For­schung

For­schung im FG Fahr­zeug­sys­te­me - Über­sicht

Der Anteil der Elektrik und Elektronik im Kraftfahrzeug wächst überproportional. Immer mehr bisher rein mechanische Aktuatoren werden durch Mechatroniken ersetzt und völlig neue Funktionen, z.B. im Infotainment oder bei den Fahrerassistenzsystemen, kommen hinzu. Die wesentliche Änderung jedoch, fast schon ein Paradigmenwechsel, ist die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstranges in hybrider bis zu rein elektrischer Form. Dies führt zu neuen Möglichkeiten der Mobilität, aber auch zu neuen Aufgabenstellungen sowohl auf Komponenten- wie auch Systemebene. » weiter

Ska­lie­rungs­ef­fek­te durch mo­du­la­re An­triebs­ar­chi­tek­tu­ren für Nutz­fahr­zeu­ge (BM­VI-Ver­bund­pro­jekt Sa­le-e-Dri­ve))

Der Anteil elektrischer NFZs hat sich z.B. im Jahr 2018 gegenüber 2017 fast verdoppelt, ist aber zum größten Teil der Klasse kleiner 3,5 Tonnen zuzuordnen. Die Klasse 3,5 bis 7 Tonnen basiert derzeit noch fast ausschließlich auf Verbrennungsmotoren. Ein wesentlicher Grund hierfür ist das fehlende Angebot, insbesondere auch von deutschen Automobilherstellern, von technisch geeigneten Fahrzeugen. Hürden sind technisch die nutzfahrzeugspezifischen hohen Anforderungsprofile, wirtschaftlich die vergleichsweise geringen Stückzahlen und damit verbunden, große Entwicklungsaufwendungen mit dem zeitlichen Problem der rechtzeitigen Markteinführung. Der Ansatz in diesem Forschungsprojekt ist, den Einsatz bestehender E-Maschinen, z.B. aus dem PKW-Sektor, für leichte LKWs zu ermöglichen.
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E-Mo­bi­li­ty-LAB Hes­sen (EF­RE-Ver­bund­pro­jekt E-LAB)

Das Projekt zielt auf den Aufbau eines diversifizierten und intelligenten Ladeinfrastruktursystems für Elektrofahrzeuge zur Sicherstellung des operativen Ladens einer Fahrzeugflotte, die durch eine sehr hohe Dichte an Elektrofahrzeugen neuester Generation gekennzeichnet ist. Dadurch kann eine Mobilitätssituation abgebildet werden, wie sie etwa im Jahre 2035 existieren wird. Wechselwirkungen zwischen einer diversifizierten Ladeinfrastruktur, weiterentwickelten Elektrofahrzeugen und intelligentem Lademanagement können in der Praxis so frühzeitig erfasst, analysiert und optimiert werden.
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Neu­ar­ti­ge se­ri­en­fle­xi­ble Wi­ckel­ver­fah­ren für die wirt­schaft­li­che au­to­ma­ti­sier­te Fer­ti­gung von hoch per­for­man­ten elek­tri­schen Ma­schi­nen (BMBF – NeW­wire)

Aufgrund der begrenzten Energieressourcen und des global wachsenden Individualverkehrs werden neue energieeffiziente und wirtschaftliche Antriebskonzepte benötigt. Derzeit bieten elektrische Antriebe aufgrund des hohen Wirkungsgrads genau diese technischen Eigenschaften. Um die Vorteile nutzen zu können, muss der Elektromotor für seinen Anwendungsfall optimal ausgelegt werden. Heutige Elektromotoren für Traktionsantriebe müssen bis an ihre Leistungs- und Materialgrenze optimiert werden und ein breites Feld an Anforderungen erfüllen.

Ziel des Forschungsprojekts NeWwire ist die Entwicklung und Auslegung eines neuartigen Wickelverfahrens zur automatisierten Fertigung von Elektromotoren im Hochleistungsbereich für den automobilen Einsatz.
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Ver­fah­rens­op­ti­mie­rung zur Stei­ge­rung der En­er­gie­ef­fi­zi­enz von Elek­tro­an­trie­ben (BM­Wi Ver­faS)

Die begrenzte Reichweite elektrischer Fahrzeuge sowie die erheblichen Herstellungskosten von Batterien fordern ein effizientes Haushalten mit der gespeicherten Energie im Fahrzeug.
Im Rahmen des Verbundprojektes VerfaS, Verfahrensoptimierung zur Steigerung der Energieeffizienz von Elektroantrieben, werden Methodiken entwickelt, die zur Wirkungsgradsteigerung des elektrischen Antriebsstranges beitragen.
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For­schung für ei­ne prä­dik­ti­ve Dia­gno­se von elek­tri­schen Ma­schi­nen in Fahr­zeug­an­trie­ben (BM­Wi Prä­DEM)

Ziel des Kooperationsprojektes „Forschung für eine prädiktive Diagnose von elektrischen Maschinen in Fahrzeugantrieben“ ist die Erforschung einer wissenschaftlichen methodischen Basis für die frühzeitige Erkennung von Fehlermodi der elektrischen Maschine im Gesamtsystem Fahrzeug.
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Ent­wick­lung und Op­ti­mie­rung von Bord­netz­ar­chi­tek­tu­ren mit der Be­rück­sich­ti­gung der Hoch­leis­tungs­ver­brau­cher

Im Schwerpunkt Energiebordnetz wird das Forschungsprojekt Entwicklung und Optimierung der Bordnetzarchitekturen mit der Berücksichtigung der Hochleistungsverbraucher durchgeführt.
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Un­ter­su­chung des ther­mi­schen Ver­hal­tens von elek­tri­schen Fahr­zeug­bord­net­zen

Im Rahmen des Projektes wird das thermische Verhalten von elektrischen Fahrzeugbordnetzen untersucht. Hierzu wird eine neue Messmethode entwickelt, welche es ermöglicht die realen Leiter- und Isolationstemperaturen der Leitungen im elektrischen Fahrzeugbordnetz zu ermitteln.
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Kon­takt­un­ter­su­chun­gen

Durch Kontaktfehler in Gleichstromkreisen kann es zum Verlassen des erlaubten Betriebsbereichs (z.B. Überhitzung) der betroffenen Komponenten  (Leitungen, Stecker etc.) oder ihrer Umgebung bis hin zur Lichtbogen-Bildung kommen, die neben einem Funktionsausfall hohe Schäden an der Kontaktstelle verursachen kann. Je nach Fehlergrad kann es dabei bis zur Entwicklung eines Schwelbrandes oder sogar zu einem offenen Feuer kommen.
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Mo­del­lie­rung elek­tri­scher Kon­takt­wi­der­stän­de an Me­tall-Kunst­stoff-Grenz­flä­chen (DFG-Ver­bund­pro­jekt)

Ein wichtiger Aspekt für die Nutzung elektrisch leitfähig modifizierter Kunststoffe ist deren Kontaktierung. Neben Verfahren, die nachträglich eine Kontaktierung herstellen (z.B. Aufklemmen oder Einschmelzen von Kontakten) bestehen auch zahlreiche prozessintegrierte Methoden. Hervorzuheben ist hier sicher das Spritzgießen, aber auch die Einbindung über andere gängige Urform-, Umform- und Fügeverfahren ist denkbar.

Ziel des Vorhabens ist es, ein Modell zur Beschreibung des elektrischen Kontaktwiderstandes an der Grenzfläche zwischen elektrisch leitfähig modifizierten Kunststoffen und metallischen Kon­takten, in Abhängigkeit der Parameter des Grenzflächenübergangs sowie der Kunststoffrandschichten, zu entwickeln, dieses zu quantifizieren und im Rahmen von realitätsnahen Fertigungs­prozessen zu valideren.
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AI ba­sed Mo­ni­to­ring and Ex­pe­ri­men­tal Eva­lua­ti­on (BMBF Ver­bund­pro­jekt AI­MEE)

Moderne Prüfstände für die experimentelle Validierung liefern extrem große, meist zeitbasierte und in der Regel heterogene Datenmengen, deren Verarbeitung und vor allem deren Auswertung mit konventionellen wissensbasierten Methoden allumfassend kaum oder, aufgrund der Größe und Komplexität, gar nicht möglich sind. Im Besonderen noch nicht bekannte Zusammenhänge und Fehlermodelle entziehen sich so der Analyse. Für den Einsatz von KI-Methoden, z. B. aus dem Bereich des Deep Learning, bietet sich hier eine außerordentlich interessante, noch wenig erforschte und vor allem zukunftsrelevante Anwendung.
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Bord­netz-To­po­lo­gie, -Sta­bi­li­sie­rung und - Kom­mu­ni­ka­ti­on für zu­künf­ti­ge Fahr­zeug­an­for­de­run­gen bis hin zum au­to­ma­ti­sier­ten Fah­ren (BM­Wi ToS­Ka)

Ziel des Verbundvorhabens ist es, neue Bordnetzkonzepte für künftige automatisierte Fahrzeuge zu entwerfen und zu demonstrieren, die die Zuverlässigkeit der Energie- und Signalverteilung sicherstellen.
Für die sichere Energieversorgung sieht das Konzept ein prädiktives Leistungsmanagement vor, welches die neuen autonomen Fahrfunktionen für die Voraussage der zu erwartenden Leistungsanforderungen nutzt. Auf diese Weise werden sicherheitskritische Zustände antizipiert und über vorzeitig eingeleitete Maßnahmen kompensiert.
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To­po­lo­gi­sche Op­ti­mie­rung für ei­nen en­er­gie­ef­fi­zi­en­ten Fahr­zeug­an­trieb bei ver­bes­ser­ter Ma­gnet­ma­te­ri­al­nut­zung (BM­Wi TOP­MA­GNET)

Bislang kommen bei der Entwicklung neuer elektrischer Antriebe in der Regel standardisierte Magnetgeometrien zum Einsatz. Die Anordnung der Magnete erfolgt in bestimmten, bekannten Mustern wie beispielsweise einem Stapelaufbau oder einer Magnet-V-Anordnung. Die Auslegung basiert damit auf erfahrungsbasierten intuitiven Mustern. Um alle Anforderungen an Performance, Effizienz, Akustik und mechanischer Festigkeit zu erfüllen sind aufwändige Iterationsschleifen notwendig, wobei in den bislang bekannten Anordnungen das Magnetmaterial nicht homogen ausgenutzt wird.
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Elek­tro­mo­bi­li­täts­kon­zept mit teil­au­to­no­men Fahr­zeu­gen (BMBF E2V/11)

Teilautonome Elektrofahrzeuge für umwelt- und tourismusfreundliche Mobilität

Mit dem Elektrofahrzeug im Park unterwegs sein, teilautonom zum gewünschten Ziel gebracht werden und dabei aktuelle Informationen erhalten: Das ist Ziel eines vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekts an der Universität Kassel.
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Er­for­schen von Test- und Mess­me­tho­di­ken für die Va­li­die­rung von Kfz-Bord­net­zen

Im Rahmen des Projektes wird ein Prüfstand für Kfz-Bordnetze aufgebaut, der eine Untersuchung der elektrischen Energie- und Signalverteilung erlaubt. Innerhalb des Prüfstandes werden alle Aktoren und Sensoren außerhalb ihrer ursprünglichen Umgebung durch einen Echtzeitrechner angesteuert.
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Me­tho­de zur Ge­ne­rie­rung und Op­ti­mie­rung der Bord­netz­ar­chi­tek­tur von Fahr­zeu­gen

Die Architektur von Bordnetzen in Fahrzeugen entsteht heute weitgehend evolutionär, in dem neue oder weiterentwickelte Fahrzeug-Elektrik/Elektronik-Systeme in das Aufbaukonzept, Fertigungskonzept und Logistikkonzept vorhandener Bordnetzarchitekturen aus Vorgänger- Fahrzeugen integriert werden. Die heutigen Randbedingungen für die Entwicklung von Bordnetzarchitekturen erfordern neue Methoden bei der Entwicklung von Bordnetzarchitekturen, die Bordnetz und Elektrik/Elektronik als eine Einheit betrachten und somit den Weg zu einem globalen Optimum der Elektrik-Architektur im Gegensatz zu den heutigen Methoden öffnen.
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