwirkungen

Im folgenden Kapitel wird der Stand der Forschung zur Auslegung von Karosseriebauteilen und -baugruppen hinsichtlich minimaler Umweltwirkungen im Lebenszyklus eines Fahrzeuges beschrieben. Dazu wird zunächst auf in der Literatur beschriebene Ansätze eingegangen. Die Auswahl dieser erfolgt unter den folgenden Prämissen. Diese können aus der in Abschn. 1.1 beschriebenen Motivation abgeleitet werden.

Lars Reimer

Kapitel 2. Stand der Technik und Forschung

Im folgenden Abschnitt wird der aktuelle Stand der Technik und Forschung zum Thema der Fahrzeugeigenverschmutzung dargestellt. In diesem Zuge werden vergangene, relevante Arbeiten zu dieser Thematik aufgeführt. Grundsätzlich ist hierbei zwischen den eigentlichen Verschmutzungsvorgängen als Folge und dem Tropfenaufwirbelprozess als Ursache des gesamten Prozesses zu unterscheiden.

Veith Strohbücker

3. Der UX-Status-Quo: Wie bereit ist meine Organisation für User Experience?

Für die Etablierung von User Experience in einer Organisation sind die einzelnen Schritte stark abhängig von der Ausgangssituation. Als wichtigste Vorbereitung auf alle weiteren Aktivitäten behandelt dieses Kapitel deshalb die Bestimmung des sogenannten UX-Reifegrades. Sie erfahren, wie Sie die Bereitschaft Ihres Unternehmens für User Experience eigenständig einschätzen können und welche Möglichkeiten Sie haben, Optimierungspotenzial zu identifizieren und die nächsten Schritte festzulegen.

Steffen Weichert, Gesine Quint, Torsten Bartel

Kapitel 5. Empirische Überprüfung des Untersuchungsmodells

Ziel des gemischten Methodendesigns ist es, Customer Engagement Verhaltensweisen durch eine qualitative Vorstudie vorzustrukturieren. Der Zweck der qualitativen Studie besteht darin, erste Erkenntnisse über die Relevanz der Customer Engagement Verhaltensweisen im Kontext des Automobilhandels zu erhalten.

Anna Nauen

1. Systemtheoretische Grundlagen zur Klimawandel-Problematik mit spezieller Berücksichtigung von PKW

Die Fragestellungen, die in diesem Buch untersucht werden, betreffen komplexe Systeme. Daher werden im ersten Kapitel zunächst systemtheoretische Grundlagen bereitgestellt. Der Unterschied von einfachen und komplexen Systemen sowie systemischen und nicht-systemischen Modellen wird erläutert und anhand von Beispielen illustriert. Eine allgemeine Methodik für systemorientiertes Vorgehen und ein systemtheoretischer Aufbau des Gesamtsystems werden vorgestellt. Die Anthroposphäre – d. h. vom Menschen geschaffene Systeme mit Menschen als Akteuren – wird detailliert beschrieben, sowie die Wechselwirkung der Anthroposphäre mit den natürlichen Systemen des Planeten Erde. Im Zuge dessen wird das Klimawandel-Problem detailliert erläutert und das Kohlenstoff-Budget (engl.: Carbon Budget) wird als wesentliches Konzept vorgestellt. Aus diesen Grundlagen wird ein detailliertes systemisches Modell des PKW-Sektors als Teil des Transportsektors entwickelt. Formeln für die kumulierten jährlichen Gesamtemissionen, die kumulierten jährlichen Kosten sowie Näherungsmethoden zur Berechnung werden bereitgestellt. Die Methoden Total Cost of Ownership (TCO) und Lebenszyklusanalyse (engl.: Lifecycle Assessment, LCA) werden vorgestellt, und es wird begründet, warum die Methoden innerhalb des systemtheoretischen Gesamtkonzepts vorteilhaft eingesetzt werden können. Die genannten Formeln können auf den gesamten Transportsektor erweitert werden. Das Kapitel endet mit der Vorstellung der folgenden systemisch relevanten Messgrößen für PKW, die in den darauffolgenden Kapiteln im Detail betrachtet werden: spezifische Treibhausgas-Emissionen, spezifische Gesamtkosten sowie CO2-Vermeidungskosten und deren Zusammenhang mit einem vorgegebenen Kohlenstoff-Budget.

Martin Zapf, Hermann Pengg, Thomas Bütler, Christian Bach, Christian Weindl

Kapitel 5. Was soll mein Auto alles können, außer elektrisch, digital und autonom?

Elektrischer Antrieb, autonomes Fahren, Digitalisierung aller Funktionen, Konnektivität: die Automobile werden am Beginn des dritten Jahrtausends mehr und mehr zu elektrisch-elektronischen Geräten auf Rädern.

Cornel Stan

Kapitel 9. Glossar

Es erfolgt eine ausführliche Erläuterung, der in den einzelnen Kapitel fett gedruckten Fachbegriffe.

Bernhard Adler, Martin Dykstra, Michael Winterstein

Kapitel 2. Energiegewinnung, Konvertierung und Speicherung

Zur Gewinnung regenerativer Energien gehört die Konvertrierung der Elektroenergie in andere Energieformen.

Bernhard Adler, Martin Dykstra, Michael Winterstein

5. 10 Change-Felder für ehrliche und wirkungsvolle Live-Kommunikation

Unsere wichtigste Zielsetzung beim Verfassen dieses Buches war es immer, Ihnen nach einer Analyse der Lage des Veranstaltungsmarktes und der sich daraus ergebenden Strategie (Vier-Säulen-Modell) ganz konkrete Handlungsempfehlungen und erfolgreiche Praxisbeispiele zur Inspiration und Nachahmung an die Hand zu geben. Da auch das German Convention Bureau mit dem Future Meeting Space ein ähnliches Ziel verfolgt und viel Zeit und Ressourcen investiert hat, um am Ende die kritischen Erfolgsfaktoren, die Veranstaltungen modernisieren und zukunftssicher machen sollen, herauszukristallisieren, lohnt es sich auf jeden Fall, sich Veröffentlichungen und die Forschungsergebnisse etwas genauer anzusehen: Grundsätzlich ist das Projekt in drei Phasen aufgebaut, von denen bis dato zwei komplett abgeschlossen und die Ergebnisse veröffentlicht sind.

Christian Münch, Stefan Luppold

Future heavy truck propulsion system solutions including their impact on total cost of ownership

This paper focuses on the Total Cost of Ownership (TCO) impact of several propulsion system solutions applied to a heavy-duty long-haul truck for the European market sector, in 2020 and predictions for 2035. The research performed by Ricardo investigated Internal Combustion Engine propulsion systems with fossil and renewable fuels, but also a range of in-use zero-emission electric solutions. Battery Electric Vehicles and Fuel Cell Electric Vehicles, either as a prime move or range extender, were considered. A dedicated energy to motion transformation system, namely an Electric Drive Unit, was developed for Electrified Vehicles (xEVs), with high efficiency as the prime objective. A virtual product development process is described, which was applied to define the propulsion systems and to evaluate the vehicle energy consumption over a typical 24h mission profile, by means of system simulations. A presentation of the TCO model that was generated to compare the different propulsion system solutions in terms of €/(100km.t) is given, along with the assumptions it is based on. Results from the development of the Electric Drive Unit are provided and, suggestions are made for potential further work following this study.

Fabien Fiquet, Andrew King, Andy Skipton-Carter, Önder Bulut

Heavy Duty Exhaust Systems for Low NOx Application: Thermal Management and Control

The currently discussed NOx limits reductions for commercial vehicles in Europe, as well as the recently published CARB regulation in the USA, will require a new approach for exhaust gas aftertreatment in order to keep greenhouse gas and CO2 emissions within the limits.In order to reach the required high conversion rates for nitric oxides in the SCR system it is essential to operate the exhaust aftertreatment in the optimal temperature window. Load points with low exhaust gas temperatures and especially cold starts will require (active) heating.Increasing the exhaust temperature by “engine measures” cannot reach the high efficiency rates of energy-release compared to direct combustion of fuel in the exhaust system. A typical Particulate Filter regeneration in Heavy Duty applications is supported by fuel, which is injected into the exhaust system and combusted over the oxidation catalyst (DOC). For this the DOC must be within an appropriate temperature window which is not ensured in all engine load points. Utilizing electrical energy, the temperature of the Oxidation Catalyst (= electrically heated catalyst) can be increased, even in cold start, to the required level. This insures a safe combustion of the injected fuel with highly efficient heat release. With this setup it is possible to heat up (and keep warm) the exhaust system independently of engine operation. Thus, NOx-conversion can start earlier and operate with higher efficiencies. With this configuration it is realistic to operate the engine a longer period of time, in more fuel-efficient load points, with no penalty for exhaust heating.During low load engine operation, the temperature of the exhaust system can get very low, so that NOx-conversion-efficiency is reduced. The exhaust system needs to be kept at operation temperature. Pure electrical heating might be sufficient for many low load points.The measurement of tailpipe emissions using on-board exhaust sensors is widely discussed as one further solution to ensure the emission compliance over the vehicle lifetime and in real driving conditions. The information about the tailpipe emissions allows to adjust the control of the exhaust system to maintain low pollutant emissions. Additionally, the continuous measurement of tailpipe emissions helps to detect damaged or tampered systems quickly not only in the certification cycle but also in real driving conditions, thus extending the diagnostic coverage to a broad range of operating conditions. A typical example for exhaust sensors is the NOx sensor, which is already installed in all modern Diesel engines to control the SCR and measures the tailpipe NOx emissions continuously.In the first section of this paper the different exhaust configurations and the heating strategies are described. The impact on the CO2 emissions is analyzed in different driving cycles (FTP, low load cycle). In the second section, the measurements performance of NOx sensors in the exhaust system is investigated. The investigation is based on the study about the different heating strategies. Therefore, the performance can be examined at various emission levels and operating conditions. The second section is concluded by a Monte Carlo Analysis, which addresses the influence of component tolerance on the system accuracy.

O. Holz, M. Presti, T. Mosch, J. Dachsel, P. Rodatz, F. Fink, M. Nienhoff

Detroit DD15 The New Heavy-Duty Diesel Engine from Daimler Truck AG

Heavy-duty diesel engines will continue to play a major role in the heavy-duty truck business for years to come. Higher demands on exhaust emission requirements and challenging legislation in conjunction with relentless competition will push the technical development of diesel engines beyond what they currently represent. Regardless of alternative power units, the diesel engine will need to actively contribute to achieve future CO2 legislation goals and account for the overall accomplishment.For this reason, in 2015 DAIMLER Truck AG decided to re-engineer and upgrade its heavyduty engine series as part of the so-called HDEP2020 project. HDEP (‘Heavy-Duty Engine Platform’) engines consist of inline-six engines brought to the market in 2008 and have been used ever since in trucks and buses of Daimler Truck AG and third-party applications around the globe. To this day, attributes such as high efficiency and technological leadership with respect to quality and fuel efficiency are inseparably associated with the HDEP engine platform.As the first of its kind, the Detroit DD15 Gen 5 engine will be launched by end of 2020 to launch the new HDEP2020 generation. In early January 2021, it will be available in class 8 vehicles of DTNA (Daimler Trucks North America).The DD15 HDEP2020 will be offered in a power range up to 505 hp with a maximum torque of 1,750 lb-ft.The following article outlines the goals of the HDEP2020 engine project, describes the approach and explains the technical concept using the Detroit DD15 engine as an example.

Wolfgang Weller, Peter Kožuch

Assessment of the catalyst state during real life use

In order to fulfill present and future emission standards in-service conformity gains in importance. Furthermore, it increases the necessity to understand the evolution of catalysts and their performance while aging. In this context, the Institute for Internal Combustion Engines and Powertrain Systems of the Technische Universität Darmstadt is monitoring a vehicle of a logistic company equipped with a data-logging-system during its daily delivery mission over a period of three years. This setup records environment, driver behavior, vehicle, engine and exhaust-aftertreatment data during daily usage. Unlike test bench measurements, the comparison and rating of different systems in real-life requires new methods as the always changing boundary conditions create a lack of reproducibility.Therefore the goal of the presented methodology is the assessment of the catalyst state during its real-life use. It is relying on the data provided by the vehicle ECU and does not require further sensors. The main gain of the methodology described in this study is the continuous evaluation of the catalyst performance and the mission profile independent rating of the catalyst state. It is therefore usable within the development process of a catalyst as part of the field validation as well as a monitoring tool for pre-fail recognition during regular vehicle use.

Nicolas Hummel, Niklas Pohl, Christian Beidl

10. Die Jahre der Aufrüstung 1933 bis 1939

Am 30. Januar übernahmen die Nationalsozialisten unter Adolf Hitler die Regierung (Abb. 10.1). Damit änderte sich vieles. Zwar hatte sich schon vorher in der Wirtschaft eine gewisse Trendwende angedeutet, doch es war augenfällig, dass es den Nationalsozialisten gelang, wirtschaftlichen Optimismus zu verbreiten. Diese Aufbruchsstimmung kam auch dem Maybach-Motorenbau zugute. Das Dritte Reich war zunächst auf die Revision des Versailler Vertrages sowie die Wiederherstellung der Wehrhoheit Deutschlands ausgerichtet. Hierfür bedurfte es der Aufrüstung. Mit ihr entsprach Hitler nicht nur dem Wunsch seiner unmittelbaren Anhänger, sondern breiter Teile der deutschen Bevölkerung, welche die Bestimmungen des Versailler Vertrages zutiefst ablehnte. Zudem war die Erinnerung an die Besetzung des Ruhrgebietes durch Franzosen und Belgier im Jahre 1923 noch frisch.Bereits zwei Monate nach Hitlers Machtergreifung legte Karl Maybach am 28. März 1933, als der Maybach-Motorenbau dem Bankrott nahe war, der Muttergesellschaft eine Denkschrift »betr. Erweiterung des Fabrikationsprogramms« vor. Darin hieß es, die Berliner Automobil-Ausstellung im Herbst 1932 habe »eklatant gezeigt«, dass während der letzten Jahre, in denen Karl Maybach immer größere Automobilmotoren entwickelt und teurere Wagen gebaut hatte, »in der Entwicklung des mittleren und kleinen Automobils sehr große Fortschritte gemacht wurden. Wollen wir uns aus dem Automobilgeschäft nicht ausschalten lassen, so müssen wir in allerkürzester Zeit ebenfalls mit einem erstklassigen mittelstarken Wagen herauskommen.«

Wilhelm Treue

9. In der Zeit der Weimarer Republik 1919 bis 1932

Am 10. November 1918, dem ersten Tag nach dem Waffenstillstand (Abb. 9.1), beschäftigte der Maybach-Motorenbau noch 3.601 Angestellte und Arbeiter, unter ihnen 763 Frauen. Am Tag darauf wurden überall rote Fahnen gehisst, die Arbeit eingestellt. Viele Unterlieferanten konnten wieder ihre alte Friedensfabrikation aufnehmen. Der Maybach-Motorenbau aber war gezwungen, sich ein neues Arbeitsgebiet zu suchen bzw. zu schaffen. Zunächst einmal setzte Colsman rigoros die Belegschaft auf 844 Männer herab, wodurch er sich in weiten Kreisen unbeliebt machte. Insgesamt verließen in den folgenden Monaten etwa 75 % der Belegschaft, darunter viele ausgezeichnete Facharbeiter, nicht nur das Werk, sondern auch den Raum Friedrichshafen. Wer freiwillig kündigte, erhielt eine Entschädigung von mehreren tausend Mark.

Wilhelm Treue

37. Ausklang

Als 1959 mit dem 80. Geburtstag Karl Maybachs auch das 50-jährige Jubiläum der Maybach-Motorenbau GmbH gefeiert wurde, konnte Karl Maybach auf ein erfülltes und erfolgreiches Leben als Konstrukteur und Ingenieur zurückblicken. Ein halbes Jahrhundert hatte er der Motorentechnik wichtige Impulse gegeben und mit seinen Motoren und Getrieben Maßstäbe gesetzt.Die Entwicklung schnelllaufender Hochleistungsmotoren hatte eine Vielzahl von Problemen aufgeworfen. In dieser Erschwernis lag auch ein Grund für den Erfolg der Maybachschen Konstruktionen: hoher entwicklungstechnischer Aufwand in Verbindung mit hochwertiger Präzisionsfertigung. Hierzu brauchte man fähige und qualifizierte Mitarbeiter, die Karl Maybachs Ideen verwirklichen konnten und die beste Gewähr dafür boten, sein Werk auch in der Zukunft fortzusetzen.Karl Maybach hat im Laufe der Jahrzehnte viele Motoren entwickelt: Ottomotoren für Luftschiffe und Flugzeuge, hochwertige Automobilmotoren, aus denen immer stärkere Triebwerke für schwere Nutzfahrzeuge bis hin zu den Motoren für Kettenfahrzeuge abgeleitet wurden. Seine größte Leistung jedoch war der schnelllaufende Dieselmotor größerer Leistung, mit dem die Ära der Diesel-Schienentraktion in Deutschland eingeleitet wurde. Das war nicht nur eine Pioniertat, damit wurden auch die Weichen für die Zukunft gestellt.

Wilhelm Treue, Stefan Zima

4. Karl Maybach und der »Motorenbau« von 1918 bis zum Zusammenbruch 1945

Einige Zeit nach Kriegsende konnte Karl Maybach also den verbliebenen Rest der Mitarbeiterschaft noch beschäftigen und – schließlich vom Unternehmensvermögen – bezahlen. Aber dann musste etwas geschehen. Bereits am 1. September 1918, also noch während des Krieges, hatte er Richard Lang (Abb. 4.3), einen jungen Diplom-Ingenieur, eingestellt und damit beauftragt, den derzeitigen Stand der Technik auf dem Gebiet schnelllaufender Dieselmotoren im Leistungsbereich von 120 bis 150 PS zu ermitteln. Karl Maybach hatte sich für den ganzen Komplex interessiert, weil er aufgrund gelegentlicher Beobachtungen und Veröffentlichungen den Eindruck gewonnen hatte, dass sich hier ein neues Entwicklungs- und Anwendungsgebiet für sein Unternehmen auftat. Am 27. November 1918 legte ihm Lang einen »aus den neuesten Zeitschriften und sonstigen Werken« zusammengestellten ausgewerteten Bericht über »raschlaufende Diesel-Motoren (insbesondere Schiffs- und Fahrzeugmotoren)« vor. Der Bericht begann mit dem Satz:

Wilhelm Treue

18. Personenwagen- und Nutzfahrzeug-Motoren 1920 bis 1939

Das Ende des Ersten Weltkrieges bedeutete auch das Ende für die Maybachschen Flugmotoren, weil die Waffenstillstandsbedingungen und später der Versailler Vertrag (1919) die Entwicklung und den Bau von Flugzeugen und Flugmotoren untersagten. Vorhandene Motoren mussten an die Siegermächte abgeliefert oder zerstört werden (Abb. 18.1 und 18.2), ebenso die Propellerprüfstände. Schwerer noch traf den Maybach-Motorenbau die Anordnung, dass auch sieben Wasserwirbelbremsen zu zerstören seien. Die Ausführung dieser Anweisungen wurden von Kontrollkommissionen der Entente argwöhnisch überwacht. Der Maybach-Motorenbau GmbH, wie die Firma seit 1918 hieß, war die Existenzgrundlage genommen!

Stefan Zima

3. Handlungsfelder des Produktionsmanagements

In diesem Kapitel erfolgt die Beschreibung der vielschichtigen Handlungsfelder eines ganzheitlichen Produktionsmanagements. Die Basis hierfür sind die Beschreibungen des strategischen Rahmens des Produktionsmanagements, der in Kap. 2 gegeben wird. Basierend darauf folgen nun die Beschreibungen zu dem Technologiemanagement, dem Ganzheitlichen Produktionssystem, dem Ganzheitlichen Produktentstehungssystem, der Führung in Ganzheitlichen Produktionssystemen, der Produktionsplanung und -steuerung, dem Logistikmanagement, dem Supply Chain Management, den Knocked-Down-Verfahren, dem Industriellen Qualitätsmanagement, dem Instandhaltungsmanagement, dem Facility Management, der Ressourceneffizienten Fabrik sowie dem Human Resource Management. Jedes dieser genannten Handlungsfelder wird zunächst theoretisch beschrieben und anschließend durch einen thematischen Praxisbeitrag ergänzt. Damit sollen anwendungsorientierte Einblicke in die praktische Umsetzung des ganzheitlichen Produktionsmanagements gegeben werden.

S. Anders, H. Biedermann, Y. Dix, U. Dombrowski, K. Franz, A. Gemeiner, U. Gerkens, T. Hoffmann, P. Huke, C. Intra, H. Knake, P. Krenkel, M. Meeser, T. Mielke, H. Nottbohm, F. Nyhuis, D. Opritescu, K. Patzelt, T. Rennemann, T. Richter, J. Wullbrandt, T. Zahn

Kapitel 34. Urbane Mobilität: Nachhaltigkeit durch Elektromobilität?

Seit einigen Jahren ist eine grundlegende Veränderung der Rahmenbedingungen von Mobilität und Verkehr zu beobachten. Nicht nur, dass – zumindest bis zum Ausbruch der Corona-Pandemie – das Mobilitäts- und Verkehrsaufkommen allgemein steigt, es ändern sich auch individuelle Mobilitätsbedürfnisse. Mit dem Einbezug des Verkehrssektors in die Energiewende rückt zudem auch die Mobilität in den Fokus neuer Konzepte und Geschäftsfelder.

Thomas Lenk, Oliver Rottmann, André Grüttner, Mario Hesse

Kapitel 26. Wachunternehmen

Unter diesem Sammelbegriff werden alle Bereiche der Bewachung und Kontrolle erfasst.

Adam Merschbacher

Fuel Cell Propulsion System Layout

Especially in light commercial- and heavy duty vehicle segment a fuel cell propulsion system offers significant advantages in terms of energy density and therewith payload. In order to fit the fuel cell propulsion system to the vehicle requirements a Matlab/Simulink fuel cell propulsion system model is developed and validated on fuel cell system - and vehicle testing results on SEGULA internal fuel cell testbench and vehicle roller dyno.After this model validation different fuel cell propulsions systems for LCV- and heavy duty applications are simulated. Focus is here on the definition of fuel celland battery power output as well as battery capacity. Beside that the fuel cell system should be run at highest possible efficiencies.Based on the modeling results a fuel cell dominant approach for light commercial – and heavy duty vehicles is recommended. Fuel cell system continuous power output for LCV is at 70 kW whereas the heavy duty truck tractor has a continuous power output of 210 kW. The LCV can be run with a battery capacity of 1,3 kWh whereas the heavy duty tractor uses 50 kWh battery capacity mainly due to climbing ability requirements.

Stephan Schnorpfeil, Erik Hartmann, Arne Kotowski, Bhavin Kapadia, Hauke Sötje

5. Recht

Neben der Typzulassung ist das Umweltrecht, soweit es Abgase von Fahrzeugen oder Verbrennungsmotoren betrifft, der Schwerpunkt dieses Kapitels. Danach wird betrachtet, welche Rechte der Verbraucher als Besitzer eines manipulierten Fahrzeugs hat. Abschn. 5.6 erwähnt strafrechtliche Aspekte. Kurz wird das geplante Abkommen TTIP erwähnt, das den Verlauf des Abgasskandals möglicherweise verändert hätte. Da der Abgasskandal teilweise durch den europäischen und deutschen Gesetzgeber mitverursacht wurde, werden Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt.

Kai Borgeest

Reibungsminimierung bei Industriemotoren durch hubabhängig positionierte Mikrostrukturen auf der Zylinderlaufbahnoberfläche

Im Zuge des Klimawandels wird im Verkehrssektor in Deutschland bis 2030 eine CO2-Einsparung von 40-42 % angestrebt [1]. Von den 2017 emittierten 166 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten im Verkehr, entfallen 36 % auf Nutzfahrzeuge [2]. Zur Umsetzung der Klimaziele im Nutzfahrzeugbereich ist laut Bundesumweltamt, neben der Einführung von alternativen Antrieben, auch eine Effizienzsteigerung im Antriebsstrang konventioneller Nutzfahrzeuge notwendig [3].

Henning Pasligh, Philipp Köser, Frank Berbig, Florian Pohlmann-Tasche, Daniel Stecher, Friedrich Dinkelacker

Optimierung der Gesamtreibung in einem Radlager der 3. Generation

Die nachhaltige Entwicklung der Mobilität in Richtung alternativer und elektrischer Antriebe beschäftigt nicht nur die Automobilhersteller, sondern auch die gesamte Zulieferkette. Durch die elektrischen und hybriden Antriebsformen verändern sich die Anforderungen an das Gesamtfahrzeug und damit auch an die Komponenten. CO2-Reduzierung und verlängerte Reichweiten durch weniger Reibung und Gewichtseinsparungen stehen im Widerspruch zu höheren Fahrzeuggewichten, erhöhten Drehmomenten und dem Wunsch nach einem leisen Betrieb. In diesem Spannungsfeld setzt die Entwicklung eines reiboptimierten Radlagers der 3. Generation an.Ziel des hier vorgestellten Projektes war es, ein Radlager mit geringer Reibung zu entwickeln, das einen wesentlichen Beitrag zur Erfüllung der verschärften CO2-Vorgaben leistet und beim Einsatz in einem EFahrzeug gleichzeitig eine Erhöhung der Reichweite ermöglicht.Die Entwicklung des Radlagers erfolgte unter Beachtung des Gesamtsystems der Fahrzeugachse. Somit wurde der Einfluss der Umbauteile Radträger, Bremsscheibe sowie der Antriebswelle auf die Reibung des Radlagers berücksichtigt.Für die methodische Bearbeitung wurde die „Design for Six Sigma“-Methode gewählt, welche eine strukturierte und effiziente Durchführung gewährleistete und die zugleich ein Pilotprojekt für die Produktentwicklung im Unternehmen Schaeffler darstellte.Durch die erfolgreiche Validierung des Radlagers wurde die Serienreife bereits nachgewiesen. Neben der erzielten geringen Reibung zeichnet sich das neu entwickelte Radlager insbesondere durch hohe Lebensdauer, überzeugenden Fahrkomfort und gute Akustik aus.Anhand von Simulationen wurde abschließend bei Einsatz eines Radlagers mit optimierter Reibung nicht nur eine signifikante CO2-Einsparung bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor nachgewiesen, sondern auch eine Reichweitenerhöhung bei E-Fahrzeugen. Das Design leistet dadurch einen wesentlichen Beitrag zur Kostenreduzierung für den OEM, da Überschreitungen der gesetzlichen CO2-Vorgaben mit Strafzahlungen verbunden sind.

Simon Brähler, Helena Preiß

Optimierung der Gemischbildung und Abgasnachbehandlung am Ottomotor EA888 R4 2,0l TFSI

Die Anforderungen der ottomotorischen Abgasgesetzgebung wurden mit Einführung von EU6AG/BG/DG und EU6AP um die Erfüllung der Emissionsgrenzwerte bei realer Straßenfahrt (RDE) unter kundenrelevanten Umgebungsbedingungen ergänzt. Infolgedessen sind bereits heute alle Ottomotoren der Audi AG im Markt Europa (EU27 und Anwenderstaaten) mit Ottopartikelfiltern (OPF) ausgerüstet, welche die Feinstaubemissionen deutlich verringern. Die Feinstaubemission wird in der Gesetzgebung über die Vorgabe eines Grenzwertes für die Anzahl der emittierten Partikel reguliert, abgekürzt mit PN (Particel Number) Darüber hinaus ist es sinnvoll, das Rohemissionsniveau bzgl. Feinstaub kontinuierlich weiter abzusenken. Die konsequente Weiterentwicklung beider Bausteine - innermotorische PN-Maßnahmen und effiziente Abgasnachbehandlung - führt dazu, die weltweit geltenden Gesetzgebungen zu erfüllen sowie unternehmerische Aspekte wie Nachhaltigkeit und Kundenzufriedenheit zu verbessern. Es wird aufgezeigt, welche Maßnahmen zur PN-Reduktion speziell in der Motorfamilie EA888 evo4 (R4 2.0l TFSI) mit Markteinführung 2020 zum Einsatz kommen. Der EA888 evo4 deckt als „global engine“ das Leistungsspektrum 110-245kW ab und wird weltweit in nahezu allen Marken und Plattformen im PKW-Segment des VW-Konzerns angeboten. Daraus ergibt sich eine große Anzahl von emissionsrelevanten Anforderungen wie z.B. die Einhaltung der jeweiligen Partikelgrenzwerte PN (Partikelanzahl) & PM (Partikelmasse) unter der Berücksichtigung von Umwelteinflüssen – kalten/heißen Temperaturen, Luftdruck in höherliegenden Gebieten – und der Berücksichtigung lokal verfügbarer Kraftstoffqualitäten. Bei der AUDI AG werden deshalb über die gesetzlich vorgeschriebenen Homologationstests hinaus zusätzliche Beurteilungskriterien auf Basis von Straßen- und Rollentests herangezogen. Dies führt zu einer einheitlichen Absicherung des Entwicklungsprozesses und der eingesetzten Technik innerhalb des Unternehmens. Die für PN-Emissionen relevanten innermotorischen Maßnahmen am EA888 evo4 sind die Erhöhung des Kraftstoffdrucks auf 350bar, die Weiterentwicklung der Hochdruckeinspritzventile sowie in bestimmten Leistungsklassen Anpassungen an Brennraum und Einlasskanal. Es wurden Möglichkeiten geschaffen, die Parameter der Hochdruckeinspritzung in Abhängigkeit verschiedenster Motorbetriebsbereiche zu optimieren. Einer der Schwerpunkte wurde dabei auf den noch kalten Motor unmittelbar nach dem Erststart gelegt. Die Abhängigkeiten der PN-Rohemissionswerte von wichtigen Einflussparametern wie Motortemperatur und Kraftstoff werden erläutert, zusätzlich werden weitere Einflussfaktoren wie Fahrzeugmasse, Kabinenheizung etc. beschrieben. Zusätzlich zu den innermotorischen PN-Maßnahmen wurde der EA888 evo4 mit einem in der Filtrationseffizienz (FE) deutlich verbesserten OPF ausgestattet. Es handelt sich bereits um die zweite im EA888 in Serie befindliche Entwicklungsstufe seit Einführung des Systems im Jahr 2017. Das weiterentwickelte Abgasnachbehandlungssystem beinhaltet weiterhin eine funktionale Trennung gasförmiger und fester Emissionen für eine gezielte Optimierung der Komponenten 3-Wege-Katalysator und OPF. Gegenüber der ersten OPF-Generation konnten FE-Steigerungen im deutlich zweistelligen Bereich (Prozentpunkte) erzielt werden. Diese Wirkungsgradsteigerung geht mit einer hinsichtlich des Druckverlusts optimierten Auslegung des OPF einher, so dass die Leistungs- und Drehmomentwerte des Aggregats zur Sicherstellung der Wettbewerbsfähigkeit beibehalten werden können.

Christian Brenneisen, Sven Riemann, Robert Kersten

Zukünftige Anforderungen an das Auslassventil

Anforderungen an Motorventile im stöchiometrischen Betrieb

Vor dem Hintergrund der RDE Gesetzgebung wird in den kommenden Jahren für Benzinmotoren ein kennfeldweiter, stöchiometrischer Motorbetrieb angestrebt. Für einen Betrieb mit Lambda = 1 bei höheren Lasten und Drehzahlen ist aber unter anderem die maximal auftretende und ertragbare Temperatur am Auslassventil eine typische Limitierung. Hier wird gegenwärtig noch zum „Bauteilschutz“ bei höheren Lasten und Drehzahlen eine Anfettung des Gemisches eingesetzt, um die maximale Abgastemperatur zu begrenzen und eine thermische Überbelastung der Auslassventile zu vermeiden. Integrierte, gekühlte Abgaskrümmer senken die thermischen Belastungen des Abgasturboladers und der Abgasnachbehandlung, die Auslassventile werden dabei aber weiterhin hoch belastet. Wechselwirkungen in und außerhalb des Motorventilsystems und Maßnahmen zur Begrenzung der thermischen Belastung werden in diesem Beitrag diskutiert. Dazu werden Komponenten mit verbessertem Wärmetransport vorgestellt und mit neuen Beschichtungstechnologien zukunftssichere Wege zu einer robusten Systemlösung aufgezeigt.

Alexander Pauk, A. J. Müller, C. Luven, C. Beerens

5. Fahrwerk

Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) in bestimmten, vom Straßenverlauf oder physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann, wobei die Quer- und Gierbewegung eng miteinander gekoppelt sind. Hierbei können sich Eingriffe fahrdynamischer Regel- und Assistenzsysteme den Eingaben des Fahrers überlagern mit dem Ziel, das Verhalten des Fahrzeugs günstig zu beeinflussen bzw. den Fahrer zu unterstützen.In senkrechter Richtung zur Fahrbahnmuss das Automobil hingegen dem Straßenverlauf ohne aktiven Eingriff des Fahrers folgen (Berg- u. Talfahrt). Kurzwellige Fahrbahnunebenheiten sollten jedoch nur soweit auf das Fahrzeug übertragen werden, wie es die Fahrsicherheit, der Fahrerwunsch nach Fahrbahnkontakt und das subjektive Fahrkomfortempfinden erfordern.Das quer-, längs- und vertikaldynamische Verhalten eines Automobils wird durch eine Vielzahl von Parametern bestimmt. In vielen Bereichen liegen nicht-lineare Zusammenhänge und komplexe Kopplungen der Zustandsgrößen vor. Daher stellt das Fahrwerk und in erweitertem Sinne die Fahrdynamik ein hoch interessantes Themengebiet dar, insbesondere wenn neben dem Fahrer in seiner Funktion als Zustandsbeobachter, Regler, Aktuator und subjektiver Beurteiler, auch Regelsysteme und Assistenzsysteme aktiv in fahrdynamische Funktionen eingreifen.

Dr.-Ing. Axel Pauly, Dipl.-Ing. Steffen Gruber, Dr.-Ing. Jan Sendler, Dipl.-Phys. Heiner Volk, Dipl.-Ing. Ludwig Seethaler, Dipl.-Ing. Michael Sattler, Dr.-Ing. Markus Viertlböck, Dr.-Ing. Erich Sagan, Dipl.-Ing. Martin Schwarz, Dipl.-Ing. Thomas Unterstraßer

6. Antriebe

In den über 100 Jahren des Gebrauchs von Kraftfahrzeugen hat sich der Hubkolben-Verbrennungsmotor mit einem Drehzahl-/Drehmomentwandler und einer Anfahr-/Schaltkupplung als bevorzugtes Antriebskonzept durchgesetzt und behauptet. Im Spannungsfeld zwischen immer strikteren Emissionsgrenzwerten und steigenden Anforderungen bezüglich des Treibhausgasausstoßes findet aktuell allerdings wieder eine Diversifizierung des Antriebsstranges statt. Moderne Hubkolbenmotor-Technik für Otto- und Dieselmotoren prägen neben der Elektromobilität, den Hybridfahrzeugen und den Brennstoffzellenvarianten die absehbare Zukunft. Verbrennungsmotoren bilden für viele Fahrzeugmodelle noch längerfristig die Basis der Antriebsenergie, beinhalten sie doch noch immer, auch mittels alternativer Kraftstoffe, deutliche Entwicklungspotenziale. Abgasnachbehandlung, Aufladung und Optimierung der Nebenaggregate sind weitere wichtige Themen. Die Getriebevarianten werden immer zahlreicher, wie die Beispiele Doppelkupplungsgetriebe oder Allradantriebskonzepte zeigen. Für den Übergang in die fernere Zukunft zeichnet sich ein Wettkampf zwischen Elektroantrieben mit Energiespeichern und der Brennstoffzellentechnologie ab.

Dr.-Ing. Henning Baumgarten, Dr.-Ing. Marius Böhmer, Dipl.-Ing. Michael Hinz, Dr.-Ing. Martin Nijs, Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger, Dipl.-Ing. Mike Souren, Dr. Matthias Thewes, Bernd Lindemann, Thomas Flecke, Axel König, Dr. Joschka Schaub, Dr. Markus Schönen, Dr.-Ing. Dominik Lückmann, Dr. Dennis Bönnen, Dipl.-Ing. Emmanuel Jean, Markus Huber, Dr. Klaas Kunze, Prof. Jakob Andert, Dr. Andreas Krings, René Scheer, Konstantin Etzold, Marc Klawitter, Dr. Michael Stapelbroek, Dr. rer.-nat. Jörg Kaiser, M.Sc. Mehdi Hosseininasab, M. Sc. Alexander Sauer, Prof. Rick W. De Doncker, Jochen Henn, Dipl.-Ing. (FH) Peter Antony, Christoph Schildhauer, Dr. Andreas Haag, Dr. Christian H. Mohrdieck, Dr.-Ing. (FH) Uwe Sontheimer, Dr.-Ing. Gerhard Gumpoltsberger, Dr. Jürgen Greiner, Dr. sc. techn. Alexander Bartha, Peter Frey, Dr.-Ing. Robert Plank, Berthold Krautkrämer, Reinhart Malik, Dr. Peter Solfrank, Ing. Hermann Pecnik, Dipl.-Ing. Heribert Lanzer, Georg Eichner, Gerhard Kurz, Dr.-Ing. Bastian Lehrheuer, Benedikt Heuser, Prof. Dr. Helmut Eichlseder

4. Karosserie

In der Anfangszeit des Automobils wurde die Karosserie – dem Beispiel des Kutschenbaus folgend – auf einem Rahmengestell befestigt. Diese Bauweise findet man heute nur noch bei Lastkraftwagen und großen Off-Road-Fahrzeugen. Im Bereich der Personenwagen hat sich die selbsttragende Karosserie durchgesetzt. Sie wurde 1935 von Opel erstmalig mit dem Modell Olympia in der Großserie eingeführt. Die Innovation bestand darin, dass die Karosserie für sich komplett vorgefertigt wurde. Anschließend wurden die restlichen Komponenten wie Motor, Kupplung, Getriebe, Vorder- und Hinterachse sowie der Auspuffanlage direkt an der Karosserie befestigt und zum Fahrzeug komplettiert. Damit ist die selbstragende Karosserie der wichtigste Aggregateträger, die zudem noch vielen Anforderungen gerecht werden muss.Sie reichen von konsequentem Leichtbau über wirksamen Insassen- und Fußgängerschutz bis hinzu attraktivem Aussehen.

Dipl.-Ing. Lothar Teske, Dipl.-Ing. Helmut Goßmann, Dipl.-Ing. Heinrich Timm, Dr. Armin Plath, Walter Pecho, Martin Derks, Sebastian Veith, Marc Reinstettel, Christian Rauber, Dr. Klaus Werner Thomer

2. Anforderungen, Zielkonflikte, Grundlagen

Um Sicherheit und Umweltverträglichkeit von Straßen- bzw. Kraftfahrzeugen zu gewährleisten, werden an die Gestaltung der Fahrzeuge technische Anforderungen gestellt. Es gibt Anforderungen durch den Gesetzgeber, die erfüllt werden müssen, um ein Fahrzeug in den Verkehr bringen zu dürfen. Darüber hinaus bestehen herstellerinterne Anforderungen an das Produkt, die über das vom Gesetzgeber geforderte Maß hinausgehen, um den Kundenwünschen und der Firmenphilosophie zu genügen. Und als dritter Punkt stellen auch Verbraucherschutzorganisationen Kriterien auf, anhand derer sie die Eigenschaften der auf dem Markt befindlichen Fahrzeuge bewerten und die Fahrzeuge eingruppieren, was dann der Kundeninformation dient. Auch diese Anforderungen gehen über die des Gesetzgebers hinaus.

Andre Seeck, Dr. Jost Christian Gail, Dipl.-Ing. Bernd Lorenz, Dipl.-Ing. Marek Zöller, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert, Egbert Fritzsche, Dr.-Ing. Heinz Mankau, Dr.-Ing. Carsten Repmann, Dr. Andreas Eilemann, Dipl.-Ing. Matthias Jung, Dr. Eberhardt Pantow, Dr. Achim Wiebelt, Josef Honeder

7. Digitalisierung /Elektrik/Elektronik/Software

Steigende Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Umweltschutz und Komfort führten in den vergangenen Jahren zu einem starken Anstieg der Funktionen im Fahrzeug. Wesentliche Treiber dafür waren die gestiegenen Komfortansprüche, die Vernetzung der Fahrzeuge aber auch ganz wesentlich verschärfte Abgas- und Sicherheitsbestimmungen. So kamen in den letzten Jahren komplexe Infotainment- und Assistenzsysteme hinzu, die nur durch ein Zusammenwirken vieler Steuergeräte realisiert werden konnten. Deren intuitive Bedienung sowie Personalisierung der Funktionen erforderte eine systemübergreifende Mensch-Maschine-Schnittstelle. Durch die massiv gestiegene Anzahl an elektrischen Verbrauchern nahm auch der Energiebedarf deutlich zu, so dass über elektronische Energiemanagementsysteme ein optimierter Energiehaushalt sichergestellt werden musste.

Dipl.-Ing. Simon Fürst, Dr.-Ing. Thomas Scharnhorst, Prof. Dr. rer. nat. Ludwig Brabetz, Dipl.-Ing. Markus Beck, Roman Lahmeyer, Dr. Olaf Krieger, Dipl.-Ing. Günther Kasties, Dr. Wolfgang Pfaff, Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmayer, Dr. Heinz-Bernhard Abel, Dr. Heinrich-Jochen Blume, Dipl.-Ing. Gerhard Heyen, Dr.-Ing. Guido Schneider

9. Fahrzeugsicherheit

Die Sicherheit des Transports für Menschen und Güter hat weltweit einen hohen Stellenwert. Obwohl in den Industrieländern erhebliche Fortschritte erzielt wurden, waren 2013 ca. 1,24 Mio. Verkehrstote zu verzeichnen, mehr als 20 Mio. wurden verletzt. 80 % der tödlichen Verkehrsunfälle geschahen dabei in „middle-income Countries“. In der Prognose von Murray et al. würden die Verkehrsunfälle nach Herzkrankheiten und Depressionen an die dritte Stelle der Todes- und Erwerbsunfähigkeitsgründe rücken. Zahlreiche Organisationen wie die UN, Regierungen, Forschungseinrichtungen und Industrie haben Programme initiiert um diesen Trend umzukehren.In den Industrieländern wurden die Erfolge durch Verbesserung der Verkehrsinfrastruktur, der Verkehrsinformation, der Ausbildung der Verkehrsteilnehmer und deutliche Fortschritte bei Fahrzeugen erreicht. In den Entwicklungsländern spielt in diesem Zusammenhang die Verkehrsinfrastruktur eine besonders große Rolle. Die Vernetzung des Fahrzeugs mit den übrigen Verkehrsteilnehmern und der Infrastruktur sowie das automatisierte Fahren werden weitere Fortschritte auf diesem Gebiet ermöglichen. Zunehmend wird auch die Automotive Security, d. h. der Schutz des Insassen und des Fahrzeugs sowie seiner Teile und Funktionen vor Angriffen wie Diebstahl, unberechtigtem Zugriff und Manipulation wichtiger.

Dr.-Ing. Mark Gonter, Prof. Dr.-Ing. Peter Knoll, Dr. André Leschke, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert, Dr.-Ing. Florian Weinert

4. Eingehende Darstellung der erzielten Ergebnisse

Kap. 4 beschreibt die im Projekt erzielten Ergebnisse und ordnet dabei jedem der Projektpartner jeweils ein Unterkapitel zu. Zuerst stellt die Data M Sheet Metal Solution GmbH die Methoden zur Prozesssimulation des Fertigungsablaufes beim Hybrid-Rollumformen dar (Abschn. 4.1). Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. zeigt die Entwicklung einer industrienahen Anlagentechnologie zum Hybridrollformen (Abschn. 4.2). Die EDAG Engineering GmbH präsentiert ihre Ergebnisse zur Analyse und Definition des Hybridbauteils (Abschn. 4.3). Die Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH (Abschn. 4.4) liefert die in enger Kooperation mit der Technischen Universität Braunschweig entstandene Analyse und Definition (Abschn. 4.5) des Interface zwischen Faserverbund und Metallschicht. Den Abschluss bildet die Volkswagen AG mit einer Bewertung der Kosten und Effizienz der Fertigung (Abschn. 4.6).

Heiko Assing, Albert Sedlmaier, Thomas Dietl, Thanh Nam Le, Roger Stranz, Benjamin Reil, Knut Böttcher, Martin Hillebrecht, Andreas Wedemeier, Benjamin Poller, Tobias Reincke, Sven Hartwig, Klaus Dilger, Ulrich Berges, Carsten Jatzen

1. Kurzbeschreibung

Das Projekt TroPHy2 umfasst Entwicklung, Bau und Analyse einer Rollformanlage, mit der Hybridbauteile aus Metallprofilen und Kohlenstofffasern mit thermoplastischer Matrix hergestellt werden können. Die Untersuchung und Validierung der notwendigen Fertigungsprozesse liefern die Grundlagen, um zum Projektende mit der Anlage ein strukturmechanisch optimiertes, hybrides Strukturbauteil fertigen zu können, welches die Gewichtseinsparpotenziale hybrider Werkstoffe darstellt. Das Verbundprojekt ist eingebettet in den ForschungsCampus „Open Hybrid LabFactory e. V.“.

Heiko Assing

Kapitel 6. „Fokus Batterie“

Zur technischen Entwicklung von Elektroautos

Die Beschäftigung mit Elektroautos scheint einem Zyklus von etwa 20 Jahren zu unterliegen. Der derzeitigen Bearbeitung von Aufgabenstellungen zur Elektromobilität ist in den 1990er Jahren eine intensive Entwicklungsphase vorausgegangen (vgl. Schwedes in diesem Band). Das Elektroauto sollte 1998 in den USA verkauft werden. Den Hintergrund bildete eine Gesetzesinitiative des Bundesstaats Kalifornien, der zufolge zwei Prozent der dort verkauften Fahrzeuge Zero-Emission-Fahrzeuge sein sollten. Aber auch schon zuvor sind nach der ersten Energiekrise zu Beginn der 1970er Jahre sehr ähnliche Fragestellungen bearbeitet worden (vgl. Dreyer 1973; Weh 1974; Braun 1975). Ziel war damals wie heute die Entwicklung eines Stadtautos. Während der Olympiade in München 1972 ist zur Begleitung der Marathon-Läufer sogar ein BMW 1602 als Elektroauto gebaut worden.So intensiv wie derzeit sind Elektrofahrzeuge noch nie entwickelt worden. Das resultiert aus den politisch motivierten Aktivitäten zur Verbesserung des Klimas und den damit verbundenen Strafzahlungen der Autoindustrie, falls die von der EU vorgegebenen Schadstoffgrenzwerte nicht eingehalten werden (vgl. Wallentowitz et al. 2010)

Henning Wallentowitz

6. Konzeption und Implementierung von Mikro-City-Hubs als Baustein emissionsneutraler City-Logistik

Die City-Logistik ist von Zukunftstrends in Handel, Industrie und Verkehr beeinflusst und aktuell einer Vielzahl von Trends und Herausforderungen ausgesetzt. Im Zuge des steigenden Handlungsbedarfs ist eine Forschungslandschaft mit unterschiedlichen Maßnahmen und Lösungsansätzen entstanden. Eine zentrale Rolle für die nachhaltige Gestaltung und Elektrifizierung der City-Logistik spielt die Integration von Mikro-City-Hubs. Die Merkmale eines Stückgutnetzwerks stellen dabei besondere Anforderungen an die Konzeption, Implementierung und Wirtschaftlichkeit von Mikro-City-Hubs.

Frank Straube, Oliver Grunow, Stephanie Ihlenburg, Florian Sinn

4. Elektrifizierung des urbanen Bus- und Entsorgungsverkehrs: Potenziale, Herausforderungen und Umsetzung

Bei den Betreibern des öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV), als auch bei den städtischen Ver- und Entsorgungsunternehmen, besteht ein sehr großes Interesse an innovativen Konzepten zur Einführung von emissionsarmen Fahrzeugen, um in Innenstadtbereichen Luftverschmutzung und Lärmbelastung zu reduzieren. In diesem Beitrag werden die unterschiedlichen Aspekte der Planung und Einführung von elektrifizierten Flotten im urbanen Umfeld diskutiert. Es wird zunächst das Potenzial der Emissionsvermeidung durch elektrische Flotten analysiert und durch exemplarische Betrachtungen hinterlegt. Es folgt eine Vorstellung und Bewertung von Elektrifizierungskonzepten für innerstädtische Nutzfahrzeuge. Bei der Elektrifizierung großer Flotten müssen zudem die Betriebshöfe bei der Systemplanung mitberücksichtigt werden. Veränderungen im üblichen Betriebsablauf können notwendig werden und haben überdies Auswirkungen auf das Betriebshof-Layout sowie erforderliche Netzinfrastrukturen. Durch eine Smart-Grid-Integration können Synergien für Flotten- und Netzbetreiber entstehen, was prototypisch auf dem EUREF-Campus durch eine intelligente Ladestation für E-Busse erprobt wird. Der Beitrag wird durch Umsetzungsstrategien am Beispiel Berlins sowohl für den Bus- als auch für den Entsorgungsverkehr abgerundet.

Dietmar Göhlich, Enrico Lauth, Pavel Boev, Florian A. Jaeger, Andreas Laske, Markus Vogelsang, Daniel Hesse, Jing Hui Denny Chen, Michael Tost, Andreas F. Raab

1. E-Mobilität als Flexibilitätsbaustein in Smart Grids

Dieses Kapitel beleuchtet die Markt- und Systemintegration von E-Mobilität und zeigt, neben aktuellen Praxisanwendungen, zukünftige Ansätze zur Systemoptimierung in intelligenten Energieversorgungsnetzen auf. Die Gestaltung einer kostengünstigen, nachhaltigen und versorgungssicheren Energieversorgung inklusive Mobilität ist dabei die hauptausschlaggebende Zielsetzung. In diesem Zusammenhang werden die Anforderungen aus den regulatorischen, technischen und ökonomischen Rahmenbedingungen zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen analysiert, sowie Flexibilitäten für Lade- und Entladevorgänge identifiziert und bewertet. Die Umsetzbarkeit passiver und aktiver Lademanagementsysteme wird anhand eines realen Umfeldes vorgestellt und diskutiert. Weiterführende Anwendungsbereiche sowie Integrationslösungen werden in rechnergestützten Simulationen für Smart-Grid-Lösungen vertieft. Hierbei wird anhand des Aggregationskonzeptes eines virtuellen Kraftwerks gezeigt, wie E-Mobilität als Flexibilitätsbaustein in Smart Grids verstanden werden kann. Der sektorenübergreifende Lösungsansatz wird anhand mathematischer Formulierungen und Methoden zur Bestimmung potenzieller Systemdienstleistungen spezifiziert und in Fallstudien evaluiert. Als Ergebnis dieses Kapitels werden praxistaugliche und wissenschaftliche Realisationsmöglichkeiten für E-Mobilität in Smart Grids aufgezeigt, Handlungsempfehlungen erschlossen sowie gewonnene Erkenntnisse für die Gestaltung einer zukünftigen regenerativen Energieversorgung vermittelt.

Andreas F. Raab, Jan F. Heinekamp, Gerhard Bressler, Alexander Kupfer, Stefan Niemand, Erik Landeck, Kai Strunz

Kapitel 3. Konzeption der empirischen Untersuchung

Um ein Konzept ambidextrer Führung zu erstellen, ist es notwendig, ein Untersuchungsdesign zu entwickeln, das einen adäquaten Forschungsprozess gewährleistet. Nachfolgend wird deshalb einleitend auf die empirische Sozialforschung Bezug genommen. Anschließend folgen die Erläuterung der verwendeten Forschungsmethoden, Explikation des Forschungsfeldes, Datenauswahl, Codiermethode und Gütekriterien.

Jessica Guth

83. Produktmarketing und marktorientierte Produktgestaltung

Mit der Wandlung vom Verkäufer- zum Käufermarkt, der zunehmenden Konkurrenz und der häufig identischen Produkte wird dasMarketing zur Voraussetzung für den Unternehmenserfolg. Marketing wird dabei als Ausrichtung des Unternehmens auf den Markt. und den Kunden definiert. Diese Marktausrichtung betrifft alle Funktionen der Wertschöpfungskette in Abb. 79.2, insbesondere den Vertrieb und die Entwicklung.

Jürgen Bauer

Bio-basierte und nachwachsende Rohstoffe eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten für gewichtsoptimierte duroplastische Werkstoffe im KFZ- und NFZ-Bereich

Faserverbundwerkstoffe sind seit Jahrzehnten in der Nutzfahrzeugindustrie etabliert. Sie werden meist in semi-strukturellen Großbauteilen wie zum Beispiel Kunststoffdächern bei Traktoren bzw. Frontklappen, Windabweisern und Seitenverkleidungen bei Lastkraftwagen eingesetzt. Bei großen Stückzahlen werden diese Bauteile meist aus dem duroplastischen Werkstoff Sheet Molding Compound (SMC) gefertigt. SMC besitzt im Bereich der glasfaserverstärkten Faser-Kunststoff-Verbunde einen hohen Stellenwert, da ca. 20 % aller in Europa verarbeiteten Glasfasern in diesem Verfahren verarbeitet werden. Die Verarbeitung erfolgt im parallelgeregelten Fließpressprozess. Ein Standard-SMC besteht in der Regel aus einem ungesättigten Polyesterharz, Glasfasern als Verstärkungsfasern, mineralischen Füllstoffen sowie anwendungsspezifischen Additiven. Bedingt durch den hohen mineralischen Füllstoffgehalt von 40 Gew.-% und einen Verstärkungsfasergehalt von bis zu 30 Gew.-% zeigen typische SMC-Halbzeuge eine spezifische Steifigkeit von ca. 6 GPa/(g/cm3). Aufgrund des zunehmend größer werdenden Zwangs zur Reduktion der CO2-Emissionen, wird auch im Bereich der Nutzfahrzeugindustrie nach alternativen und prozesssicher umsetzbaren Leichtbauwerkstoffen gesucht. Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung eines neuartigen teilweise bio-basierten SMCHalbzeuges beschrieben, welches eine gleiche Verarbeitbarkeit, gleiche Anwendungsmöglichkeiten und Kosten wie ein konventionelles SMC-Halbzeug besitzt, jedoch eine um 25 % gesteigerte spezifische Steifigkeit aufweist. Durch diese Entwicklung ist es möglich das Gewicht ausgewählter Bauteile deutlich zu reduzieren bzw. neue Anwendungsmöglichkeiten zu erschließen.

Florian Gortner, Peter Mitschang, Peter Ooms, Christian Friedrich

Entwicklung eines HV-Energiespeichers für elektrifizierte Nfz-Sattelauflieger-Fahrzeuge

Das Europäische Parlament und die Europäische Kommission haben in 2019 verbindliche Ziele für die CO2-Minderung von Nutzfahrzeugen beschlossen. Der Europäische Automobilherstellerverband ACEA bezeichnete die Reduktionsziele als „hochgradig anspruchsvoll“. Eine deutliche Emissionsreduktion schwerer Sattelzüge lässt sich mit elektrisch angetriebenen Sattelaufliegerfahrzeugen erzielen. Neben der Bremsenergierückgewinnung ist damit auch eine Traktionsunterstützung sowie Lastpunktverschiebung der Sattelzugmaschine möglich. Die Entwicklung und Integration der elektrischen Traktionskomponenten – speziell der Antriebe sowie des Hochvolt-Energiespeichers – bedeutet einen großen FuE-Aufwand, der durch die Hersteller von Sattelaufliegerfahrzeugen nicht allein bewältigt werden kann. Deshalb ist in einem durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) geförderten Verbundforschungsvorhaben ein autarkes elektrisches Antriebskooperationssystem für LKW-Trailer und Fahrzeuganhänger entwickelt, aufgebaut und erprobt worden. Das Fraunhofer LBF war in diesem Projekt für den Hochvolt-Energiespeicher verantwortlich und entwickelte – basierend auf NMCZellen des Formfaktors 18650 – das gesamte Speichersystem mit einer Kapazität von 100 kWh.

Rüdiger Heim, Artur Schönemann, Saskia Nina Biehl, Philine Stark, Melina Hadjebi

Kundenorientierte Absicherung mit Hilfe methodischer Testfallerstellung aus Felddaten

Fahrerassistenzsysteme, sowie autonomes Fahren leisten einen wesentlichen Beitrag, um Nutzfahrzeuge immer sicherer zu machen. Mit derWeiterentwicklung des automatisierten Fahrens steigt hierbei die Systemkomplexität, woraus sich Anforderungen an neue, gesamtheitliche Erprobungskonzepte entstehen. Um die Absicherung hochautomatisierter Fahrfunktionen zu ergeben, sind neuartige Verifikations- und Validierungsmethoden erforderlich. Ziel der kundenorientierten Absicherung ist es, durch die Aggregation von Testergebnissen aus wissens- und datengetriebenen Testplattformen den Übergang von der quantitativen Kilometerzahl zur qualitativen Abdeckung zu ermöglichen. Die adaptive Testabdeckung zielt somit auf einen Kompromiss zwischen Effizienz- und Effektivit ätskriterien für die Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen in der Produktentstehung von Nutzfahrzeugen ab. In diesem Prozess wird ein Messtechnik- und Datenanalysekonzept für die weltweite Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen vorgestellt, welches eine Skalierbarkeit zur Aufzeichnung von Fahrzeugsensor- und/oder Umfeldsensordaten von spezifischen Fahrereignissen einerseits und Permanentdaten zur statistischen Absicherung und Softwareentwicklung andererseits, erlaubt. Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen werden aufgezeichnet und zentral in einer Datenbank gespeichert. Anschließend wird das Wissen aus dieser Datenbank mittels einer ereignisgesteuerten Zeitreihenanalyse mit hierarchischer Clusterbildung und normalisierter Kreuzkorrelation extrahiert. Die extrahierten Cluster und ihr Parameterraum definieren die Eintrittswahrscheinlichkeit jedes logischen Szenarios und die Wahrscheinlichkeitsverteilungen der zugehörigen Parameter. Dann identifiziert die Sensitivitäts- und Zuverlässigkeitsanalyse den Versagensbereich im Parameterraum, um die Versagenswahrscheinlichkeit für jedes logische Szenario mit Hilfe von Stichprobenmethoden wie Monte-Carlo und Adaptive-Importance-Sampling vorherzusagen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse die Vorteile und einige der Herausforderungen des industrieorientierten Frameworks für eine messbare Sicherheit durch prospektive Risikobewertung.

Adam Birlet, Mohamed Elgharbawy, Andreas Schwarzhaupt, Urs Wiesel, Christof Weber, Michael Frey

Statistical evaluation of geo-referenced indicators for the design of electric drives

For the efficient, emission-free and low-noise transport of goods and commodities in urban areas, BPW has developed the electric drive "eTransport" for 7.5t light duty trucks. In order to be able to take the specific customer requirements in different application regions into account and to derive load profiles, measurement runs are carried out in the field. If you want to map the loads that actually occur in practice on the entire vehicle or individual vehicle components through measurement campaigns, a good knowledge of the expected loads on the vehicle is very important. Furthermore, it is of particular interest to vehicle manufacturers, such as BPW, to find a reference route near their development centers, on which design changes can be verified quickly and economically under real road conditions.Existing road networks are digitally recorded more and more precisely and in high resolution detail. This constantly increasing data basis allows it to describe the real conditions of roads even more precisely using statistical indicators [15]. The aim of this paper is to present the methods and results of a collaboration between BPW and Fraunhofer ITWM in this area.This paper addresses which German cities are as average or extraordinary as possible with regard to certain characteristics of their roads. The more unusual a city is, the more likely it is that statistical marginal effects can be collected there in a measurement run. Such a city is a suitable candidate for a measurement campaign to be carried out in real life - for example with regard to chassis loads. In other applications, such as consumption, a more average city may of interest.

André Brand, Jochen Fiedler, Thomas Halfmann, Thorsten Weyh

Methode zur Analyse von Kundenkollektivmessungen mittels Einzelfahrtsegmentierung und Clusteralgorithmen

Zur kundengerechten Auslegung und Erprobung von Fahrzeugkonzepten mit alternativen Antriebstechnologien ist eine Kenntnis der repräsentativen Kundennutzung von hoher Bedeutung. Nur mit diesen Informationen lassen sich Fahrzeuge für neue Mobilitätskonzepte, wie beispielsweise MaaS/Taas Anwendungen, anforderungsgerecht auslegen. Dafür wurden bei unterschiedlichsten Kunden von leichten Nutzfahrzeugen mittels Datenlogger mehr als 5 Mio. Kilometer Kundenkollektivmessungen aufgezeichnet. Ausgehend von diesen Daten wird unter Berücksichtigung des Standes der Wissenschaft ein Verfahren entwickelt, welches die Kundenkollektivmessungen in abgeschlossene Einzelfahrten und dazwischenliegende Pausen trennt. Eine Kombination aus Hauptkomponentenanalyse, der t-SNE-Methode und dem K-Means Cluster-Algorithmus ergibt eine Unterteilung der Einzelfahrten in mehrere Cluster. Das Ergebnis der Clusteranalyse zeigt eine Ähnlichkeit von Einzelfahrten unabhängig der jeweiligen Kundengruppe. Auf Grundlage der geclusterten und parametrisierten Einzelfahrten sowie Pausen können in einem folgenden Schritt repräsentative Fahrzyklen für unterschiedliche Einsatzszenarien erstellt und einer Simulation zur kundengerechten Konzeptionierung alternativer Antriebe zugeführt werden.

Niklas Heidenreich, Arkadiusz Opalinski, G. Poll

Planning and conducting a measurement campaign and derivation of customer-specific load distributions for light duty trucks in China

In a close collaboration between Borgward Group GmbH, Beiqi Foton Motor Co., LTD. and Fraunhofer ITWM, new design loads for light duty trucks in the People's Republic of China have been created based on a dedicated measurement campaign. This article describes the process of planning and conducting the campaign as well as the evaluation of the data including the derivation of load distributions for various groups of users and the mapping to the proving ground. A usage model for the truck has been generated using Monte-Carlo-simulations on the digital road map data. To calibrate that model, real track data from approximately 100 trucks has been analyzed. Geo-referenced load data analysis and statistical reasoning have been used to prepare the collected data for the derivation of load distributions for various usage scenarios in the target market “China” such as short distance cold chain transport, regional agricultural goods transport and others. Finally, proving ground schedules have been optimized to best meet the design loads taken as high quantiles from the load distributions. In addition, a model for the derivation of consumption cycles based on the measured data has been created and applied to generate new truck-specific cycles representing the expected average consumption during field usage.

Markus Volmer, Liu Jicheng, Chen Shidong, He Siquan, Wang Lianlei, Michael Speckert, Christine Biedinger, Thorsten Weyh

Energieeffiziente Auflösungs- und Bildungsmanöver bei Platoons aus schweren Nutzfahrzeugen

Lkw-Platooning stellt eine vielversprechende Technologie zur Steigerung der Energieeffizienz innerhalb des Transportsektors dar. Durch das Fahren bei geringen Fahrzeugabständen bietet Platooning aufgrund eines reduzierten Luftwiderstands aller Fahrzeuge die Möglichkeit zur Kraftstoffeinsparung und Emissionsreduktion. Um einen hohen Verkehrsfluss gewährleisten zu können, ist es beispielsweise an Autobahnanschlussstellen notwendig, Platoons während der Fahrt aufzulösen und erneut zu bilden. Dies führt aufgrund zusätzlich auftretender Beschleunigungen zu einem im Vergleich zu einer regulären Platoonfahrt erhöhten Energieverbrauch und macht so die erzielte Kraftstoffeinsparung und Emissionsreduktion wieder zunichte. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der energieeffizienten Gestaltung von Auflösungs- und Bildungsmanövern beim Lkw-Platooning. Zunächst werden Platoonbildungen und -auflösungen, bei denen der gewünschte Abstand zwischen den Fahrzeugen mithilfe eines PDReglers eingestellt wird, für Lkw-Platoons aus Fahrzeugen unterschiedlicher Masse und Motorleistung hinsichtlich ihrer Energieeffizienz untersucht und energetisch optimale Fahrzeuganordnungen abgeleitet. Zudem wird ein alle Fahrzeuge des Platoons sowie den vorausliegenden Steigungsverlauf berücksichtigender Regler für Auflösungs- und Bildungsmanöver entwickelt und virtuell nachgewiesen, dass die Energieeffizienz mit diesem prädiktiven Regelverfahren im Vergleich zu einem herkömmlichen PD-Regler deutlich gesteigert warden kann. Dabei kommen unterschiedliche Fahrzeugmodelle zum Einsatz.

Alexander Buß, Christian Haupt, Ludger Frerichs

Systemvergleich CO2-freier Nutzfahrzeugantriebe

Wasserstoff gewinnt in der derzeitigen Diskussion um neue Energieträger für den Nutzfahrzeugbereich an Bedeutung. Meist wird hierbei die Nutzung einer Brennstoffzelle impliziert, wobei auch die Möglichkeit der Nutzung eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors besteht. Eine CO2-Emissionsreduzierung ist mit beiden Antriebskonzepten möglich. Im vorliegenden Beitrag werden verschiedene Alternativen zum konventionellen, mit fossilen Kraftstoffen betriebenen Verbrennungsmotor verglichen: BEV, PEM-BZ und HICE. Der Vergleich erfolgt anhand einer Datenauswertung in Form einer Wellto- Wheel-Analyse im Hinblick auf die effektiven CO2-Emissionen. Der Vergleich zeigt, dass für eine wirksame CO2-Minderung in jedem Fall die Nutzung regenerativer Energieträger als Primärenergiequelle erforderlich ist. Des Weiteren wird deutlich, dass Wasserstoff-basierte Konzepte hinsichtlich der ganzheitlichen CO2-Bilanz gegenüber dem BEV bei Verwendung rein regenerativer Primärenergieträger für die Fahrenergie eine Konkurrenzfähigkeit aufweisen. Weitere bewertete Kriterien sind die vom Antriebskonzept abhängige Zuladung des Nutzfahrzeuges (hier: schwere Nutzfahrzeuge, SNF) sowie die Kosten der verglichenen Fahrzeuge über den gesamten Lebenszyklus (TCOAnalyse). Anhand der erforderlichen Reduktion der Zuladung wird deutlich, dass ein BEV aus heutiger Sicht keine Alternative für Langstreckenanwendungen sein kann. Bei der TCO-Analyse ist ersichtlich, dass die Polymerelektrolytmembran- Brennstoffzelle nachteilig im Vergleich zum H2-Verbrennungsmotor ist. Zusätzlich dazu wird auf aktuelle Herausforderungen in der Entwicklung nutzfahrzeugtauglicher Brennstoffzellen und Wasserstoff-Verbrennungsmotoren eingegangen und abschließend ein Konzept für einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor für den Einsatz im Nutzfahrzeug vorgestellt.

Kevin Klepatz, Swantje Konradt, Robin Tempelhagen, Hermann Rottengruber

Open Access

Kapitel 14. Ansätze integrierter strategischer Planung für automatisierte Mobilität im Kontext der Mobilitätswende

Fallstudie im suburbanen und ländlichen Raum Wien/Niederösterreich

Mit der vorliegenden Studie wird das Ziel verfolgt, konkrete Einsatzmöglichkeiten von automatisierten und vernetzten Fahrzeugen im Kontext der notwendigen Mobilitätswende exemplarisch aufzuzeigen. Spezifischer geht es darum, Konzepte der strategischen Planung für ausgewählte Kommunen und Regionen in der Metropolregion Wien/Niederösterreich vorzustellen und zu diskutieren. Diese strategischen Planungskonzepte wurden als eine Ergänzung zu den vorwiegend noch abstrakten und generischen Gestaltungsansätzen bzw. Handlungsfeldern entwickelt. Sie sind das Ergebnis eines transdisziplinär angelegten Prozesses: PlanerInnen sowie ForscherInnen haben gemeinsam mit AkteurInnen der Politik und Verwaltung aus den gewählten Kommunen und Regionen sowie mit ExpertInnen im Bereich der automatisierten und vernetzten Mobilität in Fokusgruppen gearbeitet.

Mathias Mitteregger, Daniela Allmeier, Lucia Paulhart, Stefan Bindreiter

Kapitel 5. Bewertungsverfahren zur Monetarisierung und Allokation verkehrsbedingter externer Effekte

Der städtische Verkehr verursacht neben den direkten finanziellen Wirkungen, die in den Rechnungsunterlagen kommunaler Verwaltungen, Eigenbetriebe und Verkehrsunternehmen erfasst sind, auch eine Reihe von externen ökonomischen Wirkungen, die außerhalb der definierten institutionellen Abgrenzung des sogenannten „Stadtkonzerns“ auftreten. Die Frage der externen Wirkungen des Verkehrs ist im Besonderen in Zusammenhang mit Wettbewerbsverzerrungen, der Preisgestaltung des Verkehrs, dem ökonomischen Vergleich von Verkehrsträgern und Verkehrsmitteln und damit der Schaffung einer Kostentransparenz im Verkehrssektor von besonderer Relevanz. Ein ökonomischer Vergleich wäre daher ohne die Einbeziehung der externen Effekte des städtischen Verkehrs unvollständig.

Carsten Sommer, Assadollah Saighani, Daniel Leonhäuser

Kapitel 1. Einleitung

Der Personen- und Güterverkehr ist eine wichtige Grundlage für die soziale Teilhabe und den Wohlstand der Bevölkerung. Der daraus generierte Nutzen ist für die Wirtschaft, der Gesellschaft und für jeden Einzelnen entsprechend vielfältig und groß. Der Nutzen von Verkehr ist daher unbestritten.

Carsten Sommer, Assadollah Saighani, Daniel Leonhäuser

2. Auf dem Weg zur digitalen Wissensgesellschaft

In diesem Kapitel erfahren Sie, welche Veränderungen der strukturelle Wandel zur digitalen Wissensgesellschaft für Organisationen bedeutet. Ziele und Aufgaben wissensorientierter Unternehmensführung werden definiert und Kennzeichen von Wissensunternehmen beschrieben. Das Kapitel schließt ab mit einer Kurzdiagnose zur wissensorientierten Unternehmensführung.

Klaus North

Kapitel 25. Nationale und Internationale Verkehrsträgerlogistik

Die zunehmende Globalisierung des Wettbewerbs hat weitreichende Einflüsse auf die Logistik in allen Branchen und Märkten. Folgende Entwicklungen beeinflussen hierbei nachhaltig den weltweiten Einsatz von verschiedenen Verkehrsträgern in der Logistik.

Theresa Schlottmann

Die Zukunft der Mobilität ganzheitlich gestalten

Aktuell wirken zahlreiche Faktoren auf das Mobilitätssystem ein, die mit einem tief greifenden strukturellen Wandel und einer Vielzahl von Herausforderungen einhergehen. Die Effekte der COVID-19-Pandemie ab dem Frühjahr 2020 sind dabei noch nicht berücksichtigt. Es bietet sich die Chance, ein zukunftsweisendes Mobilitätssystem zu gestalten, das ökologisch, ökonomisch und sozial ausgewogen ist. Die Gestaltung der Zukunft der Mobilität ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, die interessenübergreifend angegangen werden muss. Im Mittelpunkt stehen Nutzerinnen und Nutzer, denn Mobilität ist und bleibt unabdingbarer Bestandteil des gesellschaftlichen Lebens und muss allen Menschen zugänglich sein.

Henning Kagermann

Kapitel 1. Einleitung und Motivation

Zum Schutz der Umwelt hat aktuell die Reduzierung der anthropogenen Treibhausgase besonders hohe Priorität. Obwohl der Energiewirtschaftssektor den größten Anteil zu klimaschädlichen Emissionen beiträgt, müssen auch im Verkehrssektor insbesondere die CO2-Emissionen drastisch reduziert werden. Seit 1990 sind die CO2-Emissionen des Verkehrssektors praktisch nicht gesunken. Das liegt aber nicht an fehlenden Technologiefortschritten, sondern an stetig steigender Verkehrsleistung. [1; 2, S. 224 f.].

Maike Sophie Gern

Autonome Quartierszustellung im Spannungsfeld zwischen Fahrzeugtechnik und Logistik

Ziel des vorliegenden Beitrags ist es, das Spannungsfeld zwischen der logistischen Effizienzsteigerung auf der „letzten Meile“ im städtischen Güterverkehr durch den Einsatz autonomer Fahrzeuge einerseits und technischen Herausforderungen beim Praxiseinsatz derartiger Fahrzeuge andererseits zu diskutieren.

Raoul Zöllner, Tobias Bernecker, Mihai Kocsis

Kapitel 5. Analyse von Umweltwirkungen

Als Folgen des Verkehrs auf die menschliche Umwelt werden diejenigen Beeinträchtigungen bezeichnet, die von der Anlage und dem Betrieb des Verkehrssystems auf den Menschen ausgehen. Diese Beeinträchtigungen ergeben sich im Wesentlichen durch die Gefährdung von Leben und Gesundheit durch Verkehrsunfälle (Verkehrssicherheit), die Beeinträchtigung und Belastung durch Lärm und Schadstoffimmissionen sowie die Folgen durch den Ablauf und Betrieb des Verkehrs. Anhand von Indikatoren können die Wirkungen des Verkehrs in den drei Bereichen mithilfe geeigneter Methoden quantitativ beschrieben werden. Die Gefährdung von Leben und Gesundheit durch Unfälle stellt eine der augenfälligsten Folgen des Verkehrs auf den Menschen dar. Die Beschreibung der Verkehrssicherheit über Anzahl und Schwere von Unfällen erfolgt durch Unfallkosten, die die volkswirtschaftlichen Verluste durch die (polizeilich erfassten) Straßenverkehrsunfälle zusammenfassen. Die Monetarisierung von Personenschäden von Verkehrsunfällen gilt als eines der umstrittensten Kapitel der ökonomischen Bewertung der Verkehrsfolgen. Verkehrslärm stellt unerwünschten, unangenehmen oder schädlichen Schall dar, der auf das Verkehrsgeschehen zurückzuführen ist. Als subjektiv wahrgenommenes Phänomen ist eine Beurteilung von Verkehrslärm nur auf der Basis des mit ihm verbundenen Schalls und dessen Schwankungen über einen definierten Zeitraum möglich. Die in Deutschland zur Anwendung kommenden Verfahren zur Beurteilung des Verkehrslärms werden erläutert und verschiedene Grenzwerte für Verkehrslärm dargestellt. Bewertungsverfahren mit Aussagen über die gesamtgesellschaftliche Vorteilhaftigkeit geplanter Infrastrukturausbauten müssen Auswirkungen der Ausbauvorhaben auf den Verkehrslärm und dessen Folgewirkungen enthalten. Die dafür notwendige Methodik wird in ihren Grundzügen mit Bezug zum innerörtlichen Verkehrslärm erläutert. Ausführungen über einige (nicht auf Kfz selbst bezogene) Maßnahmen zur Reduzierung des Verkehrslärms zeigen in Wirkungsbandbreiten das mögliche Ausmaß zur Verbesserung verkehrsbedingter Lärmimmissionen auf. Trotz signifikanter Reduzierung einiger Luftschadstoffemissionen im Straßenverkehr stellt der Kfz-Verkehr neben Kraftwerken, Industrie und Hausbrand einen der bedeutendsten Verursacher der anthropogenen Umweltbelastungen dar. Der Teil „Luftschadstoffe“ behandelt in diesem Zusammenhang die Wirkungen der Luftschadstoffe auf den Menschen, die geltenden Immissionsgrenzwerte für die unterschiedlichen Luftschadstoffe (bezogen auf alle Quellen), die Abgasgrenzwerte für Pkw und Lkw und weitere Maßnahmen zur Reduzierung der Emissionen. Mit den dargestellten Verfahren zur Berechnung der Emissionen und Immissionen lassen sich quantifizierte Aussagen zur Luftverunreinigung gewinnen und in einer Weise evaluieren, wie sie in gängigen Bewertungsverfahren im Verkehrsbereich eingesetzt werden. Die Qualität und Leistungsfähigkeit eines Verkehrssystems wird vor allem durch den Zeitbedarf charakterisiert, den die Verkehrsteilnehmer zum Erreichen der Ziele ihrer täglichen Wege benötigen. Die im Rahmen von Wirkungsanalysen verwendeten Ansätze zur Ermittlung der Indikatoren Zeit- und Betriebskosten werden vorgestellt. Zu den Folgen von Ablauf und Betrieb des Verkehrs zählt ferner die Trennwirkung für nichtmotorisierte Verkehrsteilnehmer, vor allem Fußgänger, ohne deren Berücksichtigung eine Gesamtbewertung geplanter Verkehrsinfrastrukturvorhaben unvollständig bleibt.

Ulrich Brannolte, Raimo Harder, Christoph Walther, Tanja Schäfer, Alexander Dahl

Kapitel 10. Modelle und Strategien des Güterverkehrs – Grundlagen, Ziele, Methoden

Seit den ersten Stadtgründungen vor über 10.000 Jahren sind Städte Plätze des Handels und des sozialen und kulturellen Austausches. Sie sind durch einen Bedeutungsüberschuss gegenüber ihrem Umland gekennzeichnet, der dazu führt, dass sich Güter- und Informationsströme auf städtische Räume konzentrieren. Auch heute ist die Attraktivität einer Stadt als Wirtschaftsstandort die wichtigste Grundlage für ihre finanzielle Handlungsfähigkeit. Der Wirtschaftsverkehr ist ein integraler Bestandteil der Stadtentwicklungs- und der Stadtverkehrsplanung. Die städtische Verkehrsplanung hat die Aufgabe, vorausschauend die Erreichbarkeit der Wirtschaftsstandorte und die Grundlagen für eine effiziente Warenverteilung sicherzustellen. Bauleitplanung und Verkehrsplanung müssen dazu eng aufeinander abgestimmt werden, da die Ausweisung gewerblicher Baugebiete für lange Perioden die Verteilung des Wirtschaftsverkehrs in der Stadt determiniert. Darüber hinaus steht die Verträglichkeit des Wirtschaftsverkehrs mit angestrebten straßenräumlichen Qualitäten und bestehenden Grenzwerten für Lärm- und Luftschadstoffimmissionen im Zentrum der planerischen Gestaltung des Wirtschaftsverkehrs. Komplementär ist dafür zu sorgen, dass Verkehrsmittel und Betriebsanlagen für logistische Prozesse wirtschaftlich effizient eingesetzt werden können. Die folgenden Ausführungen geben einen Überblick über die Bestandteile und Entwicklungen des Systems Wirtschaftsverkehr, die Gewinnung von Informationen für die Systembeobachtung und über Ansätze für die Wirtschaftsverkehrsplanung in städtischen Regionen.

Bert Leerkamp

Kapitel 5. Grundlagen und Formen des ÖPNV

Der ÖPNV ist als Rückgrat für ein nachhaltiges Verkehrsgeschehen unverzichtbar und hat durch seine Bündelungsfunktion von Verkehrsströmen Vorteile gegenüber dem privaten Pkw bei allen drei Dimensionen der Nachhaltigkeit (sozial, ökologisch, ökonomisch). Im Rahmen der Daseinsvorsorge ermöglicht er eine angemessene Erreichbarkeit von Infrastruktur- und Versorgungseinrichtungen und sichert somit die soziale Teilhabe vieler Menschen. Die wettbewerbs- und unternehmensrechtliche Organisation des ÖPNV wird durch das Personenbeförderungsgesetz (PBefG) und durch das Allgemeine Eisenbahngesetz (AEG) für den Schienenpersonennahverkehr geregelt. Die Finanzierung des ÖPNV ist u. a. im Regionalisierungsgesetz des Bundes (RegG) und in den Nahverkehrsgesetzen der Länder festgelegt. Auf Basis der gesetzlichen Grundlagen sind Aufgabenträger, Verkehrsunternehmen und Genehmigungsbehörden für den ÖPNV verantwortlich. Der ÖPNV besteht aus aufeinander abgestimmten und sich ergänzenden Angebotsformen, die sich durch unterschiedliche Einsatzbereiche und verkehrliche Funktionen unterscheiden. Diese sind miteinander verknüpft, um dem Kunden ein durchgehendes Angebot zu gewährleisten. Grundsätzlich können die Angebotsformen hinsichtlich Rechtsrahmen, Bedienungsqualität, Beförderungsqualität und Kapazität in klassischen Linienverkehr sowie flexible und alternative Angebotsformen unterschieden werden.

Carsten Sommer, Volker Deutsch

Kapitel 5. Zukunft des Stadtverkehrs – Rahmenbedingungen, Trends, Szenarien

Für die kommenden Jahrzehnte gehen nahezu alle Verkehrsprognosen, die keine deutliche Kehrtwende in den Rahmenbedingungen zugrunde legen, von einem weiteren Wachstum der Gesamtverkehrsnachfrage im Personen- und Güterverkehr aus. Diese Entwicklung wird auch den Stadtverkehr prägen, der zusätzlich durch eine zunehmende Konzentration der insgesamt alternden Bevölkerung in prosperierenden Metropolregionen gekennzeichnet sein dürfte. Wichtige weitere äußere Einflüsse sind auch Digitalisierung und Automatisierung. Sie lassen eine weitere Ausweitung der Angebotsformen im Verkehr erwarten, die voraussichtlich ebenfalls zu Verkehrswachstum beitragen. Damit bleiben Platzbedarf, etwa für den ruhenden Verkehr, Energieversorgung und Emissionen des Stadtverkehrs drängende Herausforderungen. Mit zunehmender Multimodalität und einer Renaissance des Fahrrads gibt es aufseiten der Nachfrage zwar auch entlastende Entwicklungen. Dennoch dürfte vor dem Hintergrund des weiter wachsenden Verkehrs die langfristig größte Herausforderung für den Verkehrssektor die Einhaltung der Klimaziele sein. Verkehrspolitik und -planung werden sich in den nächsten Jahren verstärkt an diesen Zielen orientieren müssen und hierzu alternative Verkehrsträger fördern und möglicherweise darüber hinausgehende Maßnahmen, wie etwa differenzierte Bepreisung des Straßenverkehrs, ergreifen.

Dirk Vallée, Tobias Kuhnimhof, Gernot Liedtke

4. Einsatzfelder von Corporate Architecture

Nicht immer sind einzelne Einsatzfelder von realisierter Unternehmensarchitektur systematisch, klar und trennscharf darzustellen, da häufig funktions- oder konzeptbedingt die Corporate Architecture in der Praxis mehrere Gebäudearten oder Raumkonzepte miteinander verbindet und unter einem Dach oder an einem Standort vereint. Aus der Perspektive von Marketingkommunikation, die Corporate Architecture strategisch für gezielte wirtschaftlich orientierte Management- und Marketingaktivitäten einsetzt, werden im Folgenden die Beispiele entsprechend ihrer unternehmerischen Funktionen als Managementzentrale, Verkaufsstores und Showrooms, Produktions- und Lagerstätten, Museen, Markenerlebnisparks oder Hotels und Gastronomiebetriebe dargestellt.

Michael Kleinjohann

Kapitel 3. Ausgewählte Auswirkungen auf den Personalbereich

Die strategischen Geschäftsziele der (Automobil-)Unternehmen sind mit abnehmenden Eintrittswahrscheinlichkeiten unterlegt, sodass Planungen, insbesondere auch die Personalplanung, mit einem höheren Risiko verbunden sind und einen kürzeren Zeithorizont haben.

Andreas Dotzauer, Marielle Queitsch, Wolfgang Söhner

Wasserstoff und Brennstoffzellen für sektorübergreifende Mobilität

Derzeit werden Fahrzeuge nahezu ausschließlich durch Otto- oder Dieselmotoren angetrieben. Sie stellen zurzeit das kompakteste Fahrzeug-Antriebssystem mit einem sehr hohen Entwicklungsstand dar. Nachteilig sind die heute fast vollständige Abhängigkeit von nur einer Primärenergiequelle, dem Erdöl, der relativ geringe Gesamtwirkungsgrad über einen typischen Fahrzyklus, die toxischen Emissionen NOx, HC, CO, PM sowie der Ausstoß des Treibhausgases CO2. Forderungen nach Minderung dieser Nachteile führten zur Entwicklung neuer Antriebskonzepte.

Christian Mohrdieck, Uwe Sontheimer

Mobilität 2.0: elektrisch, sauber und intelligent

Der Klimawandel ist in vollem Gange. Um eine weitere globale Erwärmung zumindest zu verzögern, muss der CO2-Ausstoß in die Atmosphäre rigoros gedrückt und irgendwann ganz gestoppt werden. Ein wichtiger Baustein dafür ist eine nachhaltige Mobilität. Die funktioniert aber nur mit einer Verkehrswende, die sich nicht allein auf eine „Antriebswende“ beschränkt, bei der lediglich der Antriebsstrang im Fahrzeug ausgetauscht wird. Entscheidend ist, dass bei der Mobilität der Energieverbrauch minimiert und der verbleibende Bedarf mit klimaneutraler Energie gedeckt wird. Bei diesem Zusammenspiel von Verkehrs- und Energiewende sind alle gefordert: Politik, Wirtschaft, Industrie und jeder einzelne Bürger. Wir alle müssen uns die Frage stellen, welche Mobilität wir wirklich brauchen und wie sich Mobilitätsbedarfe verändern oder ganz vermeiden lassen. Bei diesem Umbruch spielt gerade in den Städten die Elektromobilität eine Schlüsselrolle. Und eines steht jetzt schon fest: Das eigene Auto ist ein Auslaufmodell. In Zukunft wird das Nutzen von Fahrzeugen an erster Stelle stehen, nicht deren Besitz.

Lara Biekowski, David J. Engel

Die Zukunft der Mobilität nachhaltig gestalten

Der Verkehr konnte im Gegensatz zu anderen Sektoren seine Treibhausgasemissionen gegenüber 1990 nicht reduzieren. Es müssen zeitnah sehr ambitioniert ausgestaltete Instrumente umgesetzt werden, um das Klimaschutzziel im Jahr 2030 zu erreichen und die Mobilität auch hinsichtlich weiterer Umwelt- und sozialer Implikationen nachhaltiger zu gestalten.

Ruth Blanck, Florian Hacker, Peter Kasten, Manuela Schönaue, Wiebke Zimmer

Die Zukunft des Nutzfahrzeugs im Spannungsfeld von Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit

Das Nutzfahrzeug ist das Arbeitstier einer jeden Volkswirtschaft und hat in der Corona-Krise einmal mehr bewiesen, wie wichtig es für die Versorgung von Bevölkerung und Wirtschaft ist. Es sorgt für reibungslose Güterlogistik und den Personentransport in urbanen Ballungszentren oder als Fernbus. Mit dem Anstieg des globalen Wohlstands wächst daher auch der Bestand an Lastkraftwagen und Omnibussen – und deren Verkehrsaufkommen. Bislang basiert diese Erfolgsgeschichte nahezu ausschließlich auf fossilen Energieträgern. Eine notwendige Veränderung des Status quo ist möglich, muss jedoch den spezifischen Bedingungen des Nutzfahrzeugs als Investitionsgut Rechnung tragen. Die von den Nutzfahrzeugherstellern und ihren Partnern entwickelten Zukunftstechnologien sollten durch weitsichtige staatliche Rahmenbedingungen begleitet werden.

Andreas Renschler

Die Automobilindustrie im Transformationsprozess: auf dem Weg zu „Zero Emission“ und „Vision Zero“

Der Wunsch nach individueller Mobilität ist ein grundlegendes Bedürfnis des Menschen. In unserer globalisierten Gesellschaft spielt Mobilität eine herausragende Rolle. Deshalb müssen neue Verkehrskonzepte auf die Entwicklungen einer sich rasant verändernden Welt eingehen. Weltweit verändern die Menschen ihr Mobilitätsverhalten so rasch wie nie zuvor. Und: Sie wollen mobiler sein denn je. Diese Mobilität muss effizient und umweltfreundlich, flexibel, bezahlbar und sicher sein. Viele Player nehmen sich gegenwärtig dieser Erwartungen an. Die deutsche Automobilindustrie gestaltet den Wandel der Mobilität mit großem Engagement mit: Unsere Branche ist in einem Transformationsprozess, der Produkte, Technologien und Dienstleistungen grundlegend verändert. Zwei Innovationsfelder sind hier von herausragender Bedeutung: Elektromobilität und alternative Antriebe einerseits – Digitalisierung, Vernetzung und automatisiertes Fahren andererseits.

Hildegard Müller

Die Kraft der Daten: Datentreuhänder-Modell für mehr digitale Sicherheit in der Mobilität

Die Mobilität der Zukunft wird durch eine immer größere Zahl vernetzter und automatisierter Fahrzeuge bestimmt sein. Doch die für die Verkehrssicherheit grundsätzlich positive Wirksamkeit solcher Systeme kann sich nur entfalten, wenn diese über das ganze Fahrzeugleben hinweg zuverlässig funktionieren. Der Fahrzeugprüfung kommt daher angesichts der Komplexität der Systeme mehr Bedeutung zu als je zuvor. Um in einer zunehmend datenbasierten und vernetzten Welt mit V2X-Technologien (vehicle-to-infrastructure) sowie angesichts der zukünftig verstärkt auch „over the air“ erfolgenden Software-Updates seitens der Hersteller die hoheitlichen Prüfaufgaben wirksam erfüllen zu können, hat DEKRA eine Initiative für ein Datentreuhänder-Modell gestartet. Erklärtes Ziel ist die Einrichtung einer herstellerunabhängigen Fahrzeugdatenplattform, die den umfassenden und unverfälschten Zugang zu den prüfungsrelevanten Daten und Diagnosefunktionen im Fahrzeug gewährleistet. Auch nach Verkehrsunfällen und Verkehrsverstößen wird es in Zukunft immer wichtiger sein, Ursachen und Verantwortlichkeiten klären zu können. Die Sicherheit der Systeme muss aber vor allem deshalb an erster Stelle stehen, damit im Sinne der „Vision Zero“ möglichst keine Menschen mehr im Straßenverkehr ums Leben kommen.

Stefan Kölbl

Von der Emission zur Immission

Die Belastung der Luft durch Schadstoffe (Immission), wie Stickstoffdioxid, Partikel und bodennahes Ozon hängt ganz wesentlich von den Schadstoffemissionen ab. Diese werden unter anderem von den Verbrennungsmotoren der Fahrzeuge, aber auch von anderen Verbrennungsprozessen (NOx) und dem Fahrzeug selbst (Partikel) erzeugt. Nach komplexen Verteilungs- und Reaktionsprozessen entstehen die gesundheitlich belastenden Konzentrationen der Schadstoffe in der Luft. Ozon bildet sich aus Vorläufersubstanzen, wie NOx und flüchtigen organischen Verbindungen wie z. B. Kohlenwasserstoffe; es wird nicht direkt als Emission freigesetzt. Der Beitrag beschäftigt sich mit den wichtigsten Schadstoffemissionen und der daraus entstehenden Luftbelastung sowie deren bisherigen Entwicklung, gespiegelt an den gesetzlich vorgegebenen Grenzwerten. Die Emission der klimarelevanten Gase, besonders des CO2, steht im Zentrum der zukünftigen Mobilitätslösungen und ist die größte Herausforderung, nachdem die Schadstoffemissionen in absehbarer Zeit auf ein unkritisches Niveau reduziert werden können.

Helmut Tschöke

Die Zukunft der Mobilität

Schon Pascal hat in dem Satz „ohne Bewegung ist der Tod“ in der Vergangenheit auf das Mobilitätsbedürfnis der Menschen hingewiesen. Nicht nur durch das Anwachsen der Weltbevölkerung, sondern auch mit dem veränderten Verhalten der Menschen hat sich das Mobilitätsbedürfnis für den Transport von Menschen und Gütern ständig erhöht. Während in der Vergangenheit neben den kriegerischen Auseinandersetzungen und dem Wunsch nach der Erkundung unseres Planeten bzw. der lokalen Reisen dieses Bedürfnis hervorgerufen hat, sind es heute eine ganze Reihe von Gründen, welche das Wachstum im Transport von Menschen, Gütern und Daten ständig erhöht hat.

Ulrich Seiffert

Batterie oder Brennstoffzelle – Konkurrenz oder sinnvolle Ergänzung?

Die Mobilität der Zukunft beschäftigt die gesamte Automobilindustrie. Dabei gibt es unterschiedliche Ansichten darüber, welche Antriebstechnologie letztlich den Durchbruch schafft. Vor allem dem batterieelektrischen Fahren werden kurzfristig große Chancen zugeschrieben. Doch auch die Brennstoffzelle hat zahlreiche Befürworter.

Peter Renz

Das Robotaxi – eine kritische Einschätzung

Das Robotaxi gilt aktuell als der heilige Gral der Ingenieurskunst. Technologisch faszinierend soll dieser Artikel allerdings auch die Schattenseiten und Hindernisse beleuchten und schlägt einen alternativen Weg über geteilte Fahrten mit Privatfahrzeugen vor.

Markus Lienkamp

Primärenergiebedarf und Nachhaltigkeitspotenzial des Verkehrs bei der Erfüllung der Klimaschutzziele 2030/50

Der Beitrag vergleicht drei verschiedene Ansätze von Antriebsportfolios für die Meilensteine 2030 und 2050 des politischen Klimaschutzplans. Zur Erfüllung der Ziele in 2030 müssen die Treibhausgasemissionen des Verkehrs in Deutschland von heute über 160 Mio. t auf dann 98 Mio. t reduziert werden, zum zweiten Meilenstein 2050 darf der gesamte Verkehr keine Treibhausgase mehr emittieren. Die Erfüllung dieser Vorgaben wird anhand verschiedener Antriebsmix-Konfigurationen durchgerechnet. Es zeigt sich, dass die Menge der Elektrofahrzeuge für die Zielerfüllung 2030 wesentlich größer sein muss, als von der Regierung erwartetet wird. Für den Meilenstein 2050 wird der Primärenergiebedarf für ein Szenario mit batterieelektrischen Fahrzeugen, für ein weiteres mit anteiligen Brennstoffzellen-Fahrzeugen und im dritten Fall mit zusätzlichem, nachhaltigem Gasantrieb abgeschätzt. Als Eingangsgrößen für die Berechnungen werden reale Straßenverbräuche den sonst üblichen Laborverbräuchen vorgezogen, um realistischere Ergebnisse zu erzielen. Die größte Schwierigkeit zur Erlangung der Treibhausgasneutralität besteht im Ersatz des fossilen Flug-Kerosins. Für die Erzeugung von synthetischem Kerosin wird die größte Menge an nachhaltig produziertem Strom benötigt. Dabei fällt aber auch ein großer Teil als synthetischer Dieselkraftstoff an, der zusammen mit biogenem Ersatzkraftstoff in erster Näherung den Kraftstoffbedarf des Schwerlastverkehrs decken kann. Für ein kundenfreundliches Szenario wird im Pkw-Sektor erneuerbarer Strom zur Herstellung von synthetischem Methangas eingesetzt. Alle drei Szenarien verstehen sich als Diskussionsbeitrag auf der Suche nach dem Antriebsmix der Zukunft.

Volkher Weißermel

Die Zukunft der Stadtmobilität

Neben den Luftschadstoffemissionen verursacht der Verkehr Treibhausgase und Lärm, er verbraucht viel Platz für Straßen und Parkplätze und beeinträchtigt die Lebensqualität. Wir brauchen daher besonders in den Städten bei gleichbleibender oder besserer Mobilität einen anderen Verkehr, vor allem mit viel weniger privaten Autos. Eine Stadt mit weniger Verkehr und weniger Autos ist leiser, emissionsärmer und es steht mehr Platz zur Verfügung für Grün und attraktive öffentliche Plätze, die Menschen Raum für Erholung, Aufenthalt und Begegnung bieten. All das trägt zu einer höheren Lebens- und Umweltqualität bei. Um dabei die gleiche Mobilität zu ermöglichen, ist und bleibt der öffentliche Verkehr auch zukünftig das Rückgrat des Stadtverkehrs, ergänzt um Fuß- und Radverkehr und Carsharing. Er muss aber signifikant ausgebaut und langfristig tragfähig finanziert werden. Mit steigendem Angebot und Qualität des Umweltverbundes müssen dann auch schrittweise und sozial verträglich dem Autoverkehr die wahren Kosten angelastet werden, z. B. durch Parkraummanagement oder eine fahrleistungsabhängige Maut. Der Stadtverkehr muss auch seinen Beitrag zum Klimaschutz leisten.

Dirk Messner, Tim Schubert

“M.A.D.E.”-Trends und Implikationen – Deutschland im internationalen Vergleich

Die Zukunft der Mobilität wird geprägt durch die Wechselwirkung von neuen Mobilitätsangeboten und schnellem technologischem Fortschritt, der diese Angebote teilweise erst ermöglicht. Speziell dem automatisierten Fahren, der Vernetzung des Fahrzeuges mit anderen Systemen im Rahmen des „Internet der Dinge“, sowie lokal emissionsfreien Antriebstechnologien, insbesondere dem batterieelektrischen Fahren, kommt hier erhebliche Bedeutung zu. In ihrer Kombination bewirken diese Trends eine Verringerung der Bedeutung des im eigenen Besitz befindlichen Autos als primäres Fortbewegungsmittel in Deutschland und in anderen hochindustrialisierten Nationen. Es ist davon auszugehen, dass in Indien, aber auch in China das eigene Auto gar nicht mehr zur meistgenutzten individuellen Mobilitätsform wird. Neue Mobilitätskonzepte und -technologien werden dagegen an Bedeutung gewinnen – diese erlauben weiterhin individuelle Mobilität, aber deutlich nachhaltiger. Mit der Konvergenz dieser Trends hin zu automatisierter, elektrischer „Mobilität als Service“ gehen potenziell massive Veränderungen für die Industrie, aber auch für die Gesellschaft als Ganzes einher – die Automobilindustrie wird ihre dominierende Rolle als Treiber und Garant von Beschäftigung und Wohlstand in Deutschland zumindest teilweise verlieren. Dies insbesondere dann, wenn es nicht gelingt, den technischen Vorsprung, den die Industrie über mehr als hundert Jahre weltweit hatte, weiterhin zu erhalten und in neuen Geschäftsmodellen zu nutzen.

Wolfgang Bernhart

Auto-Mobilität der Zukunft – Von frühen visionären Konzepten bis zum Strukturwandel der kommenden 2020er Jahre

„Die Automobil-Industrie arbeitet an ihrem größten Strukturwandel“ – so oder so ähnlich titulieren unisono alle Median die momentane Zeit des Umbruchs. Der Verfasser dieses Beitrags, Prof. Johann Tomforde, blickt nun mehr auf seine 50 Jahre Entwicklung & Design für alle Arten der Mobilität zurück – und macht erstaunliche Feststellungen. Auch wenn sich viele Dinge wiederholen oder schon vor langer Zeit von visionären Vordenkern konzipiert wurden. Die Realisierungs-Chancen sind heute größer denn je, weil nicht nur die Fahrzeugkonzepte und Technologien reif sind, sondern auch Gesellschaft und Kunden offen sind für disruptive Mobilitätslösungen!

Johann Tomforde

DACHSER Emission-Free Delivery: Nachhaltige City-Logistik in der Stuttgarter Innenstadt

Dieses Kapitel identifiziert und diskutiert die grundlegenden Ansätze, die die Planung und Umsetzung der Innenstadtbelieferung in Europa des Logistikdienstleisters DACHSER SE leiten.

Hella Abidi, Stefan Hohm, Christian Weber

Verkehrliche und ökologische Wirkungen des automatisierten und vernetzten Fahrens

Wird die Entwicklung des automatisierten und vernetzten Fahrens auf der Straße zu steigenden Treibhausgasemissionen führen oder kann sie dazu beitragen, die das gesamte Verkehrssystem bis zum Jahr 2050 klimaschonender zu gestalten? Um diese Frage zu beantworten bedarf es einer Potenzialabschätzung, die sowohl die technische Entwicklung, die Akzeptanz als auch die verkehrlichen Wirkungen der Technikfolgen berücksichtigt.

Michael Krail, Claus Doll

Kapitel 3. Rechtliche Herausforderungen der Künstlichen Intelligenz und ihre Bewältigung

Künstliche Intelligenz nimmt komplexe Bewertungen vor, auf deren Grundlage sie ohne menschliches Zutun Entscheidungen treffen oder technische Vorgänge auslösen kann. Derart autonome Entitäten stellen die Rechtsordnung vor Herausforderungen. Sie taugen selbst nicht als Träger von Verantwortung und von Rechten. Aus diesem Grunde hinterlassen sie juristische Zurechnungslücken, wenn sie den Menschen ersetzen. Eine innovationsverträgliche Schließung solcher Lücken wird der Gesetzgeber nur erzielen, wenn er auf eine verwendungsbereichsspezifische Regulierung von Künstlicher Intelligenz setzt. Für das autonome Fahren ist dies bereits zum Teil gelungen.

Stephan Meyer

Kapitel 1. Einleitung

Das Thema „digitale Transformation“ begründet die fundamentale Veränderung privater und geschäftlicher Abläufe, getrieben durch die exponentiell gestiegene Leistungsfähigkeit der Informationstechnologie. Für die Automobilindustrie als eine der Schlüsselbranchen Deutschlands ergibt sich daraus eine existentielle Herausforderung sowohl für die strategische Ausrichtung auf neue Mobilitätsservices anstelle von Fahrzeugbesitz als auch für neue Wege des Vertriebs. Ausserdem gilt es, hocheffiziente, digitalisierte Geschäftsprozesse wie beispielsweise die Industrie 4.0-basierte Produktion zu gestalten und dabei neue Technologien wie Cloud Computing und künstliche Intelligenz zu nutzen. Aufbauend auf einer Erläuterung der wesentlichen Technologien, der veränderten Kunden- und Markterwartungen wird ein Handlungsrahmen und eine ganzheitliche Vorgehensweise erläutert, die zu einer erfolgreichen Transformation der Automobilindustrie führen. Praxisbeispiele ergänzen den Leitfaden.

Uwe Winkelhake

Kapitel 5. Die neue automobile Wertschöpfungskette mit KI

Die Welt von morgen wird sich maßgeblich von der heutigen unterscheiden. Grund dafür sind große Trends wie zum Beispiel vernetzte Dienste, autonomes Fahren oder auch die Elektromobilität. Diese Trends haben große Auswirkungen auf die Kundenbedürfnisse und die automobile WertschöpfungsketteWertschöpfungsketteautomobile. Künstliche Intelligenz kann helfen die Wertschöpfungskette kosteneffizienter zu gestalten wie auch die Kundenzentrierung auszubauen. Die neue Wertschöpfungskette wird in diesem Kapitel vorgestellt, zudem werden auch Potentiale für Künstliche Intelligenz aufgezeigt.

Michael Nolting

7. Trends und Entwicklungen

Der traditionelle After Sales Service inklusive der hohen Margen und Gewinnbeiträge steht einem Wandel gegenüber. Digitale Transformation, Globalisierung oder disruptive Geschäftsmodelle verändern die etablierten Rahmenbedingungen des Geschäftsbereiches zunehmend. Daher sollten sich Unternehmen auf diesen Wandel vorbereiten und Veränderungen in der eigenen Organisation anstoßen. Aus diesem Grund wird in dem letzten Kapitel des vorliegenden Buches auf wichtige Trends im After Sales Service eingegangen. Zu nennen sind hierbei der Ansatz der Servitization (Abschn. 7.1), die Digitale Transformation im After Sales Service (Abschn. 7.2), digitale Geschäftsmodelle (Abschn. 7.3), das Smart Service Engineering (Abschn. 7.4) oder der Einfluss der Elektromobilität auf den automobilen After Sales Service (Abschn. 7.5).

Uwe Dombrowski, Simon Fochler, Constantin Malorny, Uwe Winkelhake, Volker Stich, Philipp Jussen, Benedikt Moser, Marcel Faulhaber, Jens Pöppelbuß, Lisa Sontowski, Christian Engel, Tobias Stefanak, Felix Buck

2. Teiledienst

Der Teiledienst umfasst vielfältige Aufgabenbereiche und Perspektiven. Hier sind vor allem das Ersatzteilmanagement, die Nachserienversorgung, Methoden und Tools, Versorgungsstrategien und die Schnittstelle zum Kundendienst zu nennen. In dem nachfolgenden Kapitel wird näher auf die Begrifflichkeiten, Perspektiven und Prozesse eingegangen sowie deren Zusammenhänge erläutert. Die Bedeutung des Teiledienstes im After Sales Service lässt sich daran erkennen, dass das Ersatzteilgeschäft mit einem Umsatzanteil von 50 bis 60 Prozent vom Serviceumsatz die wichtigste Säule des After Sales Service darstellt. Nichtsdestotrotz erwarten Kunden hohe Ersatzteilverfügbarkeiten, kurze Reaktionszeiten und Lieferzeiten sowie eine ausgezeichnete Qualität. Daher stehen im Teiledienst die optimale Ersatzteilbedarfsplanung zur Optimierung des Lagerbestandes für die jeweiligen Instandhaltungsstrategien, die sichere Lagerung und schnelles Auffinden der Ersatzteile, die schnelle und kostengünstige Ersatzteilbeschaffung, die anforderungsgerechte Bereitstellung von Ersatzteilen zur vollsten Kundenzufriedenheit und die kontinuierliche Kontrolle der Bestände im Aufgabenfokus.

Uwe Dombrowski, Constantin Malorny, Ralf Kolshorn, Thorsten Blöcker

Kapitel 12. Produktarchitektur

Die Gestaltung der Produktarchitektur fokussiert die Analyse und Synthese der Zusammenhänge zwischen der funktionalen und physischen Produktbeschreibung in unterschiedlichen Entwicklungsphasen unterstützen. Ziel dabei ist es, Produkteigenschaften, wie Gewicht, Anpassbarkeit oder Montageaufwand, gezielt zu beeinflussen. Darüber hinaus ist die Gestaltung der Produktarchitektur die Grundlage für die Beherrschung von Variantenvielfalt, indem modulare Produktstrukturen realisiert werden.

Dieter Krause, Thomas Vietor, David Inkermann, Michael Hanna, Timo Richter, Nadine Wortmann

Kapitel 5. Produktplanung

In der Produktplanung werden die Rahmenbedingungen gesetzt, anhand derer sich die spätere Gestaltung des Produkts ausrichtet – je nach Geschäftsmodell des Unternehmens kann diese ganz unterschiedliche Form haben, vom technologiegetriebenen Innovationsführer im Markt über den spezialisierten Nischenanbieter bis hin zum kostenorientierten Massenproduzenten sind viele Ausprägungen denkbar. Allen gemein ist das Ziel der Produktplanung: Die für das Geschäftsmodell des Unternehmens richtigen Ideen finden, diese aus Sicht der Vermarktbarkeit und Machbarkeit bewerten und die Entwicklung und Detaillierung so aufsetzen, dass sich ein Produkt effizient entwickeln lässt. Das Geschäftsmodell schlägt sich dabei in Form der Strategie des Unternehmens und des angestrebten Produktportfolios nieder, das in der Produktplanung den Kontext aller Entscheidungen bildet.

Matthias Kreimeyer, Werner Seidenschwarz, Matthias Rehfeld

Open Access

7. Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Mobilität

Mit der Entwicklung emissionsarmer alternativer Antriebstechnologien sowie einer zunehmenden Automatisierung und Digitalisierung der Fahrzeuge und Verkehrssysteme bestehen die technischen Möglichkeiten, eine nahtlose, nachhaltige Mobilität gleichzeitig sozial, ökologisch und ökonomisch gerecht umzusetzen. Jetzt gilt es, einzelne Mobilitätsangebote in einem effizienten Mobilitätssystem zusammenzufuhren, das nicht nur die vielfaltigen Anforderungen der Nutzer:innen möglichst gut bedienen kann, sondern vor allem ein Erreichen der Nachhaltigkeitsziele ermöglicht und vorantreibt.

Dr. Carolin Zachäus, Dr. Benjamin Wilsch, Dr. Eyk Bösche, Dr. Martin Martens, Annette Randhahn

5. Verträglichkeitsprüfung

Im Rahmen der Verträglichkeitsprüfung wird untersucht, ob eine geplante Nutzung in Bezug auf die bestehende städtebauliche, verkehrliche und ökologische Situation sowie hiermit verbundene Zielsetzungen als verträglich einzustufen ist. In dieser Publikation liegt der Fokus insbesondere auf der verkehrlichen Erschließung eines Standorts, sodass verkehrliche Aspekte in diesem Kapitel im Vordergrund stehen.

Siegmar Gumz, Claudia Nash, Matthias Jakob

10. Kupplungen und Bremsen

Kupplungen dienen zur Übertragung von Drehmomenten bei Wellen mit und ohne Verlagerung. Elastische Kupplungen beeinflussen das dynamische Verhalten von Antriebssträngen, schaltbare Kupplungen haben als Funktion die Schaltung und Begrenzung von Drehmomenten. Abb. 10.1 gibt einen Überblick über die Funktionen; die Kombination von Kupplungen unterschiedlicher Bauart erlaubt auch eine Kombination ihrer Eigenschaften.Kupplungen erfüllen im Gegensatz zu Getrieben (vgl. Kap. 13, 14, 15 und 16) keine Aufgaben der Energiewandlung und weisen im stationären Zustand gleich große Drehmomente Mt am Eingang und Ausgang auf. Systembedingte Energieaufnahmen und -abgaben können nur elastisch (Elastische Kupplungen) oder durch Wärme (Reibungskupplungen) erfolgen, daher stehen dynamische Beanspruchungen, Wärmespeicherungs‐ und Kühlungsprobleme und Verschleißvorgänge im Vordergrund der Auslegung von Kupplungen.

Prof. Dr.-Ing. Armin Lohrengel, Peter Dietz

Kapitel 17. Wärme, Strom und Kraftstoff aus Biogas

Biogas besteht zu 50-75% aus Methan. Der Energieträger Methan hat etwa den gleichen Heizwert wie Benzin und Dieselkraftstoff [1]. Es wird daher auch als Brennstoff oder Treibstoff in Heizungsanlagen, Heizkraftwerken und Wärmekraftmaschinen aller Art verwendet.

Cornel Stan

4. Verbrennungsmotoren

Verbrennungsmotoren sind Kolbenmaschinen, die Wärme in mechanische Energie umwandeln. Dazu wird die durch Verbrennung als Wärme frei werdende chemische Energie eines Kraftstoffes einem in einem begrenzten Raum eingeschlossenen gasförmigen Arbeitsmedium zugeführt und in potentieller Form (Druck) ausgenutzt. Für den gasdichten, veränderlichen Arbeitsraum können Hubkolben‐ und Rotationskolbenmotoren (HKM bzw. RKM) verwendet werden.

Prof. Dr.-Ing. Helmut Tschöke, Prof. Dr.-Ing. Klaus Mollenhauer

8. Software

Der Leser, dem Software vor allem in Form von PC‐Anwendungen bekannt ist, wird in diesem Kapitel zahlreiche Unterschiede zur Software typischer Steuergeräte in Fahrzeugen entdecken. Auch auf den folgenden Seiten bietet es sich häufig an, von der vertrauten PC‐Software ausgehend die Software in Steuergeräten zu verstehen. Die wesentlichen Aufgaben der Software sind mess‐, steuer‐ und regelungstechnische Aufgaben, die Überwachung und Diagnose sowie die bereits in Kap. 6 vorgestellte Kommunikation mit anderen Steuergeräten.Neben den hier hauptsächlich betrachteten automobiltypischen Steuergeräten werden zunehmend Multimedia‐Geräte ins Fahrzeug integriert, die mehr Gemeinsamkeiten mit PCs oder auch mit Smartphones haben, als klassische Steuergeräte. Auch werden zukünftige Zentralsteuergeräte vermutlich mehr Ähnlichkeit mit PCs haben; in diese Richtung geht auch VW mit einem derzeit aufwändig entwickelten, eigenem Betriebssystem (VW.OS).

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

12. Anwendungen

In diesem Kapitel werden exemplarisch Anwendungen der Kfz‐Elektronik betrachtet. Eine umfassende Behandlung aller Systeme ist im Rahmen dieses Buchs weder möglich noch sinnvoll, es soll aber zumindest ein Überblick gegeben werden, für die hier nicht betrachteten Systeme werden Literaturhinweise gegeben. Eine Sonderstellung besitzt der Abschn. 12.1. In diesem soll anhand eines relativ einfachen Beispiels einer Klimaregelung das Vorgehen bei einer Funktionsentwicklung erläutert werden.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

10. Sicherheit und Zuverlässigkeit

Der Ausfall von Fahrzeugsystemen kann zu einer Verärgerung des Fahrers führen (das Fahrzeug springt nicht an), die Folgen können aber noch wesentlich weiter reichen. Wenn das Fahrzeug z. B. aufgrund eines Fehlers in der Elektronik ungewollt beschleunigt, hilft oft nur noch eine schnelle Reaktion des Fahrers, um einen schweren Unfall zu verhindern. Beispiele sicherheitskritischer Systeme sind Steer‐by‐Wire, also die elektronisch vermittelte Lenkung und Brake‐by‐Wire, die elektronisch vermittelte Bremse. Teile dieser zusammenfassend X‐by‐wire genannten Techniken sind bereits in heutigen Fahrzeugen integriert, z. B. in Form elektromotorischer Lenkhilfen.Ein geradezu historisches Beispiel bot ein mit Kraftstoff beladener Tanklastzug mit einer damals neuen elektropneumatischen Getriebesteuerung. Am 7. Juli 1987 versagten bei dem Fahrzeug auf einer abschüssigen Straße die Bremsen. Der Fahrer wollte die Motorbremse nutzen, weil das Steuergerät jedoch feststellte, dass der angewählte Gang nicht zur Drehzahl passte, ließ sich der gewünschte Gang nicht einlegen. Das Fahrzeug wurde zunehmend schneller und prallte im Ortskern in ein Gebäude. Der Kraftstoff lief aus, es kam zu Bränden und Explosionen. Nicht nur die historische Altstadt Herborns wurde zerstört, es gab auch Tote und Verletzte. Spätestens mit der Norm ISO 26262 ist funktionale Sicherheit eine Kernanforderung der Elektronikentwicklung für Fahrzeuge.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

5. Beispiel Elektronische Dieselsteuerung (EDC)

1892 erfand Rudolf Diesel den Motor, der heute PKW, LKW, Busse, Schiffe, Panzer, Baumaschinen, Landmaschinen und Gabelstapler antreibt und der auch stationär zur Stromerzeugung eingesetzt wird. Der Motor von 1892 funktionierte ohne eine elektronische Steuerung, wäre aber nach heutigen Maßstäben nicht mehr konkurrenzfähig. Der Dieselmotor wurde im Laufe der Jahre zunächst kleiner und leichter, dann sparsamer. Inzwischen stehen die vom europäischen Gesetzgeber vorgeschriebene Reduktion der Schadstoffe im Abgas (beim Diesel vor allem Stickoxide und Partikel), die Lärmreduktion sowie das subjektive Fahrgefühl im Vordergrund. Seit einigen Jahren gewinnt in der EU wieder der Verbrauch als Optimierungsziel an Bedeutung, der – sieht man einmal von der CO2‐Erzeugung bei der Herstellung des Fahrzeugs ab – unmittelbar mit dem CO2‐Ausstoß zusammenhängt. Getrieben wird dieser Trend durch Strafzahlungen, die die Hersteller leisten müssen, wenn der durchschnittliche Flottenverbrauch die Vorgaben der EU überschreitet. Ähnliche Regelungen existieren in den USA.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

4. Hybridantriebe und elektrische Antriebe

Der Übergang zwischen konventionellen Fahrzeugen über Hybridfahrzeuge zu Elektrofahrzeugen verläuft fließend. Insofern steht dieses Kapitel in einem engen Zusammenhang mit den vorhergehenden Kapiteln über Bordelektrik und Energiespeicher. Dieses Kapitel stellt hybride und elektrische Antriebe vor, sowie weitere Komponenten (elektrische Maschinen und Umrichter) für solche Antriebe.

Prof. Dr.-Ing. Kai Borgeest

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

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Florian Langenscheidt, Peter May

Autonome Fahrzeuge in der innerstädtischen Paketzustellung

Durch technische und logistische Innovationen erweitern die Teilnehmer des KEP-Marktes den Handlungsspielraum einer zuverlässigen Paketzustellung in Innenstädten. Hierzu zählt insbesondere der Einsatz vernetzter und automatisierter Fahrzeuge in der innerstädtischen Paketzustellung, der in diesem Beitrag beleuchtet wird.Im ersten Teil werden die Bedeutung und Relevanz des KEP-Marktes aufgezeigt sowie die technischen Grundlagen des vernetzten und autonomen Fahrens dargestellt. Anschließend erfolgt die Betrachtung des urbanen Raums aus logistischer Perspektive sowie ein Überblick über die daraus resultierenden Anforderungen an automatisierte Transportfahrzeuge. Abschließend werden gegenwärtig genutzte und für die Zukunft konzipierte Transportfahrzeuge vorgestellt. Der Beitrag endet mit einem kurzen Fazit und einem Ausblick auf den zukünftigen Einsatz von autonomen Fahrzeugen in der innerstädtischen Paketzustellung.

Alex Vastag, Maximilian Schellert

Kapitel 5. Elektromobilität als technisches System

Die Herausforderung im 21. Jahrhundert besteht darin, Elektrofahrzeuge in ein Gesamtsystem bestehend aus unterschiedlichen Infrastrukturen, wie Energie und Verkehr mit deren typischen unterschiedlichen Eigenschaften und Anforderungen, zu integrieren und technisch-wirtschaftlich sinnvoll mit diesem System interagieren zu lassen. Weitere Funktionalitäten und Dienstleistungen sollen darauf aufbauen können, die einerseits die Zuverlässigkeit der jeweiligen Struktur beibehalten bzw. sogar erhöhen und anderseits neue Geschäftsmodelle/Dienste ermöglichen. Zu diesen Diensten, die nur durch eine sektorübergreifende Kopplung realisierbar sind, gehören bspw. die Rückspeicherung der elektrischen Energie des E-Kfz ins Netz,Nach einer kurzen Beschreibung der Teilsysteme wird die Modellbeschreibung eines integrierten Mobilitätssystems angegangen. Dazu werden u. a. CIM-basierte Methoden vorgestellt und auf Basis von Ergebnissen aus dem BMWi Leuchtturm Projekt Harz.ErneuerbareEnergien-Mobility erläutert, wie man die Systemkomponenten mittels geeigneter Schnittstellen verbinden kann, um Konvergenzeffekte der Teilsysteme zu erreichen.

Przemyslaw Komarnicki, Jens Haubrock, Zbigniew A. Styczynski

Kapitel 2. Konzeptionelle Grundlagen der Dienstleistungsqualität

Der Begriff der Dienstleistung und der Dienstleistungsqualität lässt sich aus unterschiedlichen Blickwinkeln und Perspektiven betrachten. Das Kapitel schafft die erforderlichen begrifflichen Grundlagen. Im Zentrum stehen die Grundlagen zur Betrachtung der Dienstleistungsqualität. Dies beinhaltet zum einen die vielfältigen Einflussfaktoren der Dienstleistungsqualität. Auf der Grundlage von empirischen Erkenntnissen werden die Dimensionen der Dienstleistungsqualität aufgezeigt – die Potenzial-, Prozess- und Ergebnisqualität. Sie bilden vielfach die Grundlage für die Gestaltung des Qualitätsmanagements von Dienstleistungen. Zum anderen werden die Wirkungen der Dienstleistungsqualität aufgezeigt; dies beinhaltet im Einzelnen psychologische, verhaltensbezogene und ökonomische Wirkungen aufgrund einer hohen erstellen Dienstleistungsqualität.

Manfred Bruhn

8. Fallstudie zur Einführung eines Montageassistenzsystems bei einem Spezialanbieter im Nutzfahrzeugmarkt

Die vorliegende Fallstudie beschreibt den Prozess der Gestaltung und Einführung eines Assistenzsystems an einer Arbeitsstation der Fahrzeugmontage. Die Vorgehensweise orientiert sich dabei an dem in Abschn. 7.4 vorgestellten Einführungsmodell. In einem ersten Schritt wird das betrachtete Arbeitssystem analysiert und der Projektrahmen definiert. Dabei werden Arbeits- und Zeitstudien durchgeführt. Im Ergebnis kann eine Aussage zu den Verbesserungspotenzialen getroffen werden. Der zweite Schritt besteht in der Konkretisierung der Ziele. Es werden Anforderungen an das Assistenzsystem für die manuelle Montage ermittelt. Auf Basis dieser Anforderungen wird in einem dritten Schritt ein Grobkonzept für das Assistenzsystem ausgearbeitet und mit den Beschäftigten erörtert. Im vierten Schritt erfolgt die Feinplanung. Diese wird in einem fünften Schritt umgesetzt und abschließend evaluiert. Zur Bewertung der Wirksamkeit des Assistenzsystems werden erneut Zeitstudien durchgeführt. Abschließend werden wichtige Erfahrungen aus dem Projekt aufbereitet.

Philip Sehr, Alexander Nikolenko, Andreas Wilke

Energiepolitik unter neuen Vorzeichen

Seit mehr als einer Dekade profitieren die USA von der Förderung von Schiefergas und nichtkonventionellem Erdöl. Unter Donald Trump erleben die fossilen Energieträger auch politisch eine Renaissance, denn anders als sein Vorgänger Obama nimmt er Abstand von Regulierungen wie Emissionsstandards sowie dem Klimaschutzabkommen von Paris 2015. Im Rahmen der Paradigmen „America First“ und „Energiedominanz“ unterstützt Trump die Öl-, Gas- und Kohleförderung. Der heimischen Wirtschaft kommt der Öl- und Gasboom zugute; der außenpolitische Spielraum hat sich vergrößert. Allerdings treiben verschiedene Bundesstaaten und große Städte Energieeffizienz, den Ausbau von erneuerbaren Energien und den Klimaschutz voran, so dass sich ein sehr heterogenes Bild US-amerikanischer Energiepolitik ergibt.

Stormy-Annika Mildner, Sonja Thielges, Kirsten Westphal

Kapitel 3. Produktplanung und Produktgestaltung

Im Zusammenhang mit der Geschäftsfeldstrategie ist langfristig festzulegen, mit welcher Art und welchen Varianten von Produkten das Unternehmen auf welchen Märkten tätig sein wird - womit das Produktprogramm festzulegen ist. Das Produktprogramm kann durch zwei Dimensionen beschrieben werden, nämlich die Programmbreite (Zahl der Produktarten) und die Programmtiefe (Zahl der Produktlinien). Es ergibt sich also ein direkter Zusammenhang von produktpolitischen zu programmpolitischen Entscheidungen.

David Müller

20. Automotive Business Model

The Wolfsburg-based Volkswagen Group is Europe’s largest automobile manufacturer and one of the leading carmakers worldwide (Volkswagen AG 2019b). Today, the corporation’s portfolio consists of 12 brands: Audi, Seat, Skoda, Bentley, Bugatti, Lamborghini, Porsche, Ducati, Volkswagen Nutzfahrzeuge, Scania, MAN, and various service companies, particularly in the sectors financial and insurance service sectors. Nowadays, the Volkswagen Group offers its vehicles in more than 153 countries (Volkswagen AG 2019d).

Bernd W. Wirtz

4. Elektroautos: Heilsbringer oder Sackgasse?

Über die Sinnhaftigkeit möglicher und geplanter Maßnahmen zur Reduktion der PKW-Emissionen

In diesem Kapitel erfahren Sie, warum die Politik vor allem auf die Fahrzeugtechnik und nicht auf Verhaltensänderungen setzt und wie es den Herstellern ermöglicht wurde, Emissionswerte nur auf dem Papier und nicht auf der Straße zu senken. Es wird außerdem deutlich gemacht, warum die Elektromobilität so stark gefördert wird, obwohl deren Klimanutzen umstritten ist, und ob es sich beim Autobahntempolimit um eine wirksame Maßnahme oder nur um ideologische Symbolpolitik handelt.

Andreas Luczak

Kapitel 8. Physische Distribution

Die physische Distribution befasst sich mit der Gestaltung der externen Transportprozesse. Zu diesen externen Transportprozessen gehören die Transporte vom Lieferanten zum Kunden, die Transporte zwischen verschiedenen Werken oder Lagerhäusern und die Transporte zwischen Werk und Lagerhäusern. Für die Lösung dieser Transportaufgabe werden unterschiedliche Transportketten aufgebaut, die ein- oder mehrgliedrig gestaltet werden können.

Rainer Lasch

Tagungsbericht

Auf der ATZlive-Konferenz Heavy-Duty, On- und Off-Highway Motoren in Friedrichshafen am Bodensee diskutieren über 190 Teilnehmer und 22 Aussteller über die Herausforderungen, die auf den Transportsektor und die Landwirtschaft in den nächsten Jahren zukommen. Im Fokus der Diskussionen steht vor allem die Senkung von Treibhausgas (GHG)-Emissionen. Synthetische Kraftstoffe scheinen hier ein nötiges Mittel, um die im Pariser Abkommen vereinbarten Ziele zu erreichen.

Marc Ziegler

5. Idealtypischer Ablauf einer Sonderprüfung

Der zeitliche Ablauf einer Sonderprüfung kann je nach Prüfer, Inhalt und auch je nach Intensität abweichen. Trotzdem finden sich die einzelnen, in Abb. 5.1 dargestellten Phasen in jeder und die zeitliche Verteilung in den meisten Sonderprüfungen. Nach einer Darstellung der typischen Prozessschritte einer Sonderprüfung zu Beginn dieses Kapitels werden in den Kapiteln 5.5. bis 5.7. häufige Prüfungsschwerpunkte aus den Bereichen MaRisk, Geldwäscheprävention und IT dargestellt, ehe in Kapitel 5.8. ausgewählte MaRisk-Fokusbereiche umfassender behandelt werden.

Christian Glaser

Life cycle assessment as a tool for analyzing the CO2 footprint of passenger cars with different powertrains

In order to comply with increasingly strict CO2 emission limits under tightened boundary conditions, automobile manufacturers rely more and more on electrified and purely electric powertrains. This trend can be explained by EU regulations, which do not attribute CO2 emissions to battery electric vehicles (BEV), as BEVs do not cause local CO2 emissions during the use phase. However, in order to evaluate the effective contribution of private transport to climate protection goals, a holistic system perspective on greenhouse gas emissions – i.e. cradle-to-grave instead of tank-to-wheel – is required.In this regard, life cycle assessment (LCA) is an appropriate tool as it considers the entire product life cycle, which involves production, use and disposal/recycling of the product. Moreover, it allows the evaluation of different environmental impact categories, such as climate change (units of kg CO2 equivalent), agricultural land occupation, natural land transformation, water depletion, etc.Within this paper, a comprehensive and well-defined goal and scope phase of the LCA – different comparisons of passenger cars will be presented. This includes an internal combustion engine vehicle, both with conventional and renewable fuel, and a BEV, mainly with regard to greenhouse gas emissions as well as the aforementioned additional impact categories. Some of the most striking sensitivities are discussed, including the effect of the chosen amount of vehicle kilometers as a functional unit, the electricity mix in the production and use phase.

Philipp Weber, Jens Buchgeister, Olaf Toedter, Thomas Koch

Electrified efficiency – diesel hybrid powertrain concepts for light commercial vehicles

In the light commercial vehicle (LCV) segment, almost exclusively Diesel engines are used today. The reasons are high mileage, low real-world fuel consumption, high loading capacity and therefore low total cost of ownership. In the next decade, very demanding CO2 targets as well as more stringent legal requirements for pollutant and noise emissions, especially in urban areas, require a substantial increase of electrified powertrain concepts. LCVs are typically employed for freight and passenger transport within urban areas, but are also used in interurban and/or motorway operation. These diverse cases of operation are often not suitable for full electric powertrain concepts, limiting their large-scale introduction. In this context, a Diesel Hybrid powertrain represents a highly capable and flexible propulsion system with attractively low real-world fuel consumption and the ability to achieve ultra-low pollutant emissions.The potential of such a Diesel Hybrid powertrain for LCVs is investigated in a joint research project between FEV and VW. For this purpose, a demonstrator vehicle has been set-up with a P02 hybrid topology. The P02 hybrid topology is selected to be able to emulate different hybrid systems as well as different levels of hybridization from a 48V Mild Hybrid to a high voltage Plug-In Hybrid. The paper discusses future legal boundary conditions and describes the concept definition, the demonstrator vehicle setup as well as first vehicle results. The investigations are supported by simulation model calculations focusing on dedicated operating strategy optimization and an evaluation of the CO2 and pollutant emission reduction potential for different use cases in the LCV segment.

Joschka Schaub, Martin Pieper, Stefan Klopstein, Matthias Übbing, Pascal Knappe, Paul Muthyala, Thorsten Schmidt

Kapitel 12. Ladesysteme

Nach einem Überblick über Ladeleistungen und -zeiten werden die verschiedenen, heute in Europa gebräuchlichen Steckersysteme vorgestellt. Für das AC-Laden hat sich der IEC Typ 2-Stecker weithin durchgesetzt. DC-Laden erfolgt mit dem IEC CCS-Stecker. Danach werden die verschiedenen schaltungstechnischen Varianten der Leistungselektronik für den Ladevorgang dargestellt, einschließlich eines kurzen Exkurses in die Technologie des kontaktlosen Ladens.

Martin Doppelbauer

Kapitel 3. Hybride Fahrzeugantriebe

In diesem Kapitel werden die hybriden Fahrzeugklassen, Betriebsarten und Technologien eingeführt. Es wird ein Überblick über die gebräuchlichen Motor- und Getriebevarianten für hybride und vollelektrische Pkw gegeben. Die hybriden Fahrzeugklassen vom Micro-Hybrid bis zum Plug-in-Hybrid werden im Detail vorgestellt. Die benötigten Motorleistungen und Batteriekapazitäten und die damit realisierbaren technischen Funktionen werden dargestellt. Anhand des Muscheldiagramms der Verbrennungskraftmaschine wird anschaulich erläutert, wie durch hybride Antriebe eine Kraftstoffeinsparung realisiert werden kann und welches Potenzial besteht. Abschließend werden die hybriden Antriebsstränge (serieller, paralleler und leistungsverzweigter Hybridantrieb) behandelt. Wesentlich für die Funktionsweise des leistungsverzweigten Antriebs ist das Planetengetriebe, das in einem eigenen Abschnitt im Detail vorgestellt wird.

Martin Doppelbauer

Kapitel 15. Kosten

In diesem Kapitel werden die infrastrukturellen Aufwendungen betrachtet, die für die Einführung von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben erforderlich sind. Der Fokus liegt dabei auf batterieelektrischen und Brennstoffzellen-Pkw. Zunächst wird die für Erzeugung und Verteilung der Energieträger benötigte Infrastruktur abgeschätzt. Darunter fällt auch der Aufbau eines hinreichend engmaschigen Netzes von Lademöglichkeiten für batterieelektrische Fahrzeuge. Im Anschluss werden aktuelle und perspektivisch erreichbare Produktionskosten im Vergleich zu konventionellen Pkw mit Verbrennungsmotor abgeschätzt. Abschließend wird kurz auf die Aufwände für die Wartung der Fahrzeuge eingegangen.

Martin Doppelbauer

Kapitel 13. Energieversorgung

Ausgehend von dem Konzept der Nachhaltigkeit werden in diesem Kapitel die Klimaschutzziele motiviert und kurz erläutert.Es folgt ein kurzer Ausblick auf die nationale und internationale Entwicklung des Individualverkehrs und auf die Anforderungen seiner Nutzer. Daran anschließend werden die Herausforderungen bei der Einführung von Elektromobilität näher beleuchtet, insbesondere die Verfügbarkeit von Schlüsselrohstoffen wie Lithium, Kobalt, Kupfer und seltenen Erden. Danach werden die wichtigsten Primärenergiequellen und Energieträger mit ihren chemischen Eigenschaften vorgestellt. Bei den endlichen Primärenergien werden die nach heutigem Stand verfügbaren Reserven und die daraus erreichbaren Reichweiten dargestellt. Bei nachwachsenden Rohstoffen wird dementsprechend der Flächenbedarf abgeschätzt. Ein umfangreicher Abschnitt widmet sich der Stromproduktion aus konventionellen und erneuerbaren Energiequellen einschließlich der dazu erforderlichen Verteilnetze. Anschließend wird die Wasserstoffproduktion näher beleuchtet. Neben den chemischen Eigenschaften des Energieträgers werden verschiedene Verfahren zur Produktion vorgestellt. Danach werden die Energieketten von der Bereitstellung der Primärenergie bis zum Rad-Straße-Kontakt im Detail vorgestellt. Ein Schwerpunkt liegt auf der Umweltwirkung, insbesondere auf der Produktion von Treibhausgasen und gesundheitlich wirksamen Schadstoffen. Die Emissionen von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen sowie die bei der Stromerzeugung anfallenden Emissionen werden im Detail beleuchtet. Abschließend werden für eine Reihe vereinfachter Szenarien beispielhafte Berechnung der CO2-Emissionen von der Energiebereitstellung bis zum Rad durchgeführt. Der folgende Abschnitt erweitert die zuvor vorgestellte Analyse der Schadstoffemissionen der verschiedenen Fahrzeugarten um die Elemente „Produktionsphase“ und „Recycling“.

Martin Doppelbauer

Consumption-relevant load simulation during cornering at the vehicle test bench VEL

Standardized driving cycles (e.g. WLTC) define speed points for a straight driving road load calculation in simulation and on roller chassis dynamometers. Within real rides on public roads, straight driving road loads are increased by curve resistances during curve driving. Furthermore, for curve driving the wheels has to be steered, so that the steering system needs to be actuated to overcome the necessary steering torque at the steered wheels.

Martin Gießler, Philip Rautenberg, Frank Gauterin

Supporting the synthesis of electric drive systems with scenario management

The vehicle market in Germany is currently influenced by many different factors. Stricter emission regulations, exhaust gas scandals, high traffic densities and a large number of available models with different drive system topologies are just some of the characteristics. In order to successfully establish vehicles on the market, customer needs and conditions of use must be taken into account during their development. Aspects such as operational range and sustainability of the vehicles as well as legal questions must also be considered. In this work, these aspects will be summarized and put into context.

Adrian Braumandl, F. Marthaler, K. Bause, F. Ranly

Chapter 4. Regulatorische Analyse

In diesem Kapitel werden im Rahmen der regulatorischen Analyse die gesetzlichen Regelungen dargestellt, die in Deutschland einerseits und in China andererseits Unternehmensübernahmen durch Staatsangehörige des jeweils anderen Staates bestimmen oder im unmittelbaren Zusammenhang von Bedeutung sind. Im Fokus der Betrachtung stehen ausländische Direktinvestitionen (foreign direct investment; FDI). Es werden die besonderen Anmelde- und Genehmigungspflichten beschrieben, welche in China einzuhalten sind, ebenso wie das deutsche Außenwirtschaftsrecht, das bei Investitionen in Deutschland zu beachten ist.

Matthias J. Annweiler

Kapitel 2. Mitgliedschaft, Zwecke und Hierarchien

Wenn man Mitglieder von Organisationen befragt, wie ihre Unternehmen, Universitäten, Kirchen, Parteien oder Verwaltungen funktionieren, erhält man häufig eine überraschend einfache Darstellung. Man braucht sich nur die Präsentationen anzusehen, mit denen die Mitarbeiter von Versicherungsunternehmen versuchen, die Ziele oder den Aufbau ihrer Organisation darzustellen, die Broschüren, mit denen öffentliche Verwaltungen auf Bewerbermessen ihren Beamtennachwuchs zu rekrutieren suchen, oder die Websites, mit denen Greenpeace, der WWF oder eine Gewerkschaft Mitglieder werben: Immer erscheinen die Organisationen mit klaren Zwecken ausgestattet, die durch eine möglichst effiziente, in der Regel hierarchisch strukturierte Organisationsform und mit einem selbstverständlich gut geschulten Personalbestand verfolgt werden sollen.

Stefan Kühl

Internationales Kommunikationsmanagement

Gegenstand des internationalen Kommunikationsmanagements ist die Planung und Steuerung der Kommunikationsaktivitäten auf internationalen Märkten. Ausgehend von der international angestrebten Corporate Identity befasst sich das internationale Kommunikationsmanagement insb. mit Fragestellungen im Rahmen der internationalen Werbung sowie des Einsatzes internationaler Product Placement- und Sponsoringaktivitäten. Zu den weiteren internationalen Kommunikationsinstrumenten zählen Messen und Ausstellungen, Event-Marketing sowie Online-Kommunikation. Sales Promotions und Direct Communications werden hingegen i. A. flankierend auf nationaler Ebene eingesetzt.

Ralph Berndt, Claudia Fantapié Altobelli, Matthias Sander

Kapitel 7. Messtechnik

Wir werden uns in diesem Kapitel von den Schnittstellen des Motors in das Innere vorarbeiten (Abb. 7.1). Wir beginnen mit den äußeren Eingangsgrößen des Motors, dem Kraftstoffverbrauch und dem Luftverbrauch (Abschn. 7.1). In diesem Zusammenhang werden weitere Anwendungen der Durchflussmessung am Motor vorgestellt, auch wenn diese keine Eingangsgrößen sind. Äußere Ausgangsgrößen sind v. a. die mechanischen Größen Drehzahl, aktueller Drehwinkel (Abschn. 7.2) und Drehmoment (Abschn. 7.4) sowie die daraus abgeleitete Leistung (Abschn. 7.5). Kräfte und abgeleitete Größen wie Spannungen und Dehnungen sind keine typischen Ausgangsgrößen, sondern motorinterne Größen; da die Drehmomentmesstechnik auf der Kraftmesstechnik basiert, bietet es sich aber an, die Kraftmesstechnik zusammen mit der Messtechnik anderer mechanischen Größen zu behandeln (Abschn. 7.3). Neben den gewünschten mechanischen Ausgangsgrößen gibt es unerwünschte Eigenschaften des Motors, die ebenfalls an seinen Schnittstellen zur Außenwelt gemessen werden, nämlich Lärm (Abschn. 7.6), elektromagnetische Abstrahlung und die Empfindlichkeit gegenüber Einstrahlung (Abschn. 7.7) und Abgase (Abschn. 7.8). Wenn wir weiter ins Innere des Motors vorstoßen, so interessieren uns v. a. die thermodynamischen Zustandsgrößen Druck und Temperatur (Abschn. 7.9). Auch das Volumen ist eine wichtige Zustandsgröße der Thermodynamik, das aktuelle Volumen im Zylinder wird aber nicht gemessen, sondern aus dem Kurbelwellenwinkel berechnet. Andere, konstante Volumina im Motor (z. B. eines Einlasskrümmers) lassen sich aus Konstruktionsdaten berechnen. Neben Volumina sind auch Volumenströme und Massenströme wichtig. Diese werden in Abschn. 7.1 behandelt, weil sie v. a. an den Schnittstellen des Motors interessieren. Die letzte Stufe sind schließlich die Vorgänge im Herzen des Motors: die Strömung, Gemischbildung und Verbrennung im Zylinder. Die hierfür verwendete Messtechnik ist Gegenstand von Abschn. 7.10.

Kai Borgeest

Kapitel 5. Prozesse in thermischen Maschinen

In Wärmekraftmaschinen werden rechtslaufende Kreisprozesse realisiert, um – wie im Kapitel 4.6.1 erläutert – zugeführte Wärme in Arbeit umzuwandeln. Dabei wird eine maximale Umwandlung angestrebt, was durch den thermischen Wirkungsgrad – gemäß Gl. (4.3) – ausgedrückt wird. Wie im Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik formuliert, resultiert die Kreisprozessarbeit aus der Differenz zwischen der zugeführten und der abgeführten Wärme, die für die Rückkehr des Arbeitsmediums in den ursprünglichen Zustand als Vorraussetzung eines zyklischen Vorgangs unumgänglich ist.

Cornel Stan

Kapitel 11. Klimaschutz durch Thermodynamik

Die Vermeidung der Erderwärmung, die im Wesentlichen von Treibhausgasen in der Atmosphäre verursacht wird, ist zu einem existentiellen Problem der Menschen geworden.

Cornel Stan

Kapitel 6. Analyse von Mobilitätsanwendungen mit grünem Wasserstoff

Im Energiesektor Mobilität werden heute über 25 % des Primärenergiebedarfs weltweit benötigt (IRENA 2019; Buck 2019; Svilengatyin 2018; BP 2019). Die Tendenz ist durch Länder wie China und Indien stark steigend. 40 % der heutigen CO2-Emissionen werden in diesem Bereich verursacht (WEC 2019; IEA 2019) Zusätzlich werden weitere toxische Gase (wie NOx) und Feinstaub emittiert.

Robert Staiger, Adrian Tanțǎu

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 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 2. Strukturierung von Aufgaben

Spätestens dann, wenn es in einem Unternehmen eine neue Aufgabe zu bewältigen gilt – sei es, dass eine neue Produktlinie aufgebaut oder ein neuer Auslandsmarkt erschlossen werden soll –, tritt die Kernfrage jeder Organisationsgestaltung, nämlich wie die Aufgabe bewältigt und mit den anderen Aufgaben verknüpft werden soll, auf die Agenda organisatorischer Entscheidungen. Häufig – beileibe aber nicht immer – gibt man der Antwort auf diese Frage einen offiziellen Charakter, indem die Geschäftsleitung zu ihrer Erfüllung gedachte Regeln entwickelt, autorisiert und ihre Erfüllung zur Pflicht macht. Im ersten Kapitel war bereits dargelegt worden, dass in diesen Fällen eine formale Organisationsstruktur geschaffen oder eben die bestehende modifiziert wird. In vielen anderen Fällen entwickeln aber auch die Organisationsmitglieder selbst Verfahrensweisen, die ihnen zur Bewältigung der neuen Aufgaben angemessen erscheinen, meist vor dem Hintergrund ihrer in der Vergangenheit erworbenen Erfahrungen. Solche inkremental entwickelten Verfahrensweisen haben in der Unternehmenspraxis durchaus eine hohe Bedeutung, eine genauere Darstellung erfolgt in Kapitel 5. Dieses zweite Kapitel ist primär der formalen Organisationsgestaltung gewidmet.

Georg Schreyögg, Daniel Geiger

Kapitel 3. CSR als Irritationsmanagement. Entwicklung der These

CSR-Initiativen als Netzwerke zwischen Wirtschaft und Gesellschaft – so lassen sich die beiden ersten Kapitel dieser Arbeit vermeintlich klar und schnell zusammenfassen. Doch wie bereits in Kapitel 2.3 diskutiert trägt diese Konzeption noch einen Mangel der beiden zugrundeliegenden Forschungsfelder in sich. Es gilt, CSRInitiativen und interorganisationalen Netzwerken gesellschaftstheoretisch zu verorten.

Daniela Blaschke

Kapitel 5. Die Volkswagen Aktiengesellschaft in CSR-Initiativen

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der Netzwerkstudie und der Interviewauswertung für sich sowie in Beziehung zueinander präsentiert. Dabei dienen die Erkenntnisse aus den qualitativen Interviews in erster Linie der Kontextualisierung und Rückbindung von Ergebnissen der Netzwerkstudie an den Forschungsgegenstand. In dieser Rolle geben sie zugleich Hinweise auf mögliche Mechanismen der Strukturbildung im Netzwerk und entwickeln so weiterführende Fragen für die Diskussion der vorliegenden Arbeit.

Daniela Blaschke

3. Hochintegrierte Stromsensoren für Elektrofahrzeuge

Im Vergleich zu einem Fahrzeug mit herkömmlichen Verbrennungsmotor, erfordert ein Fahrzeug mit elektrischem Antriebsstrang eine deutlich höhere Anzahl an Stromsensoren. Diese werden zum Beispiel zur Phasenstrommessung zwischen Inverter und Motor oder in DC/DC-Konvertern zur DC-Strommessung eingesetzt. Gleichzeitig steigen zudem die Anforderungen, die an die Stromsensoren gestellt werden. Beispiel hierfür sind Genauigkeit und Störfestigkeit bei gleichzeitig hoher Flexibilität. Dieser Artikel beschreibt den Einsatz von Stromsensoren, basierend auf dem magnetoresistiven, kurz MR-Effekt, in Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Der MR-Effekt, die verschiedenen xMR-Technologien (AMR, GMR, TMR) sowie deren Vor- und Nachteile werden beschrieben. Aufbau und Funktionsweise, beginnend beim einzelnen MR-Widerstand, dem Sensorchip, bis hin zum kompletten Stromsensor werden veranschaulicht. Anschließend liegt der Fokus auf konkreten Anwendungen im Automobilbereich sowie den speziellen Anforderungen, die an die Strommesstechnik gestellt werden. Aktuelle sowie zukünftige Stromschienen- Konzepte, speziell zur Anwendung in engen Bauräumen, werden vorgestellt und entsprechend erklärt.

Thomas Holtij, Rolf Slatter

13. Umweltpolitik

Die Volksrepublik China hat mit zahlreichen Umweltproblemen zu kämpfen. Besonders die Luftverschmutzung zieht große nationale und internationale Aufmerksamkeit auf sich. Aus diesem Grund haben Umweltfragen für die chinesische Regierung inzwischen oberste Priorität und es wurde eine Reihe von Gesetzen und Maßnahmen erlassen. Außerdem sind die Wasserressourcen in China knapp. Eine Überlegung, um den steigenden Bedarf zu decken, war und ist, Flüsse aus dem Himalaya-Gebirge Richtung Beijing umzuleiten. Jedoch zeigen sich in der Umsetzung Schwierigkeiten, sodass China Alternativen präferiert. Zudem verschärfen mangelnde Abfallentsorgung und unangemessene Abfallbehandlung die Umweltsituation. Die chinesische Regierung hat begonnen, sich diesem Problem zu widmen, und beispielsweise einen Plastikimportstopp verkündet. Schließlich ist Umweltpolitik für Chinas Zukunft ausgesprochen wichtig, denn eine bessere Umwelt trägt zum nachhaltigen Modell des Wirtschaftswachstums bei.

Janny Tieu, Lucas Bréhéret, Irini Louloudi

Protestrituale. Inszenierung weltanschaulichen Wissens bei rezenten Protestereignissen

Betz gibt mit seinem Beitrag einen Einblick in die ernährungspolitische Protestbewegung. Mit einer hermeneutischen Interpretation von Bildmaterial als Aufhänger wird in Grundzügen das Diskursuniversum dieser Variante der Ökologiebewegung veranschaulicht und mit ethnografischen Beobachtungen eines zentralen Protestereignisses gegen die Agrarindustrie, des ›Wir haben Agrarindustrie Satt‹-Wochenendes, sowie beispielhaften Interviews ergänzt. Daran anknüpfend werden verschiedene Formen der Darstellung weltanschaulichen Wissens herausgestellt und die durch diese wirksame Inszenierung einer weltanschaulichen Gemeinschaft nachvollzogen. Dabei stellt der Autor zahlreiche Bezüge der Protestveranstaltung zu Formen christlicher Liturgie fest, welche durch die »Prägung unserer Gesellschaft und ihren sedimentierten sozialen Formen kollektiven rituellen Ausdrucks durch das Christentum« ursächlich erklärt werden.

Gregor J. Betz

Kapitel 2. Einsatzbereiche von Legal Tech

In Kap. 2 werden die einzelnen Einsatzbereiche von Legal Tech vorgestellt und anhand von Produktbeispielen konkretisiert. In zusammengefasster Form wird sodann das Veränderungspotenzial der Legal-Tech-Produkte im Hinblick auf die juristische Tätigkeit aufgezeigt.

Jens Wagner

Kapitel 11. Arbeitsaufgaben steuern

In der Kategorie „Arbeitsaufgaben steuern“ werden jene Führungsaufgaben thematisiert, die der unmittelbaren Steuerung der eigentlichen Arbeit des Mitarbeiters dienen. Es geht dabei darum, diese Arbeit zu definieren, die erforderlichen Ressourcen bereitzustellen und die Leistung bei der Aufgabenerfüllung zu beurteilen. Nicht anders als bei den übrigen Führungsaufgaben liegt auch dies primär in der Verantwortung des Mitarbeiters, d. h. er übernimmt sie idealerweise selbst. Selbstständige Mitarbeiter suchen sich ihre Aufgaben, verschaffen sich ihre Ressourcen und wissen, ihre Leistung einzuschätzen. Nur bei entsprechenden Selbstführungsdefiziten greifen die direkte Führungskraft und andere Führungsakteure kompensatorisch-komplementär ein.

Boris Kaehler

Open Access

Kapitel 4. Automatisierter und vernetzter Verkehr im Langen Level 4

Siedlungsentwicklung, Verkehrspolitik und Planung während der Übergangszeit

Automatisierung und Vernetzung sind die entscheidenden Treiber des Wandels des Verkehrssystems, allerdings zwei grundsätzlich verschiedene Trends, die nicht zwingend miteinander verbunden sind (Perret et al. 2017, S. 6). Ihre faktische Gleichzeitigkeit und parallele Entwicklung wird allerdings immer stärker betont: Während frühere Forschungsarbeiten noch häufig vom autonomen Fahren oder autonomen Fahrzeugen gesprochen haben, findet sich in neueren Beiträgen verstärkt der Begriff „automatisiertes und vernetztes Fahrzeug“: „Even though automated vehicles do not necessarily need to be connected and connected vehicles do not require automation, it is expected that in the medium term connectivity will be a major enabler for automated vehicles“ (Europäische Kommission 2018, S. 4).

Mathias Mitteregger, Emilia M. Bruck, Aggelos Soteropoulos, Andrea Stickler, Martin Berger, Jens S. Dangschat, Rudolf Scheuvens, Ian Banerjee

IntraCity E-Mobility Hamm (ICEM)

In Deutschland leben bereits heute rund 75 % der gesamten Bevölkerung in Städten und auch für die kommenden Jahre wird ein anhaltendes Wachstum prognostiziert. Angesichts dieser Verdichtung der Lebensräume ergibt sich jedoch gleichzeitig eine erhebliche Verschärfung der bestehenden Verkehrs- und Umweltsituation, zu der insbesondere die zunehmenden Versorgungsverkehre einen erheblichen Beitrag leisten. Die nachhaltige Förderung umweltfreundlicher Verkehrsmittel und darauf abgestimmter Wirtschafts- und Logistikkonzepte stellt ein besonderes Anliegen dar.

Hans-Friedrich Hinrichs, Karl-Georg Steffens, Claus Wilke

16. Integrierte Simulation von Auftragsabwicklungs- und Supply Chain-Prozessen

Die Erhöhung der Transparenz im übergreifenden Prozess zwischen Auftragserteilung durch die Kunden bis zur Auslieferung der bestellten Fahrzeuge ist eine anspruchsvolle Aufgabe, zu deren Erreichung die Simulation neue Möglichkeiten bietet. Kritische Herausforderungen auf dem Weg hierzu sind die Bereitstellung repräsentativer Aufträge lange bevor die Kunden die Fahrzeuge bestellen, bei deren Erzeugung eine große Zahl von Regeln zu beachten ist, und die Komplexität des abzubildenden Systems, welches durch eine sehr große Anzahl an Elementen gekennzeichnet ist, die in vielfältigen Beziehungen zueinander stehen. An zwei Beispielen aus der Automobilindustrie werden im Folgenden Lösungen dieser Herausforderungen aufgezeigt und ein Einblick in die Möglichkeiten des Simulationseinsatzes in diesem Bereich gegeben.

Axel Wagenitz, Katja Klingebiel, Michael Toth, Marco Motta, Dirk Weibels

12. Corporate Entrepreneurship

Corporate Entrepreneurship – ein Sammelbegriff und immer eine Herausforderung: Wie schaffen es Unternehmen, den Gründergeist am Leben zu halten und sich durch unternehmerisches Handeln laufend zu erneuern? Dazu müssen bestimmte Grundvoraussetzungen für Corporate Entrepreneurship vorhanden sein, die in diesem Kapitel dargelegt werden: eine klare, langfristig ausgerichtete Strategie des Mutterunternehmens sowie eine Konstellation zur Nutzung der Vorteile des etablierten wie des jungen Unternehmens bzw. Projekts. Anschließend werden jeweils mit dem Entwicklungsprozess für Corporate Entrepreneurship allgemeingültige Instrumente zur unternehmerischen Erneuerung vorgestellt. Anhand des Unternehmerprofils der LK-AG aus Essen sowie der Fallstudie der österreichischen PALFINGER AG wird verdeutlicht, wie die Grundvoraussetzungen von Corporate Entrepreneurship konkret verankert und welche Formen des internen und externen Venturing entsprechend kombiniert werden können. Corporate Entrepreneurship gilt als der Schlüsselweg, um leere Innovationspipelines etablierter Unternehmen wieder aufzufüllen. Initiativen wie Action Jam in der Schweiz stellen neue Formen der Kooperation von etablierten Unternehmen dar, um auf dem Gebiet des Corporate Entrepreneurship voneinander zu lernen und gemeinsam aktiv zu werden.

Christoph Müller, Urs Fueglistaller, Alexander Fust, Susan Müller, Thomas Zellweger

Kapitel 7. Druckflüssigkeitsspeicher für Hydraulikanlagen

DruckflüssigkeitsspeicherDruckflüssigkeitsspeicher (auchHydrospeicher Hydrospeicher,Hydrospeicher hydropneumatischeSpeicher hydropneumatischer Speicherhydropneumatischer Speicher , DruckspeicherDruckspeicher ) haben die Aufgabe, ein Flüssigkeitsvolumen unter Druck, also hydrostatischeEnergie hydrostatische Energiehydrostatische Energie , aufzunehmen und bei Bedarf wieder abzugeben. Passende Analogievergleiche sind Akkumulatoren und Kondensatoren (Kapazitäten) in elektrischen Systemen oder Schwungräder als Speicher mechanischer Energie. Eine herausragende Eigenschaft der Druckflüssigkeitsspeicher ist die Möglichkeit, Energie über lange Zeiträume nahezu verlustfrei zu speichern. Andererseits kann die Energieabgabe ebenso wie das erneute Laden in äußerst kurzen Zeiten erfolgen. Die Einsatzmöglichkeiten reichen bis zu Antriebssystemen mit Leistungsanforderungen im Megawatt-Bereich.

Dieter Herschel

Kapitel 6. ÖPP auf staatlicher Ebene – Infrastrukturprojekte und gemeinsame Unternehmen

Einige Projekte, Vorgänge bzw. Unternehmen haben im Kontext von Privatisierungen bzw. Teilprivatisierungen in der Vergangenheit eine erhebliche mediale Aufmerksamkeit generiert – nicht immer nur in einem positiven Sinne. In diesem Kapitel werden diese Beispiele aufgegriffen und noch einmal unter die Lupe genommen. Ich beschränke mich dabei auf die Kooperationsprojekte der staatlichen Ebene – also des Bundes und der Länder.

Michael Schäfer

Kapitel 5. Mobilität

Bei der Frage nach der Zukunft der Mobilität konkurrieren derzeit Konzepte, die auf Verbrennungsmotoren basieren, aber veränderte Kraftstoffstrategien verfolgen und Konzepte, die auf Elektromotoren basieren und unterschiedliche Speichertechnologien verwenden. Von der Automobilindustrie werden diese sehr verschiedenen Ansätze weitgehend parallel verfolgt. Auch eine förderpolitische Festlegung in dieser konzeptionellen Vielfalt ist zurzeit noch nicht erkennbar.

Thomas Schabbach, Viktor Wesselak

6. Motorgeräusch

Störende höherfrequente Geräusche und tieferfrequente Schwingungen eines Fahrzeugs werden heute unter dem Überbegriff NVH (noise, vibration, harshness) zusammengefasst. Der akustische Fahrkomfort ist ein Wettbewerbskriterium. Vom Gesetzgeber wird aus Umweltschutzgründen auch die Geräuschemission immer stärker limitiert. Das anteilige Motorgeräusch ist nicht exakt vorausberechenbar. Es ist dennoch auf halbempirischem Weg möglich, das Motorgeräusch innerhalb gewisser Genauigkeitsgrenzen vorherzusagen. Darüber hinaus gelingt es bereits ziemlich gut, relative Verbesserungen oder Verschlechterungen z.B. hinsichtlich eines veränderten Zylinderdruckverlaufs, strukturmechanischer Maßnahmen sowie Veränderungen am Ansaugtrakt und Abgasschalldämpfersystem zu berechnen.Einführend wird auf aktuelle und zukünftige Grenzwerte gemäß der EU-Richtlinie 540/2014 eingegangen, das neue Vorbeifahrtgeräusch-Messverfahren nach DIN ISO 362-1 kurz vorgestellt sowie die zum Fahrgeräusch beitragenden Teilschallquellen und deren Geräuschursachen eingegangen. Beim Motorgeräusch sind indirekte und direkte Geräuschanregung, Verbrennungs- und mechanisches Geräusch, innerer und äußerer Körperaschallleitweg zu unterscheiden. Die Ausführungen betreffen hierbei die Entstehung, Übertragung und Luftschallabstrahlung des Motorgeräuschs auch mit Bezug auf die theoretischen Zusammenhänge. Ein kurzer Abschnitt streift die digitale Signalverarbeitung im Rahmen moderner Geräuschmesstechnik. Die akustischen Charakteristika des Zylinderdruckverlaufs und deren unterschiedliche Ausprägung werden dargestellt. Schließlich werden noch Phänomene des akustischen Verhaltens der Motorgehäusestruktur sowie des nicht-linearen Schmierfilms in den Kurbelwellenhauptlagern erklärt.

Eduard Köhler, Rudolf Flierl

Analyse des Kaltstartvorgangs vom Verbrennungsmotor im Hybridbetrieb

Die zunehmende Hybridisierung des Antriebstranges sowie neue, schärfere CO2-Grenzwerte führen dazu, dass der Motorbetrieb auch bei niedrigen Umgebungs- bzw. Kühlmitteltemperaturen eine höhere Relevanz erfährt. Das Themenfeld „Reibungsreduzierung“ unterliegt in diesem Zusammenhang besonderen Herausforderungen und Fortschritte können dabei einen wichtigen Beitrag zur Steigerung des Gesamt-Wirkungsgrades im tagtäglichen Betrieb leisten. Vor diesem Hintergrund kommt der Weiterentwicklung und der Implementierung neuer Prüfverfahren, welche die Reibung von Verbrennungsmotoren unter den geänderten Randbedingungen ermitteln können, eine besondere Bedeutung zu.Dieser Beitrag stellt die Fortführung der Publikation „Hybridantriebe – Kalte Herausforderung für die Reibungsreduzierung von Verbrennungsmotoren“ aus November 2018 dar und greift die dort genannten Lösungsansätze auf. Anknüpfend hieran wurde im Niedrigtemperaturbereich (insbesondere bei Minustemperaturen) Parameteruntersuchungen durchgeführt, um den Startvorgang und den Betrieb des Verbrennungsmotors zu analysieren.Die Ergebnisse zeigen Potenziale auf, die sich bei der Reibungsreduzierung für den Hybridantrieb ergeben, zeigen aber auch erste Handlungsfelder zur weiteren Optimierung im Testing von Hybridantrieben im Niedrigtemperaturbereich auf.

Christian Kehren, T. Uhlmann, F.-G. Hermsen

Systematische Entwicklungsmethodik für eine robuste Motorkalibrierung unter RDE-Randbedingungen

Die europäische Abgasgesetzgebung wurde hinsichtlich des Homologationsprozesses um Realfahrtests auf öffentlichen Straßen mit mobilen Emissionsmesssystemen erweitert. Der Wechsel von der synthetischen Testumgebung eines Prüfstands in Richtung der Straße, als komplexes, unvorhersehbares Testgelände, stellt eine große Herausforderung dar und erhöht den Kalibrieraufwand für die Fahrzeughersteller erheblich. Methodische Anpassungen an bestehenden Entwicklungsverfahren sind unumgänglich, um eine frühzeitige Konformität bzgl. der Real Driving Emissions (RDE) zu ermöglichen.In diesem Beitrag stellen ISUZU MOTORS Germany und das Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe (VKM) der TU Darmstadt Fortschritte in einem methodischen Entwicklungsansatz vor, der eine robuste Einhaltung der Vorgaben der RDE-Gesetzgebung und eine durchgängige Integration in OEM-Entwicklungsprozesse gewährleistet.Ein wichtiger Aspekt bei der Entwicklung eines Fahrzeugantriebsstranges unter RDE-Randbedingungen ist eine umfassende Analyse und Charakterisierung des Antriebsstrangverhaltens hinsichtlich spezifischer emissionskritischer Aspekte. RDE-konforme Tests werden dazu statistisch ausgewertet, um Verteilungen von Betriebspunkten und Sequenzen zu finden, die dann auf einem Engine-in-the-Loop-Motorenprüfstand für RDE-Untersuchungen analysiert werden. Darüber hinaus wird eine detaillierte Emissionsanalyse von Realfahr- und Prüfstandmessdaten durchgeführt, um emissionsrelevante Fahrereignisse zu ermitteln. Die mit diesen Mitteln identifizierten Fahrszenarien bilden eine RDE-Szenariodatenbank, aus welcher antriebsstrang- und emissionsspezifische, relevante Testszenarien (Most-Relevant-Tests) für den Einsatz in Kalibrier- und Validierungsprozessen generiert werden. Mit diesen Testszenarien ist eine frühzeitige Identifizierung und Optimierung der kritischen Anwendungsbereiche im Entwicklungsprozess möglich. Eine kontinuierliche Erweiterung der Szenariodatenbank mit den generierten Ergebnissen sowie eine durchgängige Anwendung der Methodik ermöglichen eine robuste Konformität hinsichtlich der RDE-Gesetzgebung.

Henning Nies, Christian Beidl, Holger Hüners, Kilian Fischer

Chapter 8. White-Collar Convenience

Previous chapters have introduced the theory of convenience applied to the white-collar crime phenomenon. Now it is time for more empirical study of the phenomenon in addition to the anecdotal evidence from autobiographies presented so far. First, this chapter presents six cases related to each of the links in the convenience triangle. Next, a sample of 408 convicts serves the purpose of statistical analysis followed by student surveys. A research model is empirically tested for crime intention.

Petter Gottschalk

6. Zeit zur Umkehr: Medienkompetenz, Selbstanalyse, Selbstdisziplin

Heute wird immer wieder danach gerufen, dass junge Menschen – allerdings nicht nur diese – eine höhere Medienkompetenz entwickeln müssen. Doch was ist damit eigentlich gemeint? Welche Fähigkeiten sind zu erwerben, um kompetent mit Medien umgehen zu können? Hierzu zählen die Sachkompetenz, die Rezeptionskompetenz, die Partizipationskompetenz und die Selbstreflexionskompetenz. Damit Sie erkennen können, welcher Änderungsbedarf bei Ihnen selbst besteht, werden verschiedene Instrumente für Ihre Selbst-Analyse präsentiert. Zusätzlich erhalten Sie Denkanstöße, um Selbstmotivation zur Veränderung eingefahrener Verhaltensweisen aufzubauen.

Ralf T. Kreutzer

Kapitel 6. Die Nachhaltigkeitstaxonomie der Europäischen Union

Um nachhaltiges Wirtschaften und vor allem dessen Bewertbarkeit und Vergleichbarkeit zu fördern, wird die Europäische Union (EU) mehr Systematik in diesen Bereich bringen und im Hinblick auf Green Financing mehr Standards setzen. Dazu entwirft die EU mit ihrer sogenannten Taxonomie ein umfassendes Regelwerk für klimabezogene, umwelt- und sozialpolitisch nachhaltige Tätigkeiten. Ziel ist die Verankerung der künftigen Nachhaltigkeitstaxonomie im EU-Recht und die Schaffung einer Grundlage, um dieses Klassifikationssystem in verschiedenen Bereichen einzusetzen – zum Beispiel mit Normen, Kennzeichen, Orientierungspunkten zur Unterstützung umweltfreundlicher Lösungen oder für Aufsichtsvorschriften auf nationaler Ebene und mit Referenzgrößen zur Nachhaltigkeit.

Dr. Hans-Werner Grunow, Christoph Zender

Kapitel 41. Smart Waste Management für die Smart City

Im April 2018 veröffentlichte die UN eine Prognose, nach der unser Planet im Jahr 2050 knapp 10 Mrd. Menschen beherbergen wird. Etwa zwei Drittel aller Erdenbürger wird dann in Megastädten mit einer Einwohnerzahl von mehr als 10 Mio. Menschen leben. Aber auch urbane Ballungsräume mit bis zu 100 Mio. Menschen sind in der Zukunft denkbar. Und während der Rohstoffbedarf auf bis zu 180 Mrd. Tonnen jährlich wächst, werden täglich über 6 Mrd. Tonnen Material als Abfall enden. Angesichts dieser schwindelerregenden Zahlen stellt sich die Frage, wie smart die Smart City der Zukunft sein muss, damit unser urbaner Lebenstraum nicht zum Albtraum mutiert.

Michael Schneider

Kapitel 60. Herausforderungen und Lösungsansätze urbaner Logistikanforderungen

Die voranschreitende Urbanisierung und eine darauf zurückzuführende Zunahme von Logistikaufgaben wird unsere Lebensweise in naher Zukunft substanziell verändern. Insbesondere in dicht besiedelten urbanen Räumen wird eine effiziente, ökologische und nachhaltige Ver- und Entsorgung von Privathaushalten, aber auch Gewerbebetrieben in einem stadtverträglichen Kontext in den Vordergrund rücken. Als Lösungsanbieter zukünftiger Logistik- und Mobilitätsherausforderungen engagiert sich Volkswagen Nutzfahrzeuge im Rahmen der „Projektinitiative Urbane Logistik Hannover“ und entwickelt auch auf Basis daraus abgeleiteter Erkenntnisse maßgeschneiderte Produkte für diverse Kundengruppen. E-Mobilität, autonomes Fahren und die Auseinandersetzung mit neuen Geschäftsmodellen stehen dabei im Vordergrund des operativen und strategischen Handelns und beeinflussen somit uneingeschränkt das zukünftige Angebotsportfolio von Volkswagen Nutzfahrzeuge.

Jörn Hasenfuß, Fabian Galbarz

Kapitel 62. Eine Alternative im öffentlichen Warennahverkehr: elektronische Lastenräder und Hub-Lösungen

Eine lebenswerte Stadt ist nicht zuletzt dann nachhaltig, wenn sie die Nutzungsansprüche unterschiedlicher Interessengruppen an Verkehrsmittel erfüllen kann. Dies setzt eine Infrastruktur voraus, in der alte und neue Verkehrsformen eine Verbindung eingehen und in welcher die Bevölkerungsgruppen und Wirtschaftsbetriebe in ihrer Diversität gleichermaßen profitieren können. Insbesondere innerstädtische Transportwege und -möglichkeiten sollten als Gesamtheit unter dem Begriff „Öffentlicher Warennahverkehr“ neu gedacht werden. Nehmen die politischen Entscheidungsträger die Klimaschutzziele ernst, sind in diesem Bereich deutliche Reduzierungen notwendig. Und wenn sie über die Sicherung geeigneter Rahmenbedingungen hinaus Chancengleichheit im Verkehrssektor schaffen, haben Mobilitätsoptionen wie elektronische Lastenräder im Verbund mit innovativen Hub-Lösungen eine vielversprechende Zukunft.

Hartwig Bippus

Abgasnachbehandlung

Zunächst werden die wichtigsten Abgasbestandteile vorgestellt und deren Entstehung erläutert. Im Detail werden anschließend die innermotorischen Maßnahmen diskutiert, die ergriffen werden können, um die Abgasrohemissionen des Motors zu reduzieren. Diese Maßnahmen werden außerdem im Hinblick auf ihr Reduktionspotenzial gegenüber den aus der Verbrennung resultierenden Geräuschemissionen und dem spezifischen Kraftstoffverbrauch eines Dieselmotors bewertet.Nach einer einleitenden Beschreibung des Begriffs Abgasnachbehandlung wird der aktuelle Aufbau von Abgasnachbehandlungssystemen für Dieselmotoranwendungen in Pkw, leichten und schweren Nutzfahrzeuganwendungen sowie mobilen Arbeitsmaschinen ausführlich erläutert.Abgasnachbehandlungssysteme sind, je nach Anforderung an die Emissionsminderung, aus Systemen zur Eindosierung von Hilfsstoffen (wässrige Harnstofflösung, Kraftstoff), Partikelfilter und verschiedenen Katalysatoren (Diesel-Oxidations-Katalysator, SCR- und NSC-Katalysator) aufgebaut. Die in Verwendung befindlichen Einzelkomponenten werden charakterisiert und hinsichtlich ihrer Funktion und Auslegungsmerkmale beschrieben. Detailliert wird anschließend auf Auslegung, Einsatzrandbedingungen, Wechselwirkung zwischen motorischen Betriebsparametern und den einzelnen Abgasnachbehandlungskomponenten untereinander sowie die Systemintegration eingegangen.

Dr.-Ing. Sebastian Fischer, Dr.-Ing. Michael Krüger, Dr.-Ing. Ulrich Projahn, Dr.-Ing. Hartmut Lüders, Dipl.-Ing. Florian Dittrich

Emissionsgesetzgebung

Der Ausstoß von Schadstoffen, Treibhausgasen sowie der Kraftstoffverbrauch von Pkw- und Nutzfahrzeug-Dieselmotoren sind gesetzlich limitiert, wobei Regelungen und Standards kontinuierlich angepasst werden. Weltweit gelten vor allem die Gesetzgebungen aus Europa, USA und Japan, die auch von vielen weiteren Ländern, direkt oder in modifizierter Form, übernommen werden. Zur Ermittlung des Schadstoffausstoßes sind definierte Prüfzyklen vorgeschrieben, die auf dem Fahrzeug- bzw. Motorprüfstand zu ermitteln sind. Ergänzend dazu sind auch gesetzlich Vorgaben im realen Straßenverkehr einzuhalten, die mit Hilfe portabler Messgeräte direkt im Fahrzeug gemessen werden. Die Emissionsgesetzgebung in den Triademärkten, die zugehörigen Testzyklen und Rahmenbedingungen werden im Detail beschrieben. Abschließend werden noch die Regelungen zu Kraftstoffverbrauch und Treibhausgasemission aufgezeigt. Im nachfolgenden Abschnitt werden dann die Abgasmessung auf dem Fahrzeugprüfstand, auf der Straße und Aufbau sowie Funktionsweise der zur Messung eingesetzten Messtechnik ausführlich behandelt.

Dr.-Ing. Sebastian Fischer, Dipl.-Ing. Bernd Hinner, Dipl.-Ing. Michael Bender, Dr.-Ing. Markus Willimowski

Kraftstoffversorgung und Kraftstoffe

Die Kraftstoffversorgung hat die Aufgabe, den benötigten Kraftstoff vom Tank in definierter Menge, einem vorgegebenen Druck und unter allen statischen und dynamischen Betriebsbedingungen zur Hochdruckpumpe zu fördern, die bei allen Dieseleinspritzsystemen die Schnittstelle zwischen Nieder- und Hochdruckkreislaufs bildet. Der Niederdruckkreislauf beinhaltet als wesentliche Komponenten Kraftstoffbehälter, Niederdruck-Kraftstoffleitungen, Förderpumpe und Kraftstofffilter und kann je nach verwendetem Einspritzsystem, Motorvariante und Systemanforderungen stark unterschiedlich ausgeführt sein. Anhand der Darstellung eines umfassenden Fördersystems werden die Struktur und die prinzipielle Funktionsweise beschrieben, bevor auf den Aufbau und die Funktion der Einzelkomponenten detailliert eingegangen wird.Dem Thema Kraftstoff ist ein eigener Abschnitt gewidmet. Zusammensetzung, Eigenschaften und Normen von Dieselkraftstoffen für Fahrzeug- und Schiffsanwendungen werden erläutert. Biogene Kraftstoffkomponenten, rein paraffinische Kraftstoffe und Additive werden dabei ebenso abgedeckt wie Methan, Dimethyl- und Oxymethylenether sowie allgemein die Option, synthetische Kraftstoffe herzustellen.

Dr.-Ing. Michael Großmann, Dipl.-Ing. Stefan Kieferle, Dr.-Ing. Ulrich Projahn, Dipl.-Math. Verena Bellmann, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Markus Gemmeke, Dr.-Ing. Alexander von Stockhausen, Dr. rer. nat. Jörg Ullmann

Verbrennungsluftführung bei Dieselmotoren

Für die Verbrennung von Kraftstoffen in Verbrennungskraftmaschinen wird Verbrennungsluft benötigt. Diese muss vor dem Eintritt in den Brennraum aufbereitet werden, wobei die Strömungsverluste und die Erwärmung der Luft beim Durchströmen der Verbrennungsluftführung möglichst gering zu halten sind. Der dazu notwendige Aufbau der Funktionsgruppe „Verbrennungsluftführung“ mit seinen möglichen Komponenten wird detailliert dargestellt und beschrieben. In den nachfolgenden Abschnitten wird dann auf die einzelnen Komponenten ausführlich eingegangen. Einen breiten Raum nehmen dabei die Aspekte Aufladung, Ladeluftkühlung und Abgasrückführung ein. Die Aufladung ermöglicht es, den Luftmassenstrom durch den Motor zu vergrößern, womit mehr Kraftstoff verbrannt und damit mehr Energie umgesetzt werden kann. Durch die Ladeluftkühlung wird die Luftdichte und damit des Sauerstoffangebot der Verbrennungsluft erhöht. Bei aufgeladenen Dieselmotoren verbessert die Ladeluftkühlung außerdem die Rohemission des Abgases. Die Abgasrückführung ist eine sehr wirksame Maßnahme zur innermotorischen Absenkung der NOX-Stickoxidemissionen beim Dieselmotor. Möglich sind die interne Rückführung des Abgases über geänderte Steuerzeiten und externe Rückführung. Bei Letzterer wird das Abgas aus dem Abgastrakt entnommen und gekühlt oder ungekühlt der Verbrennungsluft beigemischt.

Prof. Dr.-Ing. Martin Freitag, Dr.-Ing. Michael Durst

Gemischbildung und Dieseleinspritzung

Der Dieselmotor ist ein Selbstzündungsmotor mit innerer Gemischbildung. Daher ist für eine effiziente und schadstoffarme Verbrennung die physikalisch-chemische Aufbereitung des Luft-Kraftstoffgemischs von zentraler Bedeutung. Die optimale Zerstäubung des Kraftstoffs sowie seine zeitlich und örtlich exakte Zumessung sind, neben der Luftbewegung im Brennraum, dafür entscheidend. Der dazu erforderliche Einspritzdruck, die exakte Mengendosierung und die gewünschte Strahlausbreitung mit schnellem Strahlzerfall und Bildung sehr feiner Tröpfchen muss durch das Einspritzsystem bereitgestellt werden. Nach Erläuterung der Zusammenhänge von Zerstäubung und Verbrennung werden die wesentlichen Einspritzparameter der dieselmotorischen Verbrennung dargestellt und deren Wirkung detailliert beleuchtet.Abgeleitet von den Grundfunktionen eines Dieseleinspritzsystems werden im nachfolgenden Abschnitt die verschiedenen Einspritzsystembauarten schematisch dargestellt und erörtert.Aufgrund ihrer großen Flexibilität haben sich zwischenzeitlich Speichereinspritzsysteme in allen Motoranwendungen durchgesetzt. Neben den bei Nutzfahrzeugen noch in Verwendung befindlichen magnetventilgesteuerten Einzelpumpensystemen wird daher schwerpunktmäßig auf die Common-Rail-Systeme eingegangen. Aufbau und Funktion des Gesamtsystems sowie dessen Steuerung und Regelung werden ausführlich aufgezeigt und beschrieben. Die Besonderheiten für Einspritzsysteme für Großdieselanwendungen werden, einschließlich des Betriebs mit Schweröl, ebenfalls behandelt.

Dr.-Ing. Sebastian Fischer, Dr.-Ing. Ulrich Projahn, Dipl.-Ing. Werner Pape, Dr. techn. Christoph Kendlbacher, Dipl.-Ing. Matthias Hickl, Dipl.-Phys. Thomas Becker, Dr.-Ing. Christian Seibel, Dipl.-Ing. Martin Bernhaupt

Hochdruckkomponenten des Common-Rail-Systems für Pkw- und Nfz-Dieselmotoren

Nach Aufschlüsselung der verschiedenen Bosch-Common-Rail-Systeme im Hinblick auf Druck, Anwendung und Bauart von Injektor und Hochdruckpumpe erfolgt eine detaillierte Beschreibung von Aufbau und Funktion der jeweiligen Hochdruckkomponente.Die Injektoren sorgen für die zeit- und mengengerechte Dosierung der eingespritzten Kraftstoffmenge. Nach Darstellung der verschiedenen Bauarten werden Grundfunktion und Ansteuerung von Injektoren mit Magnetventil, mit und ohne Druckübersetzer sowie Piezo-Aktuator ausführlich beschrieben.Über die Hochdruckpumpe wird dem System die benötigte Kraftstoffmenge auf dem betriebspunktabhängig gewünschten Druckniveau bereitgestellt. Nach der detaillierten Beschreibung der Grundfunktion einer Hochdruckpumpe, deren Kopplung an den Motor und die Realisierung einer bedarfsgerechten Mengensteuerung wird auf den Aufbau und die Funktion der verschiedenen Pumpenbauarten für Pkw- und Nfz-Anwendungen eingegangen.Der Kraftstoffspeicher (Rail) dient dazu, den Kraftstoff bei hohem Druck zu speichern, die Injektoren mit der nötigen Kraftstoffmenge zu versorgen und Druckschwankungen infolge Befüllung und Entnahme zu dämpfen. Aufbau und Funktion von Rail, Druckregel- und Druckbegrenzungsventil werden ausführlich dargestellt und erläutert.An Einspritzsysteme für Großdieselmotoren werden besondere Anforderungen gestellt. Nach deren Darstellung werden die, auf dieser Basis entwickelten, Systemkomponenten des modularen Common-Rail-Systems in Aufbau und Funktion umfassend veranschaulicht und beschrieben. Neben den üblichen Common-Rail-Komponenten, wie Injektor und Hochdruckpumpe, werden auch Bauelemente für den Betrieb mit Schweröl behandelt.Die Geometrie und die fertigungstechnische Präzision der Einspritzdüse sind maßgeblich für Sprayausbildung und Gemischaufbereitung und damit für Verbrennungseffizienz und -qualität verantwortlich. Aufbau, Düsenbauarten und deren Auslegung sowie Weiterentwicklungen werden ausführlich dargestellt. Abschließend werden noch Düsenhalter und Hochdruckverbindung erläutert.

Dipl.-Ing. Christoffer Uhr, Dr.-Ing. Dietmar Zeh, Dipl.-Ing. Andreas Rettich, Dr. techn. Helmut Sommariva, Dr.-Ing. Ulrich Projahn, Dipl.-Ing. Uwe Gordon, Dipl.-Ing. Gerd Lösch, Dipl.-Ing. Michael Stengele, Dipl.-Ing. Tomáš Kománek, Dipl.-Ing. Helmut Gießauf, Dipl.-Ing. Peter Haider, Dr. techn. Christoph Kendlbacher, Dipl.-Ing. Johannes Schnedt, B.Sc. MBA Adil Okumuşoğlu, Dipl.-Ing. Herbert Lederhilger, Dipl.-Ing. Mario Stasjuk

Diagnose

Die Komplexität der Einspritz- und Steuerungssysteme im Verbrennungsmotor stellt hohe Anforderungen an das Diagnosekonzept. Man unterscheidet dabei zwischen „On-Bord Diagnose“ (OBD) und „Werkstattdiagnose“. Die On-board-Diagnose wird seitens des Gesetzgebers gefordert und dient der Überwachung von emissionsrelevanten Komponenten und Systemen im Fahrbetrieb. Die nach Fahrzeugart und Ländern unterschiedlichen technischen Anforderungen werden dargestellt und hierzu beispielhaft Lösungen erläutert. Basis der Werkstattdiagnose ist die geführte Fehlersuche. Der Einsatz verschiedener On-Board- und Off-Board-Prüfmethoden und Prüfgeräten ermöglicht eine rasche Identifizierung des zu tauschenden Teils in der Werkstatt wodurch eine schnelle und sichere Reparatur des Fahrzeugs im Fehlerfall gewährleistet wird. Die zur Verfügung stehenden Elemente werden dargestellt und an Hand von Beispiellösungen illustriert.

Theodor Breiter, Dr. rer. nat. Walter Lehle, Dr. rer. nat. Hauke Wendt, Dipl.-Ing. Martin Pasta, Ella Diener

Konventionelle Einspritzsysteme

Unter dem Begriff konventionelle Einspritzsysteme werden alle Einspritzsysteme zusammengefasst, für die in der Erstausrüstung kein Bedarf mehr besteht. Hintergrund sind die für alle Motoranwendungen weltweit verschärften gesetzlichen Rahmenbedingungen hinsichtlich Abgasemission und Verbrauch, zu deren Erfüllung das Einspritzsystem zusätzliche Freiheitsgrade (frei wählbarer Einspritzdruck und Spritzbeginn, Mehrfacheinspritzung, geringe Spritzabstände, Kleinstmengen) gewährleisten muss. Diese lassen sich technisch mit Reihen- und Verteilereinspritzpumpen sowie mechanischen Einzelpumpensysteme und dem Unit-Injector-System für Pkw-Anwendungen nicht mehr realisieren. Aufbau und Funktion der genannten Einspritzsysteme werden daher in komprimierter Form wiedergegeben.

Dipl.-Ing. Karl-Heinz Dietsche

Geschichte des Dieselmotors

Bereits im Jahr 1863 unternahm der Franzose Etienne Lenoir eine Versuchsfahrt mit einem Fahrzeug, das von einer von ihm entwickelten Gasmaschine angetrieben wurde. Dieser Antrieb erwies sich aber als untauglich für den Einbau und Antrieb von Fahrzeugen. Erst mit Nikolaus August Ottos Viertaktmotor mit Magnetzündung war der Betrieb mit flüssigem Kraftstoff und somit der mobile Einsatz möglich. Der Wirkungsgrad dieser Motoren war allerdings gering. Die Leistung des Rudolf Diesel bestand darin, einen Motor mit vergleichsweise sehr viel höherem Wirkungsgrad theoretisch zu entwickeln und seine Idee bis zur Serienreife zu verfolgen.

Konrad Reif

Elektronische Steuerung und Regelung

Die elektronische Dieselregelung setzt sich aus dem Motorsteuergerät sowie den zugehörigen Sensoren und Stellgliedern zusammen. Für einen bestmöglichen Motorbetrieb werden über das Steuergerät zahlreiche Betriebsparameter mit Sensoren erfasst und daraus mittels komplexer Algorithmen Signalverläufen zur Ansteuerung der Aktoren erzeugt. Nach Beschreibung von Arbeitsweise, Fahrzeugarchitektur und der Systemblöcke wird im Detail die momentengeführte Einspritzregelung behandelt. Gegenstand der nachfolgenden Betrachtungen sind die λ-Regelung für Dieselmotoren sowie die Regelung und Ansteuerung von Aktoren. Abschließend wird noch auf die Kommunikation mit Steuergeräten anderer Fahrzeugsysteme eingegangen.Die eng tolerierten Anforderungen an Einspritzgenauigkeit und Spritzabstände lassen sich über die Produktlebensdauer wirtschaftlich nur durch den Einsatz geeigneter Steuer- und Regelalgorithmen gewährleisten. Die darauf basierenden Zumessfunktionen nutzen gezielt das spezifische Verhalten der Einspritzhydraulik und verwenden zur präzisen Mengenzumessung Signale bestehender Sensoren als Hilfsgrößen oder auch modellbasierte Ansätze. Die wichtigsten Zumessfunktionen werden vorgestellt, Aufbau und Funktion ausführlich beschrieben.Nach einer allgemeinen Definition der Aufgabe „Applikation“ wird die prinzipielle Vorgehensweise bei Steuerungs- und Regelungsaufgaben beschrieben. Moderne, auf physikalischen Modellen basierende Regelungsverfahren werden im Anschluss erläutert. Die erforderlichen Applikationswerkzeuge und Prüfstände werden vorgestellt und moderne, auf statistischen Modellen basierende, Versuchsmethoden betrachtet. Zum Abschluss wird der Ablauf eines typischen Applikationsprojektes skizziert.Mit der Digitaltechnik ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Steuerung und Regelung elektronischer Systeme im Kraftfahrzeug. Eine zentrale Funktion nimmt dabei das Motorsteuergerät ein, an das hohe Anforderungen bezüglich Funktionalität, Qualität und Lebensdauer, auch unter teilweise extremen Einsatzbedingungen, gestellt werden. Die dazu notwendige Hard- und Softwarearchitektur, die zugehörigen Bauelemente sowie die Aufbau- und Verbindungstechnik werden detailliert beschrieben. Abschließend wird noch auf die Themen funktionale Sicherheit und Tuningschutz eingegangen.

Dipl.-Ing Klaus Schwarze, Dr.-Ing. Claus Hinrichsen, Dr.-Ing. Oliver Fein, Dipl.-Ing. Kilian Bucher, Dr.-Ing. Ulrich Projahn, Dr.-Ing. Johannes Schaller, Dr. phil. Carola Eckstein

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

Zielgruppenorientierte Kundenansprache anhand digitalen Marketings in der deutschen Automobilbranche

Dieser Beitrag beleuchtet die Besonderheiten des digitalen Marketings in der deutschen Automobilindustrie. Dabei wird ein wesentlicher Bezug zu derzeitigen Entwicklungen sowie dem Trend der Digitalisierung in dieser Branche hergestellt. Dieser Trend wird vorrangig im Zusammenhang mit der speziell zu betrachtenden Zielgruppensegmentierung in der Automobilbranche diskutiert, um Rückschlüsse auf die Wirkung des digitalen Marketings ziehen zu können. Zudem werden anhand verschiedener Kundengruppen Praxisbeispiele des digitalen Automobilmarketings aufgezeigt, die dem Leser die Möglichkeit geben, den Status quo des digitalen Marketings in der Automobilbranche zu überblicken. Es werden Handlungsoptionen im Rahmen dieses branchenspezifischen Digitalmarketings abgeleitet und es wird ein Ausblick auf die Entwicklung des digitalen Marketings in der deutschen Automobilindustrie aufgezeigt.

Fabian Degen, Tim Charly Schmacke, Meike Terstiege

Internationale, europäische und nationale Klimapolitik

Der globale, durch den Menschen verursachte Klimawandel ist eine Bedrohung für Wohlstand, Frieden und nachhaltige Entwicklung. Er beeinflusst immer stärker das Leben in allen Ländern der Erde, also auch der Österreicherinnen und Österreicher. Auf internationaler Ebene wurde daher schon 1992 eine Rahmenkonvention unter dem Dach der Vereinten Nationen ins Leben gerufen, deren Ziel die wirksame Bekämpfung des Klimawandels ist. Im Rahmen diese Konvention wurde 1997 das Kyoto-Protokoll und 2015 das Pariser Übereinkommen beschlossen. Das Pariser Übereinkommen legt das Ziel fest, die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter 2 °C zu begrenzen. Dafür wird ein rascher globaler Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energie als unerlässlich angesehen. Die Europäische Union ist Vorreiter im internationalen Klimaprozess und hat sich zum Ziel gesetzt, ihren Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen bis 2030 um 40 % zu senken. Bis Mitte des Jahrhunderts soll ein weitgehender Verzicht auf die Nutzung fossiler Energie gelingen. Österreich hat mit der #mission2030 Mitte 2018 eine ambitionierte Klima- und Energiestrategie beschlossen, die der Startschuss für eine echte Energiewende in Richtung eines hocheffizienten, vernetzten, auf erneuerbaren Energien basierenden Energiesystems ist.

Jürgen Schneider

5. Optimierung des Speichereinsatzes im Supersystem

Dieses Kapitel erörtert Möglichkeiten der effizienteren Nutzung von Schwungradspeichern durch Anpassung der Speicherumgebung – oder des Supersystems (entsprechend der in Kap. 4 , Abb. 4.2 vorgestellte Systemhierarchie) – an gegebene Speichereigenschaften.

Armin Buchroithner

2. Komplexität, Bedeutung und Gesamtsystemabhängigkeit der Fahrzeugbetriebsstrategie

Besonders seit der Etablierung genormter Testzyklen, wie z. B. des New European Driving Cycle (NEDC), herrscht landläufig die Meinung, dass die Verantwortung einer Verbrauchsreduktion der Fahrzeuge in erster Linie bei den Fahrzeugentwicklern liegt, und daher eine rein technische Frage sei. Eine Optimierung der Verbrennungskraftmaschine (VKM), Leichtbau und ein „smartes“ Energiemanagement können zweifellos zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs beitragen, aber oftmals bergen äußere Einflüsse, wie die Wahl des Fahrzeuges an sich und dessen Einsatzprofil ein erheblich größeres Potenzial. Da in manchen Fällen eine exakte Quantifizierung und Ermittlung des wichtigsten Einflussparameters nicht möglich ist, gilt es fortan das Fahrzeug als ganzheitliches, systemabhängiges Optimierungsproblem zu betrachten. Dies bedeutet gleichermaßen, dass all jene Parteien, welche das Supersystem des Fahrzeuges gestalten, in einen interdisziplinären Prozess involviert sind und Verantwortung für dessen gemeinsame Entwicklung übernehmen müssen. Abb. 2.1 zeigt die Wechselwirkung zwischen Hybridfahrzeug, Subsystem (bestehend aus den wesentlichen technischen Komponenten des Fahrzeuges) und Supersystem, welches jene äußeren Einflüsse beschreibt, die auf Fahrzeugtopologie, Betriebsstrategie und letzten Endes Energieverbrauch Einfluss haben. Auf das eigentliche Subsystem des Speichers bzw. die verschiedenen Hierarchieebenen der Systembetrachtung wird in Kap. 4 eingegangen.

Armin Buchroithner

3. Supersystem eines mobilen Schwungradspeichers

Das Supersystem des Flywheel Energy Storage Systems (FESS) umfasst all jene Aspekte und Komponenten, welche sich außerhalb des Energiespeichers befinden, jedoch in direkter oder indirekter Wechselwirkung mit dem Schwungrad stehen. Diese hierarchisch übergeordneten Komponenten oder Einflussgrößen können in sich wieder ein eigenes System bilden und werden in einer holistischen Betrachtung auch oftmals sinnvoller Weise zu einer eigenen Einheit zusammengefasst. So werden in manchen Fällen alle relevanten Komponenten des Fahrzeuges zum Supersystem „Fahrzeug und Fahrzeugtopologie“ zusammengefasst, um für die relevante Betrachtung entsprechende Systemgrenzen zu setzen.

Armin Buchroithner
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