Zukünftige Fahrzeugtechnologien im Open Region Lab (ZuFOR)

 

ZuForLogo Mit dem Vorhaben "Zukünftige Fahrzeugtechnologien im Open Region Lab – ZuFOR" verfolgt die Ostfalia zwei strategische Ziele: Zum Einen sollen die bedeutenden Forschungsfelder Intelligente Systeme für Energie und Mobilität und Fahrzeugbau, Kunststoffe und Materialwissenschaften durch drei technische Forschungsthemen aus der Fachrichtung "zukünftige Fahrzeugtechnologien" weiter gestärkt werden. Zweites Ziel ist der Aufbau einer nachhaltigen und strategischen Struktur mit Laborcharakter: das Open Region Lab (ORL). Als Wissensknotenpunkt wird das ORL sowohl regionale, gesellschaftsrelevante als auch fachliche Impulse aufgreifen.

 

Das Projekt:

  • Förderung: Niedersächsisches Vorab 
    (Ausschreibung "Fachhochschulforschung als Motor regionaler Entwicklung")
  • Laufzeit: 01.10.2016 - 30.09.2020
  • Fördervolumen: ~ 1,4 Mio. €
  • Nachwuchsförderung: kooperative Promotionen in Teilprojekten
  • Projektleitung: Prof. Dr. Gert Bikker
  • Projektkoordination: Gabriele Stiller
  • Gefördert durch:

                            Logo_Volkswagenstiftung        NMWK

                                                                                                                        

 

Die Teilprojekte

In den technischen Teilprojekten des Vorhabens sollen aktuelle Forschungsfragestellungen der Fahrzeugtechnologie im Bereich Leichtbau, Digitalisierung des Fahrzeugs und integrale Sicherheitssysteme anwendungsorientiert untersucht werden. Darüber hinaus soll in einem integrativen Querschnittsprojekt die Implementierung offener Netzwerkstrukturen in regionale Innovationssysteme betrachtet werden. Vier Professoren/innen aus den Fakultäten Maschinenbau, Fahrzeugtechnik und Verkehr-Sport-Tourismus-Medien forschen mit Unternehmen, Organisationen und regionalen Akteuren in folgenden Teilprojekten:

 

Integratives Querschnittsprojekt:

Projekt: Netzwerkstrukturen

Implementierung offener Netzwerkstrukturen in regionale Innovationssysteme durch Labs

Der gesellschaftliche und technologische Wandel erfordert eine Anpassung des Innovationsparadigmas. Im Sinne der Open Innovation können externe Ressourcen (Zivilgesellschaft, Fachfremde etc.) zielführend in den Innovationsprozess integriert werden. Labs bieten eine offene Plattform, in denen Formate und iterative Abläufe ein „out-of-the-box-thinking“ gewährleisten. In diesem Umfeld wird der Austausch von Wissen, Ideen und Informationen begünstigt und schafft interdisziplinäre Netzwerkstrukturen. Aufgrund ihrer starken Eingebundenheit in die regionale Wirtschaft eignen sich speziell Hochschulen als Verbindungspunkte im Bereich von Forschung und Entwicklung. Hochschul-Labs nehmen daher in regionalen Innovationssystemen eine erweiterte Form als Inkubator im Wissens- und Technologietransfer ein.

 

Fahrzeugtechnologie

 

Zielsetzung

Das Forschungsziel dieses integrativen Querschnittsprojektes ist es festzustellen, inwieweit die Einrichtung des Open Region Lab (ORL) das regionale Innovationssystem ergänzt und die Innovationskraft im Bereich der Fahrzeugtechnologien erweitert. In der Region Braunschweig gibt es eine Vielzahl von Transferstellen (Coopetiton). Ein interdisziplinäres Lab kann durch die offene Struktur einen neuen Innovationsansatz bilden. Ferner werden die technischen Teilprojekte innerhalb des Gesamtprojektes vernetzt und gesellschaftliche Fragestellungen beantwortet. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von neuen Innovationsmethoden (Open Innovation), die die synthetische Wissensbasis des Fahrzeugbaus erweitert und neue Denkprozesse generiert. Die Akzeptanz des ORL wird gestärkt und soll für weitere Hochschulprojekte verstetigt werden.

  • Labor: Vernetzung der beteiligten KMUs der Region und anderen Akteuren mit der Hochschule
  • Interdisziplinäre Forschung der Ostfalia stärken
  • Organisation und Koordination des Open Region Labs und Wissenstransfer: enge Zusammenarbeit mit dem Wissens- und Technologietransfer
  • Regionale Innovationssysteme identifizieren
  • Formate und Methoden für den Wissensaustausch anwenden/ Veranstaltungen durchführen
  • Netzwerkaktivitäten analysieren
  • Stärkung der Innovationskultur der Region

 

Kontakt

Prof. Dr. Andreas Jain, Tel: 05341 875-52120

Dipl.-Geogr. Torben Quickert, Tel: 05341 875-52430 

 

Technische Teilprojekte:

Projekt: Range Extender

Intelligente Elektrofahrzeuge mit Range Extender in Verkehrssystemen mit Fahrzeug 4.0

Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß von Kfz lassen sich durch Optimierung von Verbrennungsmotor und Antriebsstrang kaum weiter senken. Andererseits können emissionsarme Elektrofahrzeuge als Alternative momentan keine hinreichend hohen Reichweiten erzielen, sodass die Kundenakzeptanz fehlt. Durch den Einsatz eines Range Extenders (RE), welcher elektrische Energie aus Energieträgern wie Benzin oder Wasserstoff zur Verfügung stellt, kann die Reichweite deutlich erhöht und somit die breite Marktdurchdringung beschleunigt werden.

 

Verkehrsszenario

Konzept eines Elektrofahrzeugs mit Brennstoffzelle als Range Extender

 

Zielsetzung

Ziel ist die Konzeption intelligenter Elektrofahrzeuge mit RE, die innovative Technologien zur Energiebedarfsoptimierung und Reichweitenerhöhung in sich vereinen. Hierzu wird ein flexibel skalierbares, elektronisches Fahrzeugmanagement als globale Regelinstanz mit unterlagerten Systemen für Fahrwerks- und prädiktives Energiemanagement für unterschiedliche RE entwickelt. Darüber hinaus wird eine sichere Datenkommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturen zur Vernetzung in cyberphysischen Verkehrssystemen entworfen.

  • Konzeption von autonomen, prädiktiven und energieoptimal fahrenden Hybridfahrzeugen mit intelligenten elektronischen Fahrzeugsystemen
  • innovative Technologie zur Optimierung des Energiebedarfs, der Schadstoffminimierung und der Reichweitenerhöhung
  • funktionsgetriebenes Fahrzeugkonzept mit hoher Anwendungsorientierung
  • Digitalisierung und Vernetzung dieser intelligenten Fahrzeuge in Cyber-Physischen-Verkehrssystemen

  Elektrofahrzeug

Untereinander und mit der Umwelt vernetzter Elektrofahrzeuge

 

Publikationen

  • Scherler, S.; Liu-Henke, X.: Holistic design of an electric vehicle with range extender in connected traffic systems, 13th IEEE International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Monte Carlo, Monaco, April 10 - 12, 2018. (tbp)
  • Scherler, S.; Liu-Henke, X.: Gesamtkonzept des Forschungsprojektes iREX 4.0. Workshop der ASIM/GI-Fachgruppen, Heilbronn, Germany, March 8 - 9, 2018. (tbp)
  • Liu-Henke, X.; Bikker, G.; Pramme, F.; Scherler, S.: Das autonome Fahrzeug 4.0, StandPUNKT automotive, Ausgabe 2017/2018, S. 22 - 24, Wolfsburg, 2017
  • Scherler, S.; Liu-Henke, X.: A n Electric Energy Management with decentralized Energy Assistance Functions for Battery Electric Vehicles, 7th International Symposium on Energy (Energy7), Manchester, England, August 13 - 17, 2017
  • Scherler, S.; Liu-Henke, X.: Predictive energy management for a range extended vehicle, IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Chicago, IL, USA, June 22 - 24, 2017
  • Liu-Henke, S.; Scherler, S.; Göllner, M.: System Architecture of a full active Autonomous Electric Vehicle, IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC), Chicago, IL, USA, June 22 - 24, 2017
  • Liu-Henke, X.; Scherler, S.; Jacobitz, S.: Verification oriented development of a scalable battery management system for lithium-ion batteries, 12 th IEEE International Conference on Ecological Vehicles and Renewable Energies (EVER), Monaco, April 11 - 13, 2017
  • Scherler, S.; Liu-Henke, X. : Leistungsverteilung in Elektrofahrzeugen mit Range Extender, ASIM/GI STS/GMMS Workshop 2017, Ulm, Germany, March 09 - 10, 2017
  • Fritsch, M.; Scherler, S.; Liu-Henke, X. : Prädiktives Energiemanagement für Elektrofahrzeuge, ASIM/GI STS/GMMS Workshop 2017, Ulm, Germany, March 09 - 10, 2017

 

Partner

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Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Xiaobo Liu-Henke, Tel: 05331 939-45110

Sören Scherler, M.Eng, Tel.: 05331 939-45450

 

 

Projekt: Sicherheitssysteme

Entwicklung von schaltbaren, integralen Sicherheitssystemen

Die Reduktion der Anzahl der Verkehrsunfallopfer in Verbindung mit dem sich verdichtenden Verkehr und der zunehmenden Urbanisierung ist in Europa ein Thema besonderer gesellschaftlicher Relevanz. Die EU hat sich mit „Vision Zero“ das Ziel gesetzt, die Anzahl der Verkehrstoten innerhalb von 10 Jahren (bis 2020) zu halbieren. Dieses Ziel scheint aufgrund der aktuellen Zahl der Verkehrsopfer nicht erreichbar, sodass neue Systeme insbesondere für den Individualverkehr und den straßengebundenen Güterverkehr erforderlich sind, um nicht zuletzt die angestrebte Halbierung der Verkehrstoten zu erreichen. Eine zentrale Rolle wird hierbei neben den Fahrerassistenzsystemen, der Vernetzung sowie automatisierter Fahrfunktionen den integralen Sicherheitssystemen zukommen, welche die aktive und passive Sicherheit kombinieren, sodass insbesondere die unmittelbare Vorunfallphase stärker genutzt wird.

 

Seitencrashkonstellation

Seitencrashkonstellation im Simulationstool PC-Crash 

 

Zielsetzung

Ziel ist die Entwicklung von integralen, schaltbaren Sicherheitssystemen, welche den Insassenschutz steigern. In weiteren Betrachtungen sollen durch den Forschungsfortschritt zukünftige Anwendungsfälle und Sicherheitselemente für innovative Fahrzeugkonzepte erarbeitet und deren Umsetzung bewertet werden.

  • Entwicklung von integralen, schaltbaren Sicherheitssystemen zur Steigerung des Insassenschutzes
  • Erarbeiten zukünftiger Anwendungsfälle und Sicherheitselemente für innovative Fahrzeugkonzepte
  • Definition von Auslegungsfällen
  • Ermittlung und Bewertung des Sicherheitspotenzials
  • Entwicklung neuartiger Systeme
  • Bewertung der Umsetzung

 

Partner

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Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Harald Bachem, Tel.: 05361 8922-21240

Prof. Dr. Bernd Lichte, Tel.: 05361-8922-21520

 

Projekt: Leichtbau

Leichte Kunststoffstrukturen im Automobilbau

Zu etwa einem Drittel wird der Energiebedarf eines Automobils durch seine Masse bestimmt. Innovative Leichtbaumaterialien mit einer geschlossenen Hülle und einem geschäumten Kern, siehe unten, können bei gleichem Gewicht höhere Biegekräfte aufnehmen als kompakte Bauteile. Diese Eigenschaft resultiert aus der signifikanten Steigerung des Trägheitsmoments, dessen Produkt mit dem E-Modul des Werkstoffes die Biegesteifigkeit ergibt.

 

Schleusenzyklus

Schleusensystem

 

Zielsetzung

Eine innovative Verfahrenstechnik zur Herstellung von thermoplastischem Integralschaum beinhaltet die Druckbeaufschlagung der gesamten Plastifiziereinheit mittels Stickstoff. Die Beschickung der Spritzgießmaschine mit Kunststoff wurde bisher nur unter hohen Druckverlusten realisiert. Eine verlustfreie Lösung wurde an der Ostfalia gemeinsam mit der VW AG patentiert. Diese Lösung soll zum Einschleusen von Thermoplastgranulat in eine Spritzgießmaschine genutzt werden. Durch das wiederholte Verfahren der Kolben gemäß der Verfahr-Schritte a) bis d), siehe oben, wird Schüttgut vom Atmosphärendruck p1 zum höheren Druckniveau p2 geschleust (p1<< p2). Im Rahmen des Projektes sollen die Möglichkeiten des Einsatzes von thermoplastischen Integralschäumen für den automobilen Leichtbau aufgezeigt werden.

 

Dichtegradient
Dichtegradient

 

 

Funktionsweise einer Kolbenschleuse: YouTube-Video von Aleeddine Metsahel (Studierender der Fahrzeugtechnik, Wolfsburg)

 

Partner

                    tpk logo               volkswagen-logo

 

Kontakt

Prof. Dr. Achim Schmiemann, Tel: 05361 8922-22120

Sylvia Ott-Welke, Dipl.-Ing. (FH)., Tel. 05361 8922-22490 

 

Projekt: Redox-Flow Batterie

Polymermembran für die Vanadium basierte Redox-Flow Batterie

Die Speicherung elektrischer Energie in sekundären Batterien wird seit vielen Jahren erfolgreich zur Verwendung portabler Geräte, wie Notebooks oder Telefone umgesetzt. Für die Zwischenspeicherung von Windenergie werden entsprechend große Energiespeicher, z.B. elektrochemische Speicher, benötigt.

 

VRFB_Schema

Funktion der Membran in einer Vanadium basierten Redox‐Flow Batterie

 

Die räumliche Trennung der Anode von der Kathode ist in der elektrochemischen Zelle ein wichtiger Bestandteil des Zellenaufbaus, wobei oft Polymerseparatoren zum Einsatz kommen, die mit dem Elektrolyten keine nennenswerten Wechselwirkungen eingehen. Membrane, welche mit dem Elektrolyten wechselwirken, können durch gezielten Aufbau den Innenwidersand einer Zelle verbessern und so die Effizienz und die Leistung beeinflussen. Redox-Flow Batterien ermöglichen als stationäre elektrochemische Energiespeicher die Zwischenspeicherung fluktuierender Energien, um sie beispielsweise an Elektrotankstellen als elektrischen Strom wieder abzugeben.

 

selektive Membran_Schema

Schematische Darstellung selektiver Polymermembranen

 

Zielsetzung

Der Aufbau neuer selektiver Polymermembranen für die Vanadium basierte Redox-Flow Batterie wird angegangen, wobei es den Einfluss ihrer chemischen Zusammensetzung und ihres strukturierten Aufbaus auf die Batterieperformance zu untersuchen gilt. Dazu werden chemische Modifikationen an kommerziellen Polymeren vorgenommen, um sie anschließend zu Membranen zu verarbeiten. Die neuen Membranmaterialien werden in Messzellen hinsichtlich der Durchlässigkeit für Vanadiumkationen und des elektrischen Widerstandes untersucht. In Redox-Flow Batterien wird getestet, welchen Einfluss die Membranen auf die Energieeffizienz nehmen und in welchem Maße die Leistung einer Zelle beeinflusst wird.

 

Kontakt

Prof. Dr. Achim Schmiemann, Tel: 05361-8922 22120

Dipl.-Ing. Dennis Düerkop, Tel: 05361-8922 22480

 

  

Mitteilungen ZuFOR

18.10.17

Autonomes Fahren – Wenn Autos fahren lernen

Die Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften ist in Forschung und Lehre stark anwendungsorientiert ausgerichtet. Zukunftsträchtige Forschungsschwerpunkte wie Elektromobilität und Digitalisierung sowie Vernetzung von Fahrzeugen, mit dem Ziel der energetisch nachhaltigen, autonomen Fahrt, werden an der Hochschule interdisziplinär erforscht.

30.03.17

Forschungsprojekt: Zukünftige Fahrzeugtechnologien im Open Region Lab – ZuFOR

Was haben Range-Extender, schaltbare Sicherheitssysteme, leichte Kunststoffstrukturen und ein regionalwissenschaftliches Labor gemeinsam? Sie alle sind Forschungsgegenstände des ZuFOR-Projekts der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften und stehen für innovative Aspekte der Weiterentwicklung von Fahrzeugtechnologien.

01.03.17

Warum uns der Wissenstransfer so wichtig ist

Sowohl im Strategiekonzept als auch in der Transferstrategie der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften sind die Ziele im Bereich Forschung und Entwicklung und die Ziele des Wissens- ...

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