Bøger i Wissenschaftliche Reihe Fahrzeugtechnik Universitat Stuttgar serien

Die Motorbetriebstemperatur hat einen wesentlichen Einfluss auf die Brennraumwandtemperatur, auf das Brennverfahren und damit auch auf die Entstehung der Stickstoffmonoxidemissionen. Massimiliano Sosio veranschaulicht, wie die NO-Emissionsmodelle diesen Temperatureinfluss beachten müssen, um die instationären NO-Emissionen während hochdynamischer Lastwechsel korrekt darstellen zu können. Er führt dies mithilfe von Emissionsmessungen mit sehr schnellen Abgasemissionsmessgeräten am Motorprüfstand während instationärer Vorgänge an einem PKW-Dieselmotor durch. Diese Betrachtung ist von hohem Wert für die heutige Auslegung von Motorbetriebsstrategien im Hybridverbund: Daher werden auch Trade-Off-Performance vs. Rohemissionen und SOI vs. Rohemissionen dargestellt.¿Der Autor:Massimiliano Sosio ist Entwicklungsingenieur bei einem mittelständischen Automobilzulieferer. Er promovierte am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart.

Tobias Miunske stellt einen neuartigen Bewegungsalgorithmus vor, der sich zur Laufzeit adaptiv an verschiedenartige fahrdynamische Szenarien anpasst. Der vorgestellte Algorithmus wird durch eine flachheitsbasierte prädiktive Vorsteuerung erweitert und so in seiner Parametrierung optimal ausgereizt. Dadurch wird bezüglich der längsdynamischen Bewegungswahrnehmung dem Fahrer eine äußerst realitätsnahe Fahrsimulation bereitgestellt.Der Autor:Tobias Miunske hat am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart promoviert. Er ist im Bereich Motion Control für vollbewegliche Fahrsimulatoren tätig. Außerdem beschäftigt sich seine Forschungsthematik mit der Trajektoriengenerierung für das automatisierte Fahren und dessen Analyse am Stuttgarter Fahrsimulator.

Alexander Ahlert präsentiert ein erweitertes, modellbasiertes Regelungskonzept für einen Gesamtfahrzeug-Dynamikprüfstand. Dieser Prüfstand ermöglicht es erstmals, die Längs-, Quer- und Vertikaldynamik von Fahrzeugen unter Laborbedingungen ganzheitlich zu untersuchen. Der Autor befasst sich hierbei mit einer ausführlichen Analyse der Übereinstimmung zwischen der Fahrzeugdynamik auf dem Prüfstand und auf der Straße. Das im Rahmen der Arbeit entwickelte Regelungskonzept versetzt den Prüfstand theoretisch in die Lage, die Fahrzeugdynamik mit höchster Übereinstimmung zum dynamischen Verhalten auf der Straße zu analysieren.¿Der Autor:Alexander Ahlert war wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart im Bereich Fahrzeugtechnik und Fahrdynamik. Seine Forschungsschwerpunkte lagen auf der systemdynamischen Analyse und Regelung des Fahrzeugdynamikprüfstands sowie der Modellierung und Simulation der dazugehörigen Systeme. Derzeit ist er in der Automobilindustrie im Bereich der Software- und Funktionsentwicklung für Fahrerassistenzsysteme und hochautomatisiertes Fahren tätig.

Andreas Singer charakterisiert die fahrdynamisch relevanten Lenkungseigenschaften eines modernen Kraftfahrzeugs mit elektrischer Hilfskraftunterstützung im On-Center Handling. Dazu wird ein einfaches, lineares Einspurmodell um ein nicht lineares Zwei-Massen-Lenkungsmodell zu einem Gesamtfahrzeugmodell erweitert, das die relevanten Eigenschaften der Lenkungs- und Fahrzeugdynamik im On-Center Handling beschreibt. In einer Sensitivitätsanalyse werden die Auswirkungen der Variation ausgewählter Parameter des Gesamtfahrzeugmodells auf objektive Kennwerte aufgezeigt, die in der Literatur als relevant für die subjektive Beurteilung des Lenkgefühls im On-Center-Bereich identifiziert wurden.Der Autor:Andreas Singer arbeitete am Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS) sowie am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart am Lehrstuhl Kraftfahrwesen im Bereich Fahrzeugtechnik und Fahrdynamik. Er beschäftigte sich mit den Themen On-Center Handling sowie Fahrzeug- und Lenkungseigenschaften. Nach seiner Zeit am Institut wechselte er in die Industrie und arbeitet nun in der Entwicklung bei einem deutschen Automobilhersteller.

Kilian Dettlaff beschreibt die Entwicklung einer Methode zur Analyse und Bewertung aktiver Fahrwerksysteme. Das Verfahren liefert eine Unterstützung über den gesamten Produktentstehungsprozess. In der frühen Phase kommt eine analytische Betrachtungsweise zum Einsatz. Das Ergebnis ist ein erster Anhaltspunkt für die spätere Applikation und liefert das notwendige Systemverhalten. Die späte Phase verwendet numerische Sensitivitätsanalysen, um mit detaillierten Modellen die wesentlichen Einflüsse innerhalb der Wirkkette von aktiven Fahrwerksystemen aufzudecken. Die entwickelte Methode wird abschließend an einem Beispiel erläutert.Der Autor:Kilian Dettlaff war wissenschaftlicher Mitarbeiter am IVK der Universität Stuttgart. Er bearbeitete in Kooperation mit einem Industriepartner eine Methode zur Analyse und Bewertung aktiver Fahrwerksysteme. Aktuell ist er bei einem Automobilhersteller im Bereich hoch- und vollautomatisiertes Fahren tätig.

Jing Cheng untersucht simulativ den Magerbetrieb im P2-Hybridantriebsstrang. Dafür erstellt die Autorin ein Gesamtsystemmodell für genauere Simulationsergebnisse und entwickelt ein Verfahren zur Parametrisierung des Gesamtsystemmodells. Der Schwerpunkt ihrer Untersuchung liegt auf dem Verbrauchseinfluss. Eine regelbasierte und eine optimierte Hybridbetriebsstrategie (Equivalent Consumption Minimization Strategy, ECMS) werden in der Simulation eingesetzt. Die Autorin zeigt, dass sich der Optimierungsalgorithmus ECMS auch auf die Rohemissionen erweitern lässt.¿Die Autorin:Jing Cheng hat am Lehrstuhl für Fahrzeugantriebe des IVK an der Universität Stuttgart promoviert und ist aktuell Berechnungsingenieurin mit Schwerpunkt Gesamtsystemsimulation für die konventionellen und Hybridantriebsstränge bei einem deutschen Automobilkonzern.

Frank Brosi beschreibt eine Methode zur Ermittlung eines erweiterten Konformitätstests für Kommunikationssysteme. Die Methode unterteilt sich in eine systematische Analyse des Fehlerraums zur Bestimmung des Testumfangs und eine automatisierte Stimuli-Modellierung sowie die Generierung der Tests. Der Autor demonstriert die Praxistauglichkeit der Methode am Beispiel der Ladekommunikation nach ISO 15118 und validiert diese.Der Autor:Frank Brosi hat am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) an der Universität Stuttgart promoviert. Er ist als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am FKFS in Projekten zur Lade- und Kommunikationstechnik im Fahrzeug tätig.

Nick Trümmel greift aktuelle Herausforderungen im Bereich elektrischer Lenkantriebe, wie die Substitution von Hydraulik, die Realisierung und Absicherung von (teil-)automatisierten Fahrzuständen sowie die Hochintegration mechatronischer Systeme, auf und thematisiert drei Aspekte zur Steigerung ihrer Verlässlichkeit. Fahrversuche, eine Probandenstudie und analytische Methoden ermöglichen dem Autor die Definition einer zulässigen Degradation elektrischer Antriebe. Aus der Anforderungsanalyse leitet er eine fehlertolerierende Antriebsarchitektur ab und verifiziert diese mittels versuchs- und simulationsgestützter Fehlerbildanalysen. Den dritten Aspekt seiner Untersuchungen stellt die Auseinandersetzung mit geeigneten Betriebsstrategien für fehlerbehaftete Antriebe dar.Der Autor:Nick Trümmel hat am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart promoviert. Aktuell ist er als Produktlinienkoordinator in der Entwicklung von elektrischen Antrieben für Lenksysteme bei einem großen Automobilzulieferer tätig.

Michael Spitznagel beschreibt eine systematische, auf dem V-Modell basierende Vorgehensweise zur Erstellung eines validierten Simulationsmodells von einem Benzin-Direkteinspritzungssystem. Ein wichtiger Aspekt ist die messtechnische Untersuchung von Konfigurationen eines aktuellen BDE-Systems. Basierend auf einer Systemstrukturierung werden insgesamt elf Komponentenmodelle gezielt weiterentwickelt, wobei der Schwerpunkt auf dem Niederdruckbereich des Systems liegt. Es kann gezeigt werden, dass die Modellqualität im gesamten Bereich an für Ottomotoren relevanten Betriebspunkten signifikant verbessert wird. Die erstellten Modelle werden bei der Entwicklung neuer Systeme eingesetzt und ermöglichen eine zielgerichtete Auslegung im Sinne aller am Simultaneous Engineering beteiligten Disziplinen.Der Autor:Michael Spitznagel ist Entwicklungsingenieur bei einem großen deutschen Automobilzulieferer und promovierte am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart.

Nicolai Stegmaier arbeitet den Stand der Technik auf und fasst ihn systematisch und strukturiert zusammen. Anschließend leitet er verschiedene Modelle der Regelstrecke, die insbesondere das Prüflingsverhalten detailliert nachbilden, ab und validiert diese auf Grundlage des Vergleichs von Ergebnissen aus Simulationen mit denen aus Prüfstandsversuchen. Zur Verbesserung der Regelgüte der radseitigen Drehzahlregelungen ergänzt der Autor die bestehenden PI-Regelgesetze durch Erweiterungen mit vorsteuernder und störgrößenaufschaltender respektive entkoppelnder Wirkung. Sie zeichnen sich gegenüber bekannten Verfahren im Wesentlichen durch die detaillierte Berücksichtigung des Prüflingsverhaltens aus, wozu insbesondere sein dynamisches Übertragungsverhalten zählt. Abschließend wird die erzielbare Verbesserung der Regelgüte mithilfe von Simulationen sowie Prüfstandsversuchen quantifiziert und damit die Wirksamkeit der neuen regelungstechnischen Ansätze nachgewiesen.Der AutorNicolai Stegmaier promovierte am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart und ist dort Projektleiter des Antriebsstrangprüfstandes.

David Bauer befasst sich mit der Verlustanalyse und -berechnung sowie der resultierenden Schnittstelle zu thermischen Netzwerkmodellen bei permanentmagneterregten Synchronmaschinen, welche in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt werden. Die einzelnen Verlustarten untersucht der Autor hierbei hinsichtlich relevanter Verlusteffekte und analysiert die räumliche Verlustverteilung sowie das temperaturabhängige Verhalten der Verluste. Darauf aufbauend entwickelt er sowohl entsprechende Methoden zur Verlustübergabe an die thermische Domäne als auch Skalierungsvorschriften und -formeln zur Abbildung der Temperaturabhängigkeit.Der AutorDavid Bauer promovierte an der Universität Stuttgart und ist heute im Bereich der Auslegung elektrischer Maschinen für Elektro- und Hybridantriebe tätig.

Infolge der auftretenden Verlustleistungen in elektrischen Antriebsmaschinen erwärmen sich die Bauteile. Überschreiten die Bauteiltemperaturen gegebene Grenzwerte, ist eine irreversible Schädigung die Folge. Um die Antriebe zielgerichtet und effizient auslegen zu können, sind Berechnungsmodelle zur Vorausberechnung erforderlich. Stefan Oechslen untersucht die thermische Modellierung. Er stellt Methoden zur Modellierung der Wärmeleitfähigkeit der Wicklung und Wickelköpfe sowie zur Analyse des Diskretisierungseinflusses vor und leitet zusätzlich zu einem hochaufgelösten Modell auch ein schnellrechnendes Modell ab. Darüber hinaus wendet der Autor den vorgestellten Modellierungsprozess auf ein zukunftsweisendes Kühlkonzept an.Der Autor Stefan Oechslen arbeitet als Ingenieur in der Antriebsvorentwicklung bei einem deutschen Automobilhersteller im Bereich Triebstrang und Elektrifizierung. Er hat am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart am Lehrstuhl für Kraftfahrzeugmechatronik promoviert.

Alexander Link untersucht den Ventilationswiderstand von Pkw-Rädern. Im Fokus liegt die Entwicklung einer Messmethode zur Bestimmung dieses aerodynamischen Widerstands im 1:1-Windkanal für Gesamtfahrzeuge. Die Messmethode entwickelt der Autor basierend auf Voruntersuchungen im Modellwindkanal und Studien in einem 1:1-Windkanal mit 5-Band-System. Die Messmethode wird in weiteren 1:1-Windkanälen validiert. Der Autor untersucht in einer Sensitivitätsanalyse den Einfluss unterschiedlicher geometrischer Variationen auf den Ventilationswiderstand sowie auf den aerodynamischen Gesamtwiderstand.Der Autor Alexander Link wurde am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen am Lehrstuhl für Kraftfahrwesen im Bereich Fahrzeugaerodynamik und Thermomanagement promoviert. Er arbeitet als Entwicklungsingenieur bei einem deutschen Sportwagenhersteller im Bereich Aerodynamik.

Diese Arbeit präsentiert die Ergebnisse der Optimierung eines Fahrsimulators für die Nutzung in der querdynamischen Eigenschaftsbewertung. Einen Schwerpunkt bildet eine umfassende Analyse und Verbesserung der dynamischen Eigenschaften des gesamten Fahrsimulators. Daneben werden gezielt für die Anwendung in der querdynamischen Eigenschaftsbewertung neue Motion-Cueing-Algorithmen entwickelt. In einer Studie mit professionellen Testfahrern wird nachgewiesen, dass der verwendete Fahrsimulator ein geeignetes Werkzeug für die subjektive Querdynamikbeurteilung ist. Über den AutorWillibald Brems war wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart. In Kooperation mit einem deutschen Automobilhersteller hat er für seine Promotion an der Optimierung eines Fahrsimulators für die querdynamische Eigenschaftsbewertung gearbeitet. Nach seiner Promotion ist er aktuell als Softwareentwickler für selbstfahrende Fahrzeuge im urbanen Umfeld tätig.

Hannes Vollmer entwickelt und beschreibt quantitative Methoden zur Analyse der Benetzung von Pkw-Seitenscheiben auf Grundlage von optischen Verfahren. Zur automatisierten Detektion der Benetzung setzt er sowohl die Fluoreszenzmethode als auch die neu entwickelte Methode der opaken Schicht ein. Mit beiden Methoden wird die Benetzung der Pkw-Seitenscheiben zeitaufgelöst betrachtet. Der Autor stellt eine visuelle Darstellungsform vor, die in einem Bild die Informationen einer Bildfolge zeigt und so die transiente Charakteristik der Benetzung berücksichtigt. Damit kann er aufzeigen, dass die Benetzbarkeit von Oberflächen einen entscheidenden Einfluss auf die Sichtfreihaltung hat.Der AutorHannes Vollmer hat am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universität Stuttgart am Lehrstuhl für Kraftfahrwesen promoviert und arbeitet derzeit als Entwicklungsingenieur bei einem deutschen Automobilhersteller im Fachbereich Aerodynamik.

Kerstin Rensing beschäftigt sich mit der Bewertung und Verbesserung der Messqualität eines hydraulischen Messgeräts zur außermotorischen Bestimmung von Einspritzverlauf und -masse. Durch die Analyse der relevanten Einflussgrößen für die Einspritzverlaufsmessungen, wie Raildruck, Drehzahl, Gegendruck und Temperatur, konnte die Autorin die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse deutlich verbessern. Zusätzlich bewertet sie die Übertragbarkeit auf motorische Einspritzmengenmessungen, unter anderem durch die Ergebnisse einer Prüfmedienvariation und durch Messungen mit verschiedenen Gegenmedien.Die AutorinKerstin Rensing war als externe Doktorandin des IVK der Universität Stuttgart bei einem namhaften deutschen Automobilhersteller in der Forschung für Verbrennungsmotoren beschäftigt. Zurzeit ist sie dort als Entwicklungsingenieurin im Bereich Klimaregelungssoftware tätig.

Jens Neubeck stellt einen Ansatz zur Verbesserung von Verbrauchsprognosen vor. Auf Basis realer Fahrversuche entwickelt der Autor ein Reifenmodell, das eine realistische Prognose des thermischen Reifenverhaltens und der transienten Rollwiderstandsverläufe ermöglicht. Er integriert das Rollwiderstandsmodell in eine dynamische Gesamtfahrzeugsimulationsumgebung. So können unter Berücksichtigung der Umgebungs- und Fahrbahntemperaturen für individuelle oder repräsentative Fahr- und Strecken­profile sowie Beladungssituationen realistische Verbräuche im Güterfernverkehr prognostiziert werden.Der Autor Jens Neubeck ist Mitarbeiter des Forschungsinstituts für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart (FKFS). Er leitet den Bereich Fahrdynamik und Fahrzeugtechnik und betreut Forschungs- und Entwicklungsvorhaben sowohl für die Automobil- und Zulieferindustrie als auch für öffentliche Forschungsgeber. Seine wissenschaftlichen Schwerpunkte umfassen neben dem Thema Reifen und Energieeffizienz insbesondere Fahreigenschaften, Fahrdynamiksysteme sowie Fahrer-Fahrzeug-Interaktion. Er ist Dozent an zwei Universitäten.

Daniel Stoll untersucht anhand experimenteller und korrespondierender numerischer Methoden die Seitenwindempfindlichkeit von Fahrzeugen sowie den Einfluss der Windkanalumgebung auf die ermittelten instationären Kräfte und Momente. Er stellt einen Ansatz vor, den Windkanalstrahl mit Methoden der linearen zeitinvarianten Systemtheorie zu beschreiben. Dadurch kann er zeigen, dass das Strömungsfeld in einem Windkanal mit offener Messstrecke ein dynamisches Verhalten besitzt, welches sich unter Seitenwindanregung dem Verhalten des Fahrzeugs überlagert. Mit dem vorgestellten validierten Simulationsmodell und der numerischen Simulationsumgebung ohne Interferenzeffekte ist es erstmals möglich, das aerodynamische Übertragungsverhalten eines Fahrzeugs zu bestimmen. Die Arbeit leistet damit einen entscheidenden Beitrag zur zukünftigen Entwicklung der instationären aerodynamischen Fahrzeugeigenschaften.Der Autor Daniel Stoll arbeitet als Entwicklungsingenieur im Bereich Fahrzeugaerodynamik und Windkanalforschung am Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart.

Barbara Krausz stellt eine Methode vor, mit welcher der Reifegrad in der Fahrzeugentwicklung mittels Fehlerkategorisierung von Diagnoseinformationen gesteigert werden kann. Dazu ordnet sie gelöste Fehlerfälle bzw. Fehlerspeichereinträge zuvor definierten Ursachenkategorien zu. Die Kategorien wählt die Autorin hierbei so, dass eine Unterscheidung zwischen entwicklungsspezifischen und serienrelevanten Ursachen möglich ist. Sie trainiert einen geeigneten Klassifikator mit den gelösten Trainingsfällen und ordnet die Fälle anhand der Ähnlichkeit der Fehlerumgebungsdaten den entsprechenden Ursachenkategorien zu. Mit dieser Methode wird die Fehleranalyse in der Fahrzeugentwicklung beschleunigt und der Reifegrad der Diagnose bereits vor dem SOP (Start of Production) erhöht.Die AutorinBarbara Krausz ist bei einem großen deutschen Automobilhersteller als Entwicklungsingenieurin in der Powertrain-Entwicklung für PKW tätig. Sie promovierte am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart.

Thomas Rothermel stellt ein Assistenzsystem vor, das eine Längsführung von Elektrofahrzeugen unter Berücksichtigung von sicherheitsrelevanten Informationen aus dem Fahrzeugumfeld ermöglicht. Dabei optimiert das System eine vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeitstrajektorie hinsichtlich der Minimierung des Kollisionsrisikos mit Fußgängern. Durch eine variable Eingriffsintensität kann ein ideales Verhältnis zwischen Fahrerakzeptanz und Nutzen gefunden werden. Der Autor untersucht in einer repräsentativen Probandenstudie im Stuttgarter Fahrsimulator das Assistenzsystem in Bezug auf Fahrerakzeptanz und Nutzen.Der Autor Thomas Rothermel war bis 2017 am Lehrstuhl für Kraftfahrzeugmechatronik am IVK in Stuttgart tätig und promovierte dort. Seine wissenschaftlichen Schwerpunkte liegen in den Bereichen Fahrerassistenz, Trajektorienoptimierung, Fahrdynamikregelung und der virtuellen Systemvalidierung. Momentan ist er als Entwicklungsingenieur für Fahrerassistenzsysteme und automatisiertes Fahren in der Industrie tätig.