Das Projekt "Teilvorhaben: Bremswiderstand als elektrothermische Energiesenke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Continental Automotive GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes RaBBiT, insbesondere in diesem Teilprojekt, soll eine elektrothermischen Energiesenke konzeptioniert und entwickelt werden. Diese soll in der Lage sein, zu jeder Zeit und in jeder Betriebssituation, die in den Radnabenantrieben entstehende Bremsenergie in thermische Energie zu wandeln. Es ist geplant hierfür einen flüssigkeitsgekühlten Bremswiderstand einzusetzen. Die Energiesenke soll in das Thermomanagement des Fahrzeugs eingebunden werden. Dies bietet die Möglichkeit der elektrothermischen Rekuperation sprich direktes Nutzen der Bremsenergie zum Heizen. Ein weiteres wichtiges Ziel im Teilprojekt 'Alternative, elektrothermische Energiesenke' ist die Substitution des PTC Heizers durch den Bremswiderstand bei Elektrofahrzeugen. Dabei soll der Bremswiderstand neben der Aufnahme der Bremsenergie auch in der Lage sein die für den Innenraum benötigte Heizenergie zur Verfügung zu stellen. Zu Projektbeginn werden die Anforderungen, aus der Gesamtfahrzeugsicht, an die Energiesenke definiert. Es sollen dann mögliche physikalische Prinzipien für die Erfüllung dieser Anforderungen untersucht werden. Im Laufe des Projektes wird eine Simulationsumgebung aufgebaut mit der ein optimaler Bremswiderstand für das Versuchsfahrzeug entwickelt und ausgelegt wird. Die Ergebnisse aus der Simulation dienen als Input für den prototypischen Aufbau der Energiesenke. Diese besteht zu einen aus dem Bremswiderstand und zum anderen aus der dazugehörigen Ansteuerelektronik. Die Entwicklung dieser beiden Komponenten erfolgt parallel und mit Hilfe der Simulation soll bereits früh die Machbarkeit der Energiesenke sichergestellt werden. Nach dem erfolgreichen Testen der Energiesenke auf dem Systemprüfstand wird diese in das Versuchsfahrzeug eingebaut und erprobt. Anhand von Fahrzeugmessungen soll zum einen die Funktionszuverlässigkeit der Komponenten nachgewiesen werden und zum anderen sollen auch die Vorteile im Energieverbrauch aufgezeigt werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Einsatz der Formspulen in der elektrischen Maschine & Fertigungstechnologie zur umformtechnischen Herstellung der Formspulen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Elektrische Maschinen (IEM) und Lehrstuhl für Elektromagnetische Energiewandlung durchgeführt. Zielsetzung von FlexiCoil ist die Entwicklung und Erforschung eines großserientauglichen und wirtschaftlichen Herstellungsprozesses für umformtechnisch hergestellte Formspulen mit variabler Geometrie für den Einsatz in elektrischen Maschinen. Ziele der RWTH Aachen sind das Verständnis und die Prozessgrenzen der neuen Technologie, das Verständnis der elektrischen Isolierung, die Auswirkungen auf die Auslegung elektrischer Maschinen, die Entwicklung des Umformwerkzeugs und die Fertigung erster Formspulen, der Ausbau der Kompetenzen hinsichtlich der Weiterentwicklung von Laborversuchen hin zu industrialisierten Prozessen und die Vernetzung von Elektrotechnik und Umformtechnik. Durch das IBF wird mit der Fa. Breuckmann, eine Werkzeugtechnologie entwickelt und aufgebaut, mit welcher geformte Spulen im Großserienformat wirtschaftlich hergestellt werden können. Am Beispiel eines repräsentativen Technologieträgers in Form eines Radnabenantriebs der Fa. Schaeffler, wird bei gleichbleibender Nutquerschnittsfläche die Füllung mit Leitermaterial maximiert. Dazu wird durch das IEM das Potential der neuen Technologie bewertet, indem der Radnabenantrieb mit der neuen Spulentechnologie und eine Referenzmaschine zunächst simulativ verglichen werden. Dabei werden parasitäre Effekte und verschiedene Ausprägungen der Technologie, wie Verluste, Wirkungsgrad oder Skin- und Proximity-Effekt, modellgestützt herausgestellt. Für die Spulen, wird am IEM zusammen mit den Partnern und der Fa. Elantas ein Verfahren für die Isolierung entwickelt. Es werden prozesstechnische Fragestellungen gelöst, wie das Isolationsmaterial auf die Spulen aufgebracht werden kann. Die Spule inklusive Isolierung wird mit Hilfe von beschleunigten Alterungsversuchen untersucht. Zum Abschluss des Projekts werden die Technologieträger aufgebaut und die simulativen Ergebnisse mit Messungen am IEM evaluiert. Die Bewertung der Serienfähigkeit wird mit einer Wirtschaftlichkeitsanalyse von IBF und IEM vorgenommen.
Das Projekt "Effizienzsteigerung und Umweltentlastung am selbstfahrenden Exakt-Feldhäcksler durch Optimierung des Fahrantriebes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Maschinenfabrik Bernard Krone GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Silagekurzgutkette ist das bedeutendste Verfahren für die Ernte von Grüngut. Der Feldhäcksler ist hierin die Schlüsselmaschine, die eine termingerechte und zügige Ernte unter bestmöglicher Umgehung des Wetterrisikos verfolgt. Nach dem Häcksel- und Aufbereitungsprozess ist der Fahrantrieb der energieaufwändigste Antriebsstrang. Dieser muss für eine möglichst hohe Verfahrensleistung stufenlos ausgeführt und in die Radnaben integriert sein, da der Gutfluss in der Maschine, im Hinblick auf eine bestmögliche Häckselqualität, höchste Priorität genießt. Durch eine Umstellung der bisher hydrostatisch im geschlossenen System angetriebenen Hinterachse auf eine elektrische Antriebsarchitektur werden Verbesserungen im Bereich Wirkungsgrad und damit auch Umweltbelastung erwartet. Durch elektrische Radnabenantriebe können selbstfahrende Arbeitsmaschinen mit verbesserten Wirkungsgraden betrieben werden. Dieser Vorteil wirkt sich vor allem im Teillastbereich aus. Limitierend stehen diesem Vorteil die Punkte Bauraumanspruch und Leistungsgewicht gegenüber, welche sich bei hydrostatischen Antrieben deutlich günstiger verhalten. Erste Feldeinsätze unterstreichen aber trotzdem das Potential, das elektrische Antriebe durch ihre Eigenschaften in der Landtechnik besitzen. Vor einer Serieneinführung sind aber noch weitere Untersuchungen erforderlich, die zusätzlichen Aspekte, wie beispielsweise Langzeitzuverlässigkeit und saisonaler Betrieb der Maschinen untersuchen und bewerten.
Das Projekt "Teilvorhaben: modulare Absicherung, IT Sicherheitsarchitektur, Bewegungsregelung und sicheres Anhalten, AUTOelfe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Fahrzeugtechnik durchgeführt. Konzeption und Umsetzung der modularen Absicherung: Die Absicherung erfolgt nicht wie üblich in Abhängigkeit der Integrationsstufen von Komponenten und Systemen mit einem Schwerpunkt auf dem Gesamtsystem. Stattdessen wird das Gesamtsystem in Module eingeteilt, welche individuell abgesichert werden. Der Parameterraum der einzelnen Module wird dadurch übersichtlicher und der Aufwand für Gesamtsystemtests reduziert. Schlussendlich sollen Updates der Module oder dessen Austausch möglich sein, ohne dass eine Absicherung des Gesamtsystems notwendig wird. Anforderungs-, Fähigkeiten- und Szenarien-Kataloge zur Absicherung: Die Absicherung erfolgt anhand eines Sicherheitsnachweises, indem fahraufgabenspezifische Anforderungen einer Route mit den Fähigkeiten des automatisierten Fahrzeugs abgeglichen werden. Dabei werden mehrere Anforderungs- und Fähigkeitslevel unterschieden, die zu einer Kategorisierung des Streckennetzwerks beitragen. Je nach Level werden entsprechende Testszenarien entwickelt, die nach erfolgreichem Testen eine Freigabe der verschiedenen Streckenabschnitte gewährleisten. Die unterschiedlichen Anforderungslevel der Streckenabschnitte lassen zudem eine graduelle Absicherung zu, sodass eine frühzeitigere Freigabe erfolgen kann. Konzeption und Umsetzung einer IT-Sicherheitsarchitektur: Nach dem Grundsatz 'No Safety without Security' werden basierend auf einer Bedrohungsanalyse informationstechnische Maßnahmen zur Abwehr von Angriffen auf das Fahrzeug und zum Schutz der Privatsphäre der Insassen angewendet. Konzeption und Umsetzung der Fahrdynamikzustandsschätzung: Bestimmt den momentanen Ist-Zustand der Fahrzeugbewegung mit bestmöglicher Güte: Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung in drei Dimensionen, Orientierung (Roll-, Nick-, Gierwinkel) und deren Rate (u.a. Gierrate) sowie die Koordinatensystemsbezüge, woraus sich auch der Schwimmwinkel ableitet. Konzeption und Umsetzung der Fahrdynamik- und Trajektorienregelung: Die zu entwickelnde Fahrzeugplattform verfügt über elektrische Radnabenantriebe, die es erlauben, Lenkwinkel und Antriebsmomente an den vier Rädern unabhängig voneinander vorzugeben. In Kombination mit den hohen maximalen Lenkwinkeln von bis zu 90° ist es möglich, Gierwinkel, Kurswinkel und Geschwindigkeit des Fahrzeugs unabhängig voneinander einzuregeln und daher mit konventionellen Fahrzeugen nicht darstellbare Manöver zu realisieren. Im Rahmen des Projekts wird eine Regelungsarchitektur entwickelt, die die Vorteile der neuartigen Fahrzeugstruktur ausnutzt und die automatisierte Bewegung des Fahrzeugs unter Beachtung von Komfort- und Sicherheitsaspekten sicherstellt. Konzeption und Umsetzung der Funktion Sicheres Anhalten: Die Funktion 'Sicheres Anhalten' ist in der Lage, die hochautomatisierten Fahrzeugausprägungen des Projekts UNICARagil jederzeit in einen sicheren Zustand zu versetzen. Sie dient als Rückfallebene für den automatisierten Betrieb im Fall von Degradationen wesentl. Fahrzeugkomponenten. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teilvorhaben: Gesamtkonzept und Demonstrator Fahrzeug" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ford Forschungszentrum Aachen GmbH durchgeführt. Im Teilvorhaben 'Gesamtfahrzeug' sollen die fahrzeugrelevanten Anforderungen in Abstimmung mit den Möglichkeiten der Komponentenspezifikation festgelegt werden. Diese umfassen Anforderungen an die Karosserie, das Fahrwerk, den Antrieb, E/E Anforderungen und Gewichte. Mit erfolgter Integration der E/E Systeme und Kommunikationsschnittstellen, des angepassten Reibungsbremssystems und Radnabenantriebs in ein Demonstrator-Fahrzeug sollen kritisch-relevante Testfälle erprobt und evaluiert werden. Das Ford Teilvorhaben umfasst die Anforderungsentwicklung für das Gesamtkonzept, die Erarbeitung der FMEA und der GuR für das Gesamtsystem. Weiterhin umfasst der Arbeitsplan die Unterstützung der Entwicklung des Radnabenantriebs und der alternativen Energiesenke hinsichtlich der Abstimmung der Schnittstellen, der konstruktiven Gestaltung, der Definition der Betriebsstrategie und der Einbindung in den Versuchsträger. Ford übernimmt die Verantwortung für den Aufbau und Inbetriebnahme des Versuchsträgers sowie die Planung, Durchführung und Auswertung der umfangreichen Fahrzeugerprobung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Sicherheitskonzept und Steuergerät" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung durchgeführt. Das Teilvorhaben 'Fehlertoleranz und Funktionssicherheit' verfolgt das Ziel, das elektrische Antriebssystem so weiterzuentwickeln, dass es die Funktion der Betriebsbremse an der Hinterachse eines Elektrofahrzeugs übernehmen kann. Der Antrieb soll hierfür die von Gesetzgeber und Fahrzeugherstellern vorgegeben Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Funktionssicherheit und Leistungsanforderungen erfüllen. Im AP1 werden zunächst die Anforderungen ermittelt, die das elektrische Antriebssystem erfüllen muss, um als Betriebsbremse an der Hinterachse verwendet werden zu können. Es wird in Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern ein Gesamtsystemkonzept erarbeitet, für das eine Gefahren- und Risikoanalyse und eine FMEA durchgeführt werden. Basierend hierauf werden Sicherheitsziele für den Radnabenantrieb definiert. Im AP2 wird ein Sicherheitskonzept auf Basis einer fehlertoleranten elektrischen Maschine und eines entsprechenden Umrichters entwickelt und in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Schaeffler AG in einen Radnabenantrieb integriert. Für den Umrichter wird ein funktionssicheres Steuergerät aufgebaut und es wird eine zugehörige Software entwickelt, in die das entwickelte Sicherheitskonzept integriert wird. Abschließend werden im AP4 die Prototypen des fehlertoleranten und funktionssicheren Radnabenantriebs in einem Demonstratorfahrzeug integriert und im AP5 auf einem Prüfgelände erprobt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Leistungselektronik und Fehlerdiagnose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik durchgeführt. Elektrofahrzeuge mit Radnabenantrieb bieten die erstmalige Chance, vollständig ohne ein mechanisches Reibungsbremssystem auszukommen. Dies liegt darin begründet, dass sie die Ansteuerung des Einzelrads erlauben, was Voraussetzung für zulassungsrelevante Fahrdynamikregelsysteme wie ESP ist. Das Projektziel von RaBBiT ist daher die Entwicklung eines fehlertoleranten und funktional sicheren elektrischen Antriebsstranges inkl. alternativer Energiesenke, der den gesetzlichen Zulassungsbestimmungen und den strengen Anforderungen der Fahrzeughersteller genügt, die sich durch den Verzicht auf die mechanische Bremse an der Hinterachse ergeben und der gleichzeitig eine vollständige elektrische und thermische Nutzung der beim Bremsen anfallenden Energie ermöglicht. Im Rahmen dieses Teilvorhabens stehen die Entwicklung und der Aufbau einer fehlertoleranten und funktional sicheren Leistungselektronik und die Entwicklung und die Implementierung von softwarebasierten, sensorgestützten Fehlerdiagnose- und behandlungsverfahren im Vordergrund. Zum Erreichen der Projektziele werden die benötigten Einzelkomponenten entwickelt, aufgebaut und in ein Demonstratorfahrzeug integriert. Zunächst werden dazu in diesem Teilvorhaben die Anforderungen an die Leistungselektronik und an das Fehlerdiagnosesystem ermittelt. Die Konzepte und Algorithmen bzw. die Schaltungen und Bauteildimensionierungen dieser Komponenten werden anschließend mit Hilfe von Simulationsmodellen entwickelt und untersucht, um zu gewährleisten, dass die Komponenten den Anforderungen gerecht werden. Die Leistungselektronik wird vierfach prototypisch aufgebaut und das Fehlerdiagnosesystem in die Antriebsregelung implementiert. Die Komponenten werden zusammen mit den anderen Komponenten des Antriebssystems auf einem Prüfstand getestet. Abschließend werden die Komponenten im Demonstratorfahrzeug erprobt.
Das Projekt "Teilvorhaben: UNICARagil Testumgebung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IPG Automotive GmbH durchgeführt. Der Fokus des Teilvorhabens von IPG Automotive liegt auf der Bereitstellung und Konfiguration einer dafür geeigneten Testumgebung mithilfe der offene Integrations- und Testplattform CarMaker. Da sich dieses Projekt einem ganzheitlichen Entwicklungszyklus widmet, findet der Einsatz der Software sowohl in frühe Design Entscheidungen in MIL/SIL statt, auch entwicklungsbegleitend als SIL und HIL Plattform und ebenfalls in der Gesamtfahrzeug Bewertung und virtuelle Freigabe am Ende des Entwicklungsprozesses. Die Simulationsumgebung wird unter Berücksichtigung der aus dem Projektverlauf resultierenden Ergebnisse hinsichtlich Testfälle für den virtuellen Fahrversuch, virtuelle Prototypen und virtuelle Umgebungsmodelle konfiguriert. Funktionale Modellerweiterungen und Anbindungen an weiteren Tools sind berücksichtigt. Die Simulationsergebnisse stehen den Projektpartnern zur Verfügung und dienen zur Verifikation der Funktionen und zur Validierung der Systemanforderungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Fahrzeugintegration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ford Forschungszentrum Aachen GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projekts wird ein Elektrofahrzeugkonzept mit hochintegriertem Radnabenantriebssystem entwickelt. Das Antriebssystem integriert den Radnabenmotor mit mechanischer Bremse, Leistungselektronik und Regelintelligenz, so dass es sich für die Großserienproduktion in puncto Kosten und Zuverlässigkeit eignet. Der Projekterfolg wird durch die praktische Integration und Erprobung des Radnabenantriebs in den Hinterrädern zweier Fahrzeuge als Technologieträger demonstriert. Anhand der Technologieträger wird die Integration des Radnabenantriebssystems in die bestehende Fahrwerksarchitektur, die innovative Fahrdynamikregelung (durch intelligente Zentralansteuerung der Radantriebe und des Bremssystems) und die Umsetzung des zugehörigen funktionalen Sicherheitskonzepts nachgewiesen, evaluiert und im Fahrversuch erprobt. Das Ford Teilvorhaben umfasst die Erstellung des Anforderungskatalogs für den Radnabenantrieb aus Gesamtfahrzeugsicht, die Optimierung einer bestehenden Fahrwerksarchitektur für das spezifizierte Radnabenantriebssystem sowie den Aufbau von zwei Versuchsfahrzeugen als Technologieträger. Weiterhin umfasst der Arbeitsplan die Entwicklung und Bereitstellung einer intelligenten Zentralsteuerung der Radantriebe für die Fahrdynamikregelung sowie die Planung, Durchführung und Auswertung der umfangreichen Fahrzeugerprobung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Raddrehzahlregelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Continental Automotive GmbH durchgeführt. MEHREN zielt auf die Elektromobilität im urbanen und suburbanen Individualverkehr ab. MEHREN hat zum Ziel, Radnabenantriebe erstmals für den praktischen Einsatz in Kraftfahrzeugen nutzbar zu machen. Ziel des Continental PT Teilvorhabens ist die Entwicklung der Raddrehzahlregelung. Hauptaufgabe zur Erreichung des Ziels ist die Entwicklung der Fahrdynamikregelung/Motion Control mit Schwerpunkt auf den antriebsstrangseitigen Funktionen (Drehmomentaufteilung, Drehzahlfensterregelung, Rekuperationsstrategie) und deren Evaluierung. Als Ergebnis erwartet Continental Automotive GmbH die Beschreibung der praxisgeprüften funktionalen Architektur von Antriebs- und Bremssystemfunktionen für ein radnabenangetriebenes Fahrzeug, wobei die inverterintegrierte Drehzahlfensterregelung eine Verbesserung der Fahrdynamik und Rekuperation möglich macht. Die Verbesserungen werden mit Messergebnissen dokumentiert. Durch die Unterstützung bei der Anforderungsanalyse und funktionale Sicherheitsanalyse wird erforscht und dokumentiert, wie zukünftige radnabenmotorbasierte Antriebssysteme und deren Regelung spezifiziert und gebaut werden müssen, um die erzielte Sicherheit, Robustheit und Regelbarkeit in Serie sicherstellen zu können.
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