Smart Mobility & Building
Abgeschlossene Projekte
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Iris Mühlenbruch
Förderung: Land Nordrhein-Westfalen für Vernetzte Mobilität und Mobilitätsmanagement (FöRi-MM)
Laufzeit: 2021 – 2023
Das Projekt "Stadt Terrassen" konzentriert sich darauf, Straßenräume in soziale Treffpunkte, Spielbereiche für Kinder und Promenaden zu verwandeln. Diese Initiative, unterstützt durch das Kreditangebot für städtische Möbel des Zukunftsnetz Mobilität NRW, lädt Städte in Nordrhein-Westfalen dazu ein, Straßenräume bis zu 150 Metern temporär umzugestalten, insbesondere Flächen, die bisher als Parkplätze genutzt wurden. Das Projekt zielt darauf ab, die Aufenthaltsqualität und Grünflächen in den Straßen durch modulare Systeme zu verbessern. Die Bürger werden ermutigt, die Sitz- und Liegeelemente zu nutzen, um die Straßen zu beleben. Zusätzlich werden lokale Beteiligungsprozesse implementiert, um einen Dialog mit Anwohnern und Besuchern zu führen.
Die Fachhochschule Bochum ist für die Überwachung und Bewertung der temporären Nutzung der Stadt Terrassen verantwortlich. Verschiedene wissenschaftliche Methoden werden verwendet, um folgende Aspekte zu untersuchen:
Auswirkungen und Akzeptanz: Wie gut wird die städtische Möblierung von verschiedenen Nutzergruppen akzeptiert? Welche Auswirkungen hat die Nutzung der Stadt Terrassen? Formative Aspekte: Ist die städtische Möblierung praktisch, und welche Verbesserungen oder Erweiterungen können vorgenommen werden? Prozessbewertung: Identifizierung von Barrieren und Erfolgsfaktoren bei der Umsetzung sowie Entwicklung von Empfehlungen für zukünftige Projekte.
Weitere Informationen: Zukunftsnetz Mobilität NRW Website
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Semih Severengiz
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: März 2020- April 2021
Das Projekt BaaS-LEV ist Teil des Ruhrvalley-Verbunds, einem Zusammenschluss aus Unternehmen und Hochschulen im Ruhrgebiet, die das gemeinsame Ziel verfolgen, sichere und vertrauenswürdige Technologie für die Bereiche Mobilität und Energie zu schaffen. Dieses wird gefördert durch das BMBF im Rahmen des Förderprogramms “Starke Fachhochschulen – Impuls für die Region (FH-Impuls)”. Ziel des Projekts ist es, nachhaltige Konzepte für die Energieversorgung von Mikromobilitäts-Sharingdiensten zu erforschen, prototypisch zu entwickeln, anhand von Demonstratoren zu erproben und zu bewerten. Zu den untersuchten technischen Lösungen zählen innovative Batteriewechselstationen, die einen Batteriewechsel durch den Nutzer ermöglichen sowie Off-Grid Solarladestationen zur direkten erneuerbaren Energieversorgung der Fahrzeuge. Mit den untersuchten Konzepten soll das Projekt zu einer klimaverträglichen Verkehrswende beitragen. Zur Datenerhebung und zur anwendungsnahen Erprobung wird in Zusammenarbeit mit lokalen Partnern ein Pilotprojekt zum e-Scooter Sharing implementiert. Die Forschungsfragen behandeln Potenziale von Energieversorgungskonzepten zur Verminderung der Umweltwirkungen des Verkehrs, Möglichkeiten zur Integration erneuerbarer Energien für Mobilitätsanwendungen sowie soziale Aspekte der Nachhaltigkeit durch Akzeptanzforschung.
Im Anschluss an dieses explorative Projekt ist ein weiterführendes Vorhaben im Ruhrvalley-Verbund geplant. Ziel des weiterführenden Vorhabens ist, konkrete technische Lösungen für die smarte und nachhaltige Energieversorgung von LEV-Sharingdiensten als Battery-as-a-Service-Konzepte selbst zu entwickeln und umzusetzen. Diese Lösungen sollen sich insbesondere durch die die Entwicklung von Software- bzw. Blockchain-Lösungen zur Verknüpfung unterschiedlicher urbaner Mobilitäts- und Energiesysteme und die Abwicklung von Bezahl- und Nutzungsvorgängen sowie die ganzheitliche, iterative Optimierung hinsichtlich der Nachhaltigkeitsaspekte von vorhandenen Konzepten abheben.
Projekrleitung: Prof. Dr.-Ing. Dirk Eling
Fördermittelgeber: European Regional Development Fund (ERDF)
Laufzeit: 07/2020 – 03/2023
Kooperationspartner: Kreisverwaltung Recklinghausen, Institut für Baubetrieb und Baumanagement der Ruhr-Universität Bochum
Angesichts von Herausforderungen wie Wohnungsknappheit und Nachhaltigkeitsanforderungen nutzt die Bauwirtschaft den technologischen Fortschritt und die Digitalisierung für Innovationen. In der Metropole Ruhr erhöht sich der Innovationsdruck durch die urbane Transformation und den Bedarf an nachhaltigen Lösungen.
Im Mittelpunkt des Projekts steht die Einführung von Building Information Modeling (BIM). BIM bietet eine große Chance für effizientere und nachhaltigere Sanierungen, insbesondere vor dem Hintergrund des Sanierungsstaus in der Region.
Zu den wichtigsten Aspekten des Projekts gehören die Erstellung detaillierter BIM-Modelle aus verschiedenen vorhandenen Daten und die Integration von Qualitäts- und Herkunftsmetadaten. Diese Bemühungen zielen darauf ab, die Wettbewerbsfähigkeit und Effizienz der lokalen Bauindustrie zu verbessern, den Wissenstransfer von der Wissenschaft in die Praxis zu erleichtern und zu einer nachhaltigen Stadtentwicklung beizutragen. Die Einführung von BIM wird nicht nur die Ressourceneffizienz verbessern, sondern auch die wirtschaftliche und soziale Nachhaltigkeit fördern, indem sie kosteneffiziente öffentliche Bauprojekte ermöglicht, die möglicherweise sozial benachteiligten Gruppen zugute kommen.
BOdrive ist der auf einem elektrischen Antrieb basierende dezentrale Antriebsstrang, den die Hochschule Bochum mit den Partnern AS-Drives, elmoCAD Engineering, Scienlab gefördert im Rahmen des Programms „Rationale Energieverwendung, regenerative Energien und Energiesparen, progres.nrw“ und ThyssenKrupp Steel Europe als freier Partner entwickelt.
Ziel des Projektes ist es, die Energieeffizienz des elektrischen Antriebsstrangs zu erhöhen und die Kosten zu senken, indem unterschiedliche Topologien von elektrischen Antriebssträngen mit dezentralen Motoren simuliert, entwickelt und verglichen werden. Aufbauend auf den Simulationsergebnissen werden von einem Konsortium, das die gesamte Wertschöpfungskette mit einer hohen Fertigungstiefe abdeckt, den Anforderungen entsprechende Wechselrichter und Motoren entwickelt und Funktionsmuster aufgebaut. Diese sind notwendig, um Einflüsse zu ermitteln, die in der Simulation zum Teil nur in eingeschränkter Weise berücksichtigt werden können. Messungen und Tests an den unterschiedlichen Versuchsmustern ermöglichen es, die in der Simulation gewonnenen Parameter hinsichtlich Effizienz, Leistungsdichte, usw. zu verifizieren bzw. weitere zu ermitteln. Durch Auswertung der gewonnenen Erkenntnisse und unter Berücksichtigung der Kosten wird dann die für den automobilen Einsatzzweck optimale Kombination aus Wechselrichter und Motor ermittelt. Am Ende des Projektes sollen der Motor und der Wechselrichter überarbeitet und für eine spätere Serienfertigung optimiert werden.
Derzeit befindet sich das Projekt am Ende der ersten Konstruktionsphase.
BOmobil – so heißt der Elektrokleintransporter, den die Hochschule Bochum mit den Partnern Composite Impulse, Delphi, Scienlab, den Stadtwerken Bochum und dem TÜV NORD, gefördert im Rahmen des Wettbewerbs ElektroMobil.NRW serienreif entwickelt. Die Anforderungen von klein- und mittelständigen Unternehmen für den Regionalverkehr der Zukunft bestimmen das Konzept. Elektromobilität und ansprechendes Design müssen sich nicht ausschließen, das beweist das BOmobil. Technologisch zeigt der Prototyp eine radikale Abwendung von herkömmlichen Automobilkonzepten: keine zentrale Antriebseinheit mehr – stattdessen Radnabenmotoren. So entsteht Raum für die Neugestaltung des Innenraums. Zwei Sitzplätze, Platz für eine Normgitterbox, Höchstgeschwindigkeit ca. 130 km/h, Reichweite mehr als 150 Kilometer – Elektromobilität für den Alltag.
Alle Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs werden im sogenannten Skateboard untergebracht, der tragenden Struktur, die unterschiedliche Karosserievarianten zulässt. Die Batterie, die Traktionswechselrichter und die Motoren sind „organisch“ zueinander angeordnet, dadurch lassen sich kurze Leitungswege und ein niedriger Schwerpunkt realisieren. Durch die selbst entwickelten Radnabenmotoren wird das Antriebsmoment dort generiert, wo es benötigt wird und die eingesparte Antriebseinheit im Aufbau vergrößert das Ladevolumen des Fahrzeugs.
Das Skateboard besteht aus Aluminium-Leichtbau-Profilen, die bei der Montage genietet und verklebt werden. Diese Variante des Aufbaus ermöglicht eine hochfeste Struktur, die sowohl die Tragfähigkeit für einen Kleintransporter, als auch die nötige Crash-Sicherheit für ein modernes Fahrzeug bietet. Der Aufbau aus geklebten und genieteten Elementen ermöglicht eine kostengünstige und einfache Produktion in einem manufaktur-ähnlichen Prozess.
Zur Kostenreduktion werden u.a. für das Fahrwerk Standardkomponenten vom OPEL Zafira verwendet. Dabei werden die komplette Bremsanlage inkl. Assistenzsysteme wie ABS, ESP und EBV, die Dreieckslenker und Stabilisatoren sowie die Federbeine übernommen und in das Design des Fahrzeugs integriert. Zur Kompensation der erhöhten ungefederten Massen durch die Radnabenmotoren erhalten die Dämpferelemente eine neue Abstimmung. Die Karosserie wird aus ABS-Kunststoff und Faserverbund-Kunststoff gefertigt. Die Kunststoffbauteile haben sowohl strukturelle, als auch wärme- und geräuschdämmende Funktion. Während in konventionellen Fahrzeugen Einscheiben-Sicherheits- und Verbundglas eingesetzt wird, erfolgt im BOmobil soweit möglich die Verwendung von Kunststoffscheiben.
Für die Batterie kommt Lithium-Eisen-Phosphat-Technologie zum Einsatz. Das nötige enge Temperaturband für deren Betrieb wird im Rahmen des Thermomanagement des Fahrzeuges realisiert. Die Auswahl geeigneter thermisch isolierender Karosserie- und Scheibenwerkstoffe ist dabei von zentraler Bedeutung, um eine aktive Kühlung bzw. Heizung in deutlich geringerem Maße als in konventionellen Fahrzeugen erforderlich zu machen.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg
Fördermittelgeber: DFG
Laufzeit: 2016
Ziel des Forschungsvorhabens CyRobI ist die Entwicklung eines intendierenden Robotersystems. Ausgangspunkt dafür stellt die Formulierung eines Informationsmodells für ein generisches Robotersystem dar, das Informationen aus den vier zuvor genannten Schritten in ihrem Entstehungskontext ablegt und die weitere Informationsverarbeitung durch Korrelation, Aggregation und Analyse ermöglicht. Hierfür müssen folgende Forschungsfragen im Vorhaben beantwortet werden:
- Welchen Beitrag können moderne, vernetzte Informations- und Kommunikationstechnologien sowie neuartige analytische Algorithmen für die Selbstbeschreibung eines Robotersystems liefern?
- Wie kann ein selbstbeschreibungsfähiges Robotersystem für den Anwender einfach, flexibel und effizient nutzbar gemacht werden?
- Wie ist der Informationsfluss und damit die Informations-Integration für die Maschine-Maschine und Mensch-Maschine Kommunikation zu realisieren?
Zur Erreichung der Ziele des Vorhabens und Beantwortung der Forschungsfragen gliedert sich das Projekt in drei Phasen. Zunächst sollen in der ersten Phase Anforderungen an das System erhoben werden und in eine Spezifikation überführt werden. In der zweiten Phase wird das einzusetzende Robotersystem entwickelt. Hierbei kommt zuerst der Aufbau der Systemarchitektur zum Einsatz, gefolgt von dem Informations-Integrations-Modell sowie der Einbindung zusätzlicher Sensorik. Das Informations-Integrations-Modell dient der formalen Selbstbeschreibung von Aufgaben und Funktionen sowie den Fähigkeiten des Roboters. Auf Basis dieses Modells werden die atomaren Funktionen zu höheren Fähigkeiten aggregiert und an die Umgebung kommuniziert. In der dritten Phase werden die Ergebnisse und Erkenntnisse aus den Phasen eins und zwei in zwei Demonstratoren umgesetzt. In einer ersten Stufe wird ein Toy-Model Demonstrator für die Konzeptüberprüfung eingesetzt, um dann in einer zweiten Stufe einen auf Sechs-Achs-Industrie-Robotern basierenden Demonstrator umzusetzen.
Projektleitung:Prof. Dr. Friedbert Pautzke
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Förderprogramm Energie
Laufzeit: 2018 - 2022
Projektziel ist die Entwicklung eines durchgängigen Schnellladekonzeptes für Elektrofahrzeuge. Dieses Konzept soll die benötigte Energiemenge für eine Reichweite von 400 km innerhalb weniger Minuten realisieren. Dabei soll die gesamte Kette des Energieflusses beginnend beim elektrischen Netz bis zur Speicherung in der Fahrzeugbatterie betrachtet und optimiert werden.
- Hochleistungs-Ladeelektronik und -Ladestation
- Schnellladefähige Fahrzeugbatterie
- Optimiertes Fahrzeug-Thermomanagement
- Entwicklung Prototypenfahrzeug
In Zusammenarbeit mit den Unternehmen Hofer e-mobility, ElringKlinger AG, Keysight Technologies, Voltavision Gmbh, Innolectric AG konstruiert und entwickelt das Institut für Elektromobilität die benötigten Modifikationen des elektrischen Antriebstrangs, bis hin zur Systemintegration in ein Prototypenfahrzeug.
Projektleitung: Prof. Volker Huckemann
Fördermittelgeber: Deutsche Bundesstiftung Umwelt [DBU]
Laufzeit: 2019 – 2023
Museen stellen aufgrund ihrer strengen konservatorischen Anforderungen oft klimatisch anspruchsvolle Gebäude dar, was häufig zu energieintensiven Lösungen führt. Der Landschaftsverband Westfalen-Lippe (LWL) plant einen Neubau für den Eingangs- und Ausstellungsbereich des Freilichtmuseums Detmold, dem größten Freilichtmuseum Deutschlands. Das Projekt zielt auf eine nachhaltige, lebenszykluskostenorientierte Gestaltung ab und soll als Modell für die deutsche Architekturkultur dienen.
Ein interdisziplinäres Konsortium, bestehend aus Architekten, Gebäudeklimaexperten, Energietechnikern und Bildungswissenschaftlern, wird ein innovatives Museums-Konzept entwickeln. Das Projekt umfasst zwei Phasen: zunächst die Erstellung einer Richtlinie für Baumaterialien, technische Ausstattung und Energiekonzepte, einschließlich eines Überwachungssystems für den Neubau. In dieser Phase liegt der Fokus auch auf dem Zusammenspiel von Konservierungsanforderungen und Energiebedarf, wobei adaptive Komponenten betont werden, die auf die klimatischen Toleranzgrenzen der Museumsartefakte reagieren. Die Erkenntnisse werden öffentlich geteilt, insbesondere mit Planern und Investoren.
Die zweite Phase konzentriert sich auf den Wissenstransfer über nachhaltiges, ressourceneffizientes Bauen. Angesichts der vielfältigen Besucher des Freilichtmuseums Detmold legt das Projekt einen hohen Bildungswert auf museumspädagogische Aspekte und zielt darauf ab, diese Werte in das Design des neuen Gebäudes zu integrieren.
Weitere Informationen zu diesem Projekt:
Projektleitung: Prof. Dr. Friedbert Pautzke
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderprogramm FH-Impuls
Laufzeit: 2019 - 2022
Ziel des Projektes ist die integrierte Entwicklung von Infrastrukturen und Energiemanagementsystemen zur Einbindung modular aufgebauter Ladepunkte für Elektromobilität in eine heterogene metropolitane Energieerzeugungs- und Ladeinfrastruktur.
Dazu werden drei Szenarien betrachtet:
- Anbindung Fahrzeug - Ladepunkt Smart Home (Laden Zuhause), d.h. die Einbindung in Smart Home sowie Smart Building Konzepte zur besseren Nutzung von Eigenstrom, z.B. auch über Vehicle2Building (V2B).
- Anbindung Fahrzeug - Ladepunkt Smart Factory (Laden am Arbeitsplatz und halb-öffentlichen Raum), d.h. die Einbindung in Energiemanagementsysteme in Betrieben (Smart Factory) oder Nutzung von Eigenstrom.
- Anbindung Fahrzeug - Ladepunkt Smart Grid (Laden im öffentlichen Raum), d.h. die Einbindung Smart Grid Konzepte, u.a. auch Nutzung von Eigenstrom über öffentliche Energienetze oder Demand Side Management.
Dazu sollen Geschäftsmodelle, IT-Systeme (u.a. unter Nutzung des Internets der Dinge),
Services (u.a. Bezahlfunktionen) unter Berücksichtigung der rechtlichen und ökonomischen
Rahmenbedingungen betrachtet werden.
Kooperationspartner:
- Fachhochschule Dortmund - Institut für die Digitalisierung von Arbeits- und Lebenswelten iDiAl, Institut für Kommunikationstechnik IKT
- Westfälische Hochschule Gelsenkirchen - Westfälisches Energieinstitut, Institut für Internet-Sicherheit if(is)
- Allego GmbH, in-integrierte informationssysteme GmbH, Petring Energietechnik GmbH, Rohde & Schwarz Cybersecurity GmbH, ELE Emscher Lippe Energie GmbH, Stadtwerke Lünen GmbH, CP contech electronic GmbH, Scienlab engineering center GmbH
Projektleitung: Prof. Dr-Ing Semih Semih Severengiz
Fördermittelgeber: Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ)
Laufzeit: Jannuar 2021 - Oktober 2022
Die Bevölkerung und der Wohlstand der Republik Ghana wachsen. Mit der wirtschaftlichen Entwicklung steigt auch die Nachfrage nach Mobilitätsdienstleistungen, die vor allem für Autos und Mopeds besteht. Gleichzeitig verursachen diese Fahrzeuge eine hohe Umweltverschmutzung, wodurch Möglichkeiten für umweltfreundlichere Alternativen durch E-Mobilität geschaffen werden. Um die Umweltverträglichkeit zu verbessern, ist es jedoch wichtig, dass die für die Versorgung benötigte Energie aus einer erneuerbaren Quelle gewonnen wird.
Trotz der positiven wirtschaftlichen Entwicklung ist die Arbeitslosigkeit, insbesondere unter Jugendlichen, ein gesellschaftliches und politisches Problem in Ghana. Besonders ausgeprägt ist das Problem im formellen Sektor, wo das Wirtschaftswachstum nicht zu einer Erhöhung der Zahl der Arbeitsplätze geführt hat. Daher müssen Lösungen gefunden werden, die den Bedürfnissen nach Mobilität, Energiezugang und -versorgung gerecht werden und sich gleichzeitig positiv auf die Beschäftigung auswirken. Dies sind die Bereiche, in denen das Projekt E-Micromobility in Ghana ansetzt.
Das Projekt E-Micromobility in Ghana zielt darauf ab, Lösungen für den wachsenden Mobilitätsbedarf und die Umweltbelastung zu finden, indem Solarladestationen und Smart Mini-Grids zum Aufladen von elektrischen Lastenfahrrädern und Elektrorollern sowie Makerspaces am Projektstandort Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST), Kumasi, University of Energy and Natural Resources (UENR) und der Tema Export Processing Zone eingerichtet werden. Darüber hinaus soll im Rahmen des Projekts Elektromobilität einer breiten Bevölkerung zugänglich gemacht werden, wobei der Schwerpunkt auf der Schaffung von Arbeitsplätzen, dem Wissenstransfer und der Förderung des Privatsektors liegt.
Um die Umweltauswirkungen des Mobilitätssektors zu verringern, muss das Sharing-System von leichten Elektrofahrzeugen ausgeweitet und von der breiten Bevölkerung akzeptiert werden. Als Ausgangspunkt für ein Upscaling wird das Projekt zunächst auf dem Gelände der Partneruniversitäten (KNUST und UENR) repliziert. Hier werden die Universitäten selbst das Mobilitätsangebot für Studierende, Mitarbeiter und Besucher bereitstellen, sodass ein entsprechendes Geschäftsmodell entwickelt und die notwendigen Stellen für die Verwaltung und das Management des Sharing-Systems geschaffen werden könnten. Bei einer Übertragung des Projekts auf die Hochschulstandorte können langfristige Vorteile erzielt werden. Die Studierenden kommen bereits mit dem Thema der nachhaltigen Technologiegestaltung in Berührung. Viele werden später selbst solche Innovationen umsetzen oder in die Industrie einbringen und so den angestrebten Wissenstransfer festigen. Neben der Umsetzung des gemeinsamen E-Mobilitätsangebots können zwischen den drei Partnerhochschulen auch Workshops, Lehrveranstaltungen, Studierendenaustausch, Abschlussarbeiten sowie Gastvorlesungen zu den Themen nachhaltige Mobilität und Entwicklung stattfinden
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Iris Mühlenbruch
Fördermittelgeber: Verkehrsverbund Rhein-Sieg
Laufzeit: 2013 - 2018
Im Rahmen des Projektes „Einführung eines kommunalen Mobilitätsmanagements in den Modellkommunen Alfter und Bergisch Gladbach“ wird das kommunale Mobilitätsmanagement als Daueraufgabe in der Kommune verankert und dafür eine geeignete Organisationsstruktur vor Ort geschaffen. Die Kommunen werden fachlich unterstützt und beraten, u. a. bei der Erstellung eines Mobilitätskonzeptes. Mittel für Einzelmaßnahmen werden bereitgestellt.
Die Hochschule Bochum ist mit der Evaluation dieses Projektes beauftragt und soll den Aufbau des kommunalen Mobilitätsmanagements in den Kommunen begleiten und erfassen. Dabei werden die „Veränderungen in den Köpfen“ von Schlüsselpersonen gemessen, wie auch die Veränderungen von (Verwaltungs-)Strukturen, Einstellungen und Meinungen zum Mobilitätsmanagement insgesamt sowie zum entwickelten Mobilitätskonzept und eine Bewertung der Wirksamkeit der vorgesehenen Maßnahmen vorgenommen. Die Erkenntnisse werden in den laufenden Prozess eingebracht und Handlungsempfehlungen für zukünftige Projekte formuliert.
Weiterführende Links:
Institut für Mobilität und Verkehrssysteme
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg
Projektleitung: Prof. Dr. Friedbert Pautzke
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Förderprogramm ZIM
Laufzeit: 2018-2019
Projektziel ist die Entwicklung eines elektrischen Antriebs für Oldtimer, der als Hybridlösung mit minimalsten Eingriffen und Änderungen in die Fahrzeuge integrierbar ist. Diese Änderungen sollen komplett rückbaubar sein. Zudem sollen die Fahrzeuge mit dem Hybridantrieb die Klassifizierung als Oldtimer mit H-Kennzeichen behalten können. Die Umbauten sollen im Einklang mit den bestehenden Sicherheitsnormen vorgenommen werden. Der Einsatz des elektrischen Antriebs soll auf den innerörtlichen Bereich beschränkt sein.
Am Beispiel des Porsche 911 wird in einer Kooperation mit
- Roland Heidl Automobiltechnik
- AS Drives GmbH
der entsprechende hybride Antrieb entwickelt.
Termingerecht wurde der Messeprototyp KARO am Institut für Elektromobilitätder HochschuleBochum fertiggestellt und der Firma Artega übergeben.
Auf der IAA2015 in Frankfurt präsentierte die Artega GmbH und Co. KG. das neue elektrische Fun-Mobil KARO. Maßgeblich war das Institut für Elektromobilität an der Gesamtfahrzeugkonstruktion beteiligt. Die tragende Struktur, Fahrwerk und Antriebsstrang wurden in nur sechs Monaten von wissenschaftlichen Mitarbeitern und Studenten unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Friedbert Pautzke entwickelt. Das Fahrwerk orientiert sich konstruktiv am Formelrennsport. Hier, am konkreten Objekt konnte HochschuleBochum-Mitarbeiter und langjähriger Formel 1 Ingenieur Dipl.-Ing. MBA Heinz Zöllner mit besonderer Freude seine jungen Nachwuchsingenieure u.a. in die Geheimnisse der Fahrwerkstechnik im Motorsport einweihen.
Herzstück des elektrisch angetriebenen Quads ist eine 96V Lithium-Ionen-Batterie auf Nickel-Mangan-Kobalt-Basis aus dem Hause Voltabox in Delbrück. Insgesamt vier Module gewährleisten eine Reichweite von 80km. Die Hochvolt-Batterie garantiert dem elektrischen Antriebsstrang in jedem Lastpunkt die erforderliche Leistung. Die am Institut für Elektromobilität ausgesuchten Antriebskomponenten sorgen mit einer Nennleistung von 15kW und einer kurzzeitigen Spitzenleistung von 38kW für puren Fahrspaß, der sich in ungezügeltem Vorwärtsdrang und einer Beschleunigung von 0 auf 80km/h in unter 5 Sekunden wiederspiegelt. Das Antriebsmoment des Elektromotors wird über das am Institut für Elektromobilität eigens für das KARO entwickelte Getriebe übertragen. Die Momentenverteilung auf die Räder übernimmt ein Differential aus dem Motorsportbereich des Hauses Drexler.
Mehreren Studenten der HochschuleBochum erhielten im Rahmen dieses Projekts die Möglichkeit, erfolgreich den Bachelor bzw. Masterabschluss mit hochinteressanten Themenstellungen zu erlangen. Besonders attraktiv war für die Absolventen, nach theoretischer Auslegung auch an der praktischen Umsetzung zeitnah mitarbeiten zu können und dies in einer Organisationsstruktur mit direkten Kommunikationswegen, die die Projektarbeit bei einem zukunftsorientierten Entwicklungsdienstleister abbildet.
In seiner Erscheinung perfektioniert wurde der Messehingucker durch die formschöne Karosserie aus glasfaserverstärktem Kunstoff, die bei der Proceda GmbH gefertigt wurde. Das Design entstammt der Feder von Klaus Dieter Frers, Begründer und Eigentümer der Artega GmbH, der schon im Jahre 2007 mit dem Sportwagen Artega GT auf dem Genfer Autosalon für Aufsehen sorgte.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Sebastian Seipel
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (Projektträger: VDI Technologiezentrum GmbH)
Laufzeit: 2018 - 2022
Kritische Verkehrsinfrastrukturen wie Bahnhöfe sind heute technisch, organisatorisch und personell noch nicht darauf eingestellt, im Rahmen von großräumigen Evakuierungen betrieben werden zu müssen. Ziel des Verbundprojektes „Optimierung der Verkehrskapazität von Bahnhöfen im Krisen- und Katastrophenfall (KapaKrit)“ ist es, die Verkehrskapazität von Bahnhöfen für den Krisen- und Katastrophenfall – insbesondere im Kontext einer großräumigen Evakuierung – zu erhöhen. Es sollen die methodischen Grundlagen erforscht werden, welche notwendig sind, die Verkehrsströme innerhalb und im direkten Umfeld eines innerstädtischen Hauptbahnhofes beschreiben und optimieren zu können. Das Teilvorhaben des Verbundpartners Hochschule Bochum „Betrachtung der Leistungsfähigkeit an und im Umfeld von Bahnhöfen“ legt dabei den Fokus auf die technischen und betrieblichen Merkmale des Eisenbahnverkehrs an und im regionalen Umfeld von Bahnhöfen, die im Krisen- und Katastrophenfall zu zentralen Anlauf-, Start- und Knotenpunkten der Evakuierung werden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens können zudem dazu beitragen, eine leistungsstarke Eisenbahnverkehrsinfrastruktur auch im Normalbetrieb oder in anderen Szenarien sicherzustellen.
Weiterführende Links:
Projektleitung: Prof. Dr. Michael Schugt
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderprogramm FH-Impuls
Laufzeit: 2019-2020 (06.2019-12.2020)
Besonders beim beschleunigten Laden und Entladen von Lithium-Ionen-Batterien kommt es zu unerwünschten mechanischen und thermischen Belastungen der Zellen und damit zu einer beschleunigten Alterung der Batterie. Im Rahmen des Projekts LiMOdPress wird ein neuartiger Ansatz für den Aufbau von Batteriesystemen auf Basis der von der Westfälischen Hochschule patentierten hydraulischen Verpressung untersucht. Hiermit wird die Kühlung und die Verspannung der Batteriezellen im System optimiert um damit Langzeitstabilität sowie der Leistungsdichte von Lithium-Ionen-Batteriesystemen gegenüber typischen Systemen zu erhöhen.
Beteiligte Partner: Institut für Elektromobilität (Hochschule Bochum), Westfälisches Energieinstitut (Westfälische Hochschule Gelsenkirchen), Voltavision GmbH
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Iris Mühlenbruch
Fördermittelgeber: Umweltbundesamt in Kooperation mit der Planersocietät Dortmund
Laufzeit: 2018 - 2021
Das Forschungsvorhaben MONASTA beleuchtet den wissenschaftlichen Erkenntnisstand aus den Richtlinien und Empfehlungen zur Straßenraumgestaltung, stellt gelungene Praxisbeispiele gegenüber und evaluiert mehrere Modellprojekte. Innovative Maßnahmen zur Neuaufteilung des Straßenraums werden in Köln, Aachen, Kiel und Leipzig hinsichtlich ihrer Wirkung evaluiert, hierzu werden Vorher-Nachher-Erhebungen durchgeführt. Zudem werden im Rahmen einer Prozessevaluation Hemmnisse und Erfolgsfaktoren bei der Maßnahmenentwicklung und -umsetzung identifiziert. Im Rahmen des Projektes wird untersucht:
- welche Möglichkeiten einer nutzergerechten und sicheren (Neu-)Aufteilung des Straßenraum zwischen dem motorisierten und nicht-motorisierten Verkehr existieren, wo eine verträgliche Koexistenz unterstützt werden kann und welche weiteren Nutzungsansprüche bestehen,
- welchen Beitrag eine Neuverteilung des Straßenraum für eine nachhaltige Mobilitätskultur in den Städten und zur Steigerung der Lebensqualität leisten kann und
- welche Verteilungen für bestimmte Nutzungssituationen auch unter Berücksichtigung des „ruhenden Güterverkehrs“ am geeignetsten sind.
Weiterführende Links:
Projektleitung: Prof. Dr. Friedbert Pautzke
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), Förderprogramm FH-Impuls
Laufzeit: 2017-2020
Entwicklung eines verteilten Prüfstand- und Entwicklungssystems für komplexe technische Systeme
Im Zuge des Projekts wird eine Systemlösung für die Digitalisierung und standortunabhängige Nutzung von Prüfsystemen erarbeitet und prototypisch implementiert. Anhand der Problemstellung des elektrischen Antriebsstrangs werden die Systemsimulation und das Testmanagement sowie Testfahrzeuge und Prüfanlagen in Echtzeit, primär über das Industrial Internet of Things (IIoT), vernetzt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der IT-Infrastruktur, die eine echtzeitfähige und sichere Kopplung von Prüfanlagen ermöglicht.
Unternehmen werden in die Lage versetzt, kooperativ gesamte Engineering-Ketten darzustellen und ortsungebunden Entwicklungs- und Prüfdienstleistungen am Markt zu platzieren.
Kooperationspartner:
- Fachhochschule Dortmund - Institut für die Digitalisierung von Arbeits- und Lebenswelten iDiAl
- Westfälische Hochschule Gelsenkirchen - Institut für Internetsicherheit if(is)
- Auktora GmbH, Behr-Hella Thermocontrol GmbH, itemis AG, Scienlab electronic systems GmbH, Voltavision GmbH, XingSYS GmbH
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Andrej Albert / Dr.-Ing. Andreas Dridiger
Fördermittelgeber: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung
Laufzeit: 2015-2018
Bei der Auslegung von Stahlbetonbauteilen ist neben der Tragfähigkeit auch die Gebrauchstauglichkeit sicherzustellen. In diesem Zusammenhang sind in Hochbaudecken u.a. die Rissbreiten zu begrenzen.
Der erforderliche Nachweis zur Rissbreitenbegrenzung kann grundsätzlich mit den in Eurocode 2 vorgegebenen Rechenverfahren erbracht werden. Von zentraler Bedeutung ist es dabei aber, die in dem Bauteil auftretenden Schnittgrößen wirklichkeitsnah abzuschätzen. Dies wird in vielen Fällen dadurch erschwert, dass zusätzlich zu den äußeren Lasten auch Zwangschnittgrößen (infolge von Temperaturänderungen und Schwinden des Betons) auftreten und dass die Größe dieser Zwangschnittgrößen stark von der Steifigkeit der Decke selbst und somit auch von der Größe der äußeren Lasten abhängen. Das Ziel des hier beschriebenen Forschungsprojektes war es, Rechenverfahren zu erarbeiten, mit deren Hilfe die zur Rissbreitenbeschränkung benötigte Zwanglängskraft in Stahlbetonhochbaudecken in guter Übereinstimmung mit der Wirklichkeit bestimmt werden kann.
Teil des Forschungsprojektes war ein umfangreiches Programm experimenteller Untersuchungen, die im Labor der TU Kaiserslautern durchgeführt wurden. Alle anderen Teile des Projektes wurden an der Hochschule Bochum bearbeitet.
Anhand von Nachrechnungen der durchgeführten Versuche wurden zunächst die maßgebenden Eingangsparameter der verwendeten FEM-Modelle kalibriert. Mit diesen Modellen wurde dann eine Parameterstudie durchgeführt, mit deren Hilfe die wichtigsten Einflüsse auf die Zwanglängskräfte in Decken identifiziert werden konnten. Auf diese Weise konnte ein Verfahren zur Bestimmung der Zwanglängskraft in einachsig gespannten Einfeldplatten bei gleichzeitiger direkter Einwirkung entwickelt werden. Darüber hinaus konnte auch ein Verfahren entwickelt werden, mit dessen Hilfe die in mehrfeldrigen einachsig gespannten Deckenplatten wirkenden Zwangkräfte sehr wirklichkeitsnah abgeschätzt werden können.
Mit Hilfe der entwickelten Verfahren wird es in Zukunft möglich sein, die Zwangkräfte in Stahlbeton-Hochbaudecken deutlich wirklichkeitsnäher als bislang abzuschätzen. Hierdurch wird auch eine Einsparung von Bewehrung sowie eine an den tatsächlich wirkenden Kräften orientierte Verteilung derselben möglich.
Projektleitung: Prof. Dr. Friedbert Pautzke
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Förderprogramm Energie
Laufzeit: 2019-2020
Mit sogenannten Velomobilen wird versucht, die Vorteile einer emissionsfreien und energie-sparenden urbanen Nahmobilität mit Pedelecs mit grundlegenden Sicherheits- und Komforteigenschaften von Pkws zu vereinen. Dabei ist es bisher nicht gelungen, ein Fahrzeugkonzept zu entwickeln, dass modular und multifunktional die Flexibilität für unterschiedliche Nutzungsbereiche erfüllt und kommerziell in Serie gefertigt wird. Eine Reihe wissenschaftlicher und technischer Fragen sind weiterhin offen. Dies betrifft sowohl Fragen des technischen Designs, betriebswirtschaftliche Fragen zum Aufbau einer Velomobil-Produktion sowie sozialwissenschaftliche Fragen zur gesellschaftlichen Akzeptanz, Nutzungsbarrieren und regulatorischen Rahmenbedingungen für Velomobile.
Ziel des Projektes ist es daher, in einer Potenzialstudie alternative Fahrzeugkonzepte, Nutzungsauslegungen und Modelle für eine verteilte Produktion und den Vertrieb von Velomobilen zu erarbeiten. Im Ergebnis sollen so die Grundlagen geschaffen werden, um eine Open-Source-Forschungs- & Entwicklungsplattform „Autofahrrad" zum Einsatz vor allem auf Radschnellwegen zu entwickeln: das „RS1 Mobil".
Projektleitung: Prof. Dr. Haydar Mecit
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Laufzeit: 2020 – 2023
SEGuRo treibt die Entwicklung und Prüfung neuartiger digitaler Energielösungen im städtischen Raum voran, wobei der Fokus auf der sicheren Digitalisierung eines Teils des Stromnetzes in der realen Umgebung von Herne liegt. Diese Transformation in ein Smart Grid bezieht Stakeholder aus Wirtschaft, Wissenschaft und dem öffentlichen Sektor ein und legt dabei besonderen Wert auf die Sicherheit kritischer Energieinfrastrukturen.
Mit der zunehmenden Integration von dezentralen Generatoren (wie Photovoltaikanlagen) und Verbrauchern (wie Elektroautos und Wärmepumpen) befasst sich das Projekt mit dem dynamischen und unvorhersehbaren Verhalten von Netzwerken in Verteilungsnetzen. Es innoviert im Bereich des Monitorings von Verteilungsnetzen, ermöglicht ein ganzheitliches Systemverständnis und entwickelt ein SEGuRo-Konzept, das manipulationssichere Datenverarbeitung an Messpunkten, sichere Datenübertragung und eine Echtzeitüberwachungsplattform umfasst. Diese Plattform kombiniert einen digitalen Zwilling, eine dynamische Netzwerkzustandsschätzung, Datenverwaltung und Visualisierung - eine umfassende Innovation im Bereich Netzwerküberwachung.
Das Ziel des Projekts ist es, einen digitalen Zwilling auf der Grundlage detaillierter Systemmodellierung zu schaffen, der den Echtzeitnetzbetrieb unterstützt und kompatible Tests neuer regulatorischer Strategien oder Komponenten vor der Feldintegration ermöglicht. Die Fachhochschule Bochum konzentriert sich mit ihrem langjährigen Partner Stadtwerke Herne AG und dem SEGuRo-Forschungskonsortium auf die Möglichkeiten von IoT & ICT im Netzgebiet von Herne. Die Hauptaufgaben der Hochschule umfassen die Definition von Szenarien und Anforderungen für sichere, intelligente Netze sowie die Zusammenarbeit an einer Echtzeitplattform für Netzüberwachung und -steuerung in Herne. Das Projekt legt auch einen Schwerpunkt auf Smart Grid-Feldtests und Forschung zur Monetarisierung von netzwerkbasierten Smart Grid-Diensten mit dem Ziel, zukünftige monetäre Potenziale technisch machbarer Secure Smart Grids im Kontext von Smart Energy zu erkunden.
Das Real Lab Herne, geleitet von der Fachhochschule Bochum, wird als Prototyp und Leitbild für andere Regionen in Deutschland und international dienen und die Umsetzung der Energiewende an anderen Orten unterstützen.
Weiter Informationen zu diesem Projekt hier.
Ziel des SepeD-Projekts ist das Erforschen von Produktionsabläufen und -maschinen für die Produktion und Montage von permanent erregten Direktantrieben. Die Konzepte werden auf Basis eines Motorprototyps, welcher an der Hochschule Bochum entwickelt wurde, erarbeitet. Im Fokus der Konzeptfindung steht die Durchführbarkeit in der Serienproduktion. Es wird von einer Jahresproduktion von 50.000 Maschinen ausgegangen. Die angenommene Taktzeit beträgt fünf Minuten.
Der Produktionsprozess wird in viele Teilprozesse gegliedert, welche einzeln detailliert untersucht werden. Für die einzelnen Produktionsschritte wird das geeignete Fertigungsverfahren ausgewählt.
Bei der Betrachtung stehen drei Arbeitsschritte in besonderem Interesse. Für diese Prozesse werden konkrete Maschinen erarbeitet, welche in der Serienproduktion eingesetzt werden können:
Magnethandling
Die Permanentmagnete werden in das Blechpaket des Rotors eingebracht und dort anschließend fixiert. Dieser Prozess gestaltet sich aufgrund des magnetischen Felds der einzelnen Magnete sehr problematisch.
Produktion und Montage der Spulen
Bei dem betrachteten Motor kommen Formspulen zum Einsatz. Es handelt sich hierbei um vorgefertigte Spulen welche erst nach dem Wickelprozess auf das Blechpaket des Stators aufgeschoben werden. Diese Spulen werden in einem automatisierten Wickelprozess produziert. Im Rahmen des Prozesses muss sichergestellt werden, dass die verhältnismäßig starre Litze eng und geordnet auf den Wicklungsträger gewickelt wird um einen hohen Füllfaktor der zu wickelnden Spule zu erreichen.
Nach der eigentlichen Produktion der Spulen werden diese auf den Stator aufgeschoben, gegen Lösen gesichert und anschließend verschaltet.
Fügeprozess von Rotor und Stator
Der fertige mit Magneten bestückte Rotor wird bei der Endmontage über den Stator geschoben. Das sehr starke Magnetfeld in Kombination mit den großen Massen der einzelnen Komponenten gestaltet diesen Arbeitsschritt sehr herausfordernd.
Für jeden der drei Fertigungsschritte wird eine entsprechende QM Strategie erarbeitet.
rojektleitung: Prof. Dr.-Ing. Daniel Schilberg
Fördermittelgeber: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2016 - 2017
Projektkurzbeschreibung: 2011 wurde vom Sachverständigenrat die Expertise „Herausforderungen des demografischen Wandels“ veröffentlicht. Ziel der Expertise war es, Demografie und Wachstumspotenziale unter den Gesichtspunkten Arbeits-, Güter- und Finanzmärkte zu betrachten, ein Ergebnis ist, dass die Gesellschaft in Deutschland altert. Parallel zu der Entwicklung der Altersstruktur gibt es technologische Fortschritte im Bereich der Informationstechnik, die einen erheblichen Einfluss auf unsere Arbeitswelt haben werden. Die Erforschung der daraus erwachsenden gesellschaftlichen Potenziale erfordert zum einen, dass die Disziplinen der Mechatronik noch weiter zusammenwachsen und zum anderen, dass die Integration weiterer zumeist nicht technischer Disziplinen wie der Medizin oder der Sozialwissenschaften voranschreitet. In Deutschland wird diese Entwicklung mit „Industrie 4.0“ und in des USA mit „Cyber Physical Systems“ bezeichnet.
Auf der Grundlage der Leistungszuwächse der autonomen und teilautonomen technischen Systeme in den vergangenen 10 Jahren wird das Einsatzspektrum technischer Systeme im Allgemeinen und der Robotik im Speziellen stark erweitert. Die Dokumente „The German Standardization Roadmap“ und „A Roadmap for U.S. Robotics – From Internet to Robot“ zeigen auf, wie die Durchdringung von Berufs- und Privatleben von Robotik-Systemen, die auf einer starken Informationsvernetzung beruhen, geprägt wird. Damit Roboter im privaten wie dienstlichem Umfeld ältere Menschen unterstützen zum einen weiterhin selbstständig und produktiv tätig zu sein und zum anderen eine soziale Teilhabe ermöglichen, sind grundlegende Arbeiten in der Mensch-Maschine-Interaktion notwendig. Ein Roboter der in 20 Jahren ähnlich wie das Mobiltelefon heute unserer ständiger Begleiter wird, muss sich nicht nur im Bereich der Mechanik und Energieversorgung weiterentwickeln, sondern muss Intentionen von Menschen erkennen um diese zu unterstützen und muss über sein Verhalten Intentionen erkennen lassen um eine sichere Interaktion zu ermöglichen, die zu großen Teilen aus nonverbaler Kommunikation besteht. Hierfür muss ein Informationsmodell für die Robotik entwickelt werden, das atomare Fähigkeiten (rotatorische und translatorische Bewegungen) des Roboters zu komplexeren Fähigkeiten aggregiert und diese kontextsensitiv mit Strategien zur Funktionserfüllung verknüpft. Des Weiteren muss dieses Fähigkeits-Funktions-Mapping für den menschlichen Anwender transparent und nachvollziehbar ablaufen, damit tatsächlich Intentionen aus dem Vorgehen abgeleitet werden können.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Semih Severengiz
Fördermittelgeber: Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2019
Im Rahmen des Förderprogramms "FH BASIS 2018" untersuchte das Labor für Nachhaltigkeit in der Technik smarte Akkuade- und Wechselsystemkonzepte in Bezug auf nachhaltige Sharing-Anwendungen im Bereich der e-Mobilität. Zur Durchführung der Forschungsarbeiten wurde eine Akkulade- und Wechselstation beschafft und auf dem Gelände der Hochschule Bochum (Westseite des D3-Gebäudes) aufgestellt. Dem gewählten Produkt „Swobbee“ der Fa. Greenpack liegt ein modulares Konzept zugrunde, das unterschiedliche Batterietypen verschiedener Geräte (Motorroller, Tretroller, Lastenräder, Geräte für den Garten- und Landschaftsbau etc.) integriert.
Das Projektteam, testet unter Beteiligung von 16 Studierenden der Hochschule mithilfe der Akkuwechselstation neue Möglichkeiten der Energieversorgung von Light Electric Vehicles (LEV). Sie führten dazu im Förderzeitraum Funktionstests und Versuche mit Testflotten z.B. zur Beurteilung der sozialen Akzeptanz und des realen CO2-Einsparpotentials durch.
Die Station wird seit der Aufstellung im Dauerbetrieb genutzt. Sie trägt dazu bei, die Hochschule Bochum in den zentralen Zukunftsfeldern der Mobilität, Energieforschung und Digitalisierung zu einem Schaufenster für nachhaltige Sharing-Anwendungen auszubauen.
Bei der Produktion automotive tauglicher Leistungselektronik müssen Hersteller viele neue Anforderungen beachten. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden muss die Fertigungstechnologie im Rahmen der Elektromobilität neu entwickelt werden.
Mit der Elektromobilität beschäftigt sich die Hochschule Bochum seit langer Zeit sehr intensiv. Im Rahmen der Förderlinie 2 des FH Extra Programms forscht die HS Bochum in Kooperation mit der HS Hamm-Lippstadt an „Technologie zur Produktion von elektrischen Leistungskomponenten für die Elektromobilität „ (TechPek). Zusammen mit dem KMU Scienlab, welches über sehr gute Forschungs- und Entwicklungskompetenzen verfügt, werden Komponenten aus der Leistungselektronik, die bereits im BOmobil Projekt entwickelt worden sind, produktionstechnisch optimiert.
Projektleitung: Prof. Dr. Haydar Mecit, Leonie Wegener
Link zu der personenbezogenen Seite der HSBO
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: Juli 2020 – April 2021
Projektkurzbeschreibung:
Bei der Frage, wie smarte Städte der Zukunft aussehen und funktionieren, rücken vor allem Vernetzungs- und Digitaltechnologien auf Basis neuer Use Cases für die Bereiche Energie und Mobilität in den näheren Fokus. Während sich Ökosysteme wie Apple iOS und Google Android zum Quasi-Standard für Smartphone-Plattformen entwickelt haben, so z.B. zur Energiesteuerung in Wohnungen (Smart Home) oder dem Sharing von vernetzten E-Kleinstfahrzeugen (Smart Mobility), sind Smart-City-IT-Plattformen für Städte noch am Anfang ihrer Entwicklung. Aufgrund dieser Relevanz Plattform gebundenen Use Cases (und entsprechender Hard- & Software) kommt folglich auch der Betrachtung von solchen Forschungskonzepten eine besondere Bedeutung zu, welche die Entwicklung von integrativen, interdisziplinären und intersektoralen Untersuchungsansätzen verfolgen. Denn angesichts der eingeforderten Energie- und Mobilitätswende sowie nationalen und EU-Klimaschutzzielen wird deutlich, dass zur Entwicklung nachhaltiger Städte die Akteure der Sektoren Wissenschaft, Wirtschaft und öffentliche Institutionen bzw. städtischen Einrichtungen enger und systematischer zusammenarbeiten müssen.
Dementsprechend ist Gegenstand der Vorstudie der initiale Aufbau eines Smart-City-Forschungslabors, welches u.a. im Rahmen von Workshops als Kollaborationsort für eben besagte Akteure dient. Hier sollen solche Smart Energy- & Smart Mobility Use Cases auf Basis des Stands der Wissenschaft & Technik erforscht und entwickelt werden, die später als Input für Business Cases dienen können. Dazu sollen erste Teile angebundener Reallabore in Form von Sensorik und Geräten im städtischen Umfeld (Demonstratoren) als Datenlieferanten fungieren. Per Client-Server-Betrieb zur (Sensor-)Datenübermittlung und per 3D-Visualisierungen zu Gebäuden und Stadtquartieren sollen Digital-Twin-Untersuchungsansätze genutzt werden
Weiterführender Link:
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Logistikkonzeptes sowie der Transportfahrzeuge zur umweltfreundlichen, d. h. zur abgas- und lärmfreien Nahbereichsversorgung von Ballungsräumen mit Gütern unterschiedlicher Art.
Im Rahmen des Vorhabens soll zum einen der Einsatz von leistungsstarken Elektromotoren in Transportfahrzeugen für die Sammel- und Verteilverkehre und zum anderen die Bereitstellung der elektrischen Energie in entsprechenden Batterien erforscht und realisierbare Ansätze für eine Erfolg versprechende Umsetzung entwickelt werden. Hierbei stehen also nicht nur die Entwicklung von effizienten Gesamtsystemen aus Elektromotor, Akkumulator, Leistungsregelung, Ladestationen etc. im Vordergrund der Arbeit, sondern auch die Entwicklung neuartiger Transportmittelkonstruktionen sowie die Konzeption angepasster Logistikstrukturen für die Transportabwicklung, für die zwischenzeitliche Aufladung von Akkumulatoren oder für deren Tauschmöglichkeiten.
Das Fahrzeugkonzept besteht aus einem elektromobilen Zugfahrzeug und einem selbstangetriebenen Anhänger. Das Gespann fährt komplett batteriebetrieben, wobei der Gesamtverbrauch durch den Selbstantrieb des Anhängers verringert wird und somit höhere Reichweiten erzielt werden können. Ziel ist es, das zemi-sec-Fahrzeugkonzept so zu gestalten, dass es ähnliche Anforderungen, wie der im Nahverkehr normalerweise eingesetzte 7,5 Tonner, erfüllen kann.
Das Transportkonzept wird real umgesetzt und während eines Feldversuchs auf Praktikabilität für Logistikdienstleister überprüft. Das Projekt wurde im Innovationswettbewerb „Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen 2013/2014“ als Preisträger ausgezeichnet. Kooperationspartner sind neben der Hochschule Bochum das Institut für Postfossile Logistik, die Firmen Elektro-Automatik, IMST und die DB Schenker AG. Das Projekt läuft noch bis Ende 4/2015, ist im Förderprogramm progress.nrw angesiedelt und wird aus Mitteln der EU aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und dem Land NRW vom Ministerium für Wirtschaft, Energie, Industrie, Mittelstand und Handwerk gefördert.
Projekttitel: Zwischenstudie SCiLivLabs – Zwischenstudie zu Smart City Living Labs - Ruhr
Projektleitung: Prof. Dr. Haydar Mecit
Fördermittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: 2021 - 2022
Das Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Detailkonzeption zu Smart City Anwendungsfällen als potenziell replizierbare Blaupausen zu den Bereichen Smart Environment, Smart Mobility und Smart Energy mittels Smart-City-Reallaboren, -Prototypen und
-Simulationen mithilfe einer Zwischenstudie. Die Zwischenstudie baut nun auf den in der Vorstudie durchgeführten, initialen Aufbau und die Inbetriebnahme von Hauptteilen eines Smart-City-Forschungslabors als Kollaborationsort für verschiedene Smart-City-Akteure auf. Die dabei angebundenen Teile von Smart-City-Reallaboren, welche zu Testzwecken im urbanen Raum in der Vorstudie eingerichtet wurden, wie vernetzte Sensoren, Geräte und Fahrzeuge, sollen nun um weitere. Datenlieferanten ergänzt und weiterentwickelt werden. Die gewonnenen Daten sollen über eine in der Vorstudie begonnene, weiter aufzubauende Smart-City-IT-Plattform im Client-Server-Betrieb gesammelt, analysiert und weiterverarbeitet werden. Die derart erhaltenen Daten sollen wiederum im Forschungslabor zur weiteren Konzeption von Smart Environment-, Smart Mobility- und Smart Energy Use Cases herangezogen werden. Ein wesentlicher Gegenstand der Zwischenstudie ist daher der weitere Ausbau eines Smart-City-Forschungslabors, welches u.a. im Rahmen von Workshops als integrativer, interdisziplinärer und intersektoraler Kollaborationsort dienen soll. Dabei sollen solche Smart Environment-, Smart Mobility und Smart Energy Use Cases auf Basis des Stands der Wissenschaft & Technik erforscht werden, die später auch als Input für Business Cases dienen können. Das Forschungsvorhaben verfolgt ganzheitliche und integrative Untersuchungsansätze, zumal angesichts der eingeforderten Energie- und Mobilitätswende deutlich wird, dass zur Entwicklung nachhaltiger Städte die Akteure der unterschiedlichen Sektoren Wissenschaft, Wirtschaft und öffentliche Institutionen bzw. städtischen Einrichtungen enger und systematischer zusammenarbeiten müssen.
Weiterführender Link:
Das Projekt BatMan, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung, wurde von 2010 bis 2013 im Institut für Elektromobilität der Hochschule Bochum erfolgreich durchgeführt. In diesem Projekt wurden zwei Arten von Batterie Management Systeme (BMS) entwickelt, für den Einsatz in Elektrofahrzeugen.
Die Lithium-Ionen Batterien haben bis dato dank hoher Kapazität und Leistung für die Speicherung elektrochemischer Energie das größte Potenzial Anforderungen der Elektromobilität zu erfüllen. Diese führen auch einige Nachteile mit sich: Brandgefahr bei Fehlfunktion, hohe Kosten, begrenzter Lebensdauer und aufwendiger Aufbau aus hunderten bis zu tausenden von Einzelzellen. Daher ist eine umfangreiche Überwachung und Steuerung der Batterien nötig.
Die elektrischen Energiespeicher stellen eine bedeutende Schlüsselkomponente in der Elektromobilität dar. Zwar hat sich mittlerweile herauskristallisiert, dass Lithium-Ionen-Batterien in den zukünftigen Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt werden, dennoch besteht an dieser Stelle noch erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf.
Das BATEM-Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung von Testsystemen für elektrische Energiespeicher im Bereich der Elektromobilität. Die Systeme werden produktionsbegleitend zur Qualitätssicherung und in der Entwicklung der Energiespeicher sowie zu deren Charakterisierung eingesetzt.
Der hohe technische Anspruch entsteht hier aus den Anforderungen, die Elektro- und Hybridfahrzeuge an die Energiespeicher stellen. Bei Spannungen bis zu 600V wird über 200kW elektrische Leistung von den Energiespeichern gefordert.
Das in dem Forschungsprojekt zu entwickelnde Endstufenkonzept wird dafür genutzt, neue Ansätze zur Charakterisierung der Energiespeicher zu erarbeiten. Eine geeignete Methode scheint hier die Großsignal-Impedanzspektroskopie zu sein. Im Gegensatz zu bisherigen Messmethoden, bei denen die Impedanz mit Stromamplituden bis maximal 30A gemessen wird, werden hier Amplituden bis zu 600A verwendet. Die bisher oft eintretenden Fehleinschätzungen bei der Interpretation der Kleinsignal-Charakterisierung treten hier durch die direkte Messung der Großsignal-Kenngrößen nicht mehr auf.
Von besonderem Interesse ist eine Charakterisierung der Energiespeicher im Kurz- und Langzeitverhalten. Da es noch keine standardisierten Prüfverfahren gibt, werden diese im Rahmen des Projekts zusammen mit den OEMs und Zulieferern ermittelt und entsprechende Testabläufe definiert.
Das Projekt ist grob in drei Phasen gegliedert. In der ersten Phase wird das Batterietestsystem unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen aus der Elektromobilität realisiert. In der zweiten Phase wird das entwickelte Batterietestsystem zu einem universell einsetzbaren System zur leistungsfähigen Charakterisierung verschiedener Energiespeicher in applikationsnahen Arbeitspunkten weiterentwickelt. Die letzte Phase beschäftigt sich mit der Charakterisierung der verschiedenen Energiespeicher. Die hier gewonnen Daten dienen als Grundlage für detaillierte Simulationsmodelle verschiedener Energiespeicher.
Das Projekt ELEVTRA, gefördert durch die Europäische Union und dem Lifelong Learning Program, wird bis Ende 2014 im Institut für Elektromobilität der Hochschule Bochum erarbeitet. In dem Projekt wird eine so genannte E-Lernplattform für die Berufsaus- und Weiterbildung zum Fahrzeugmechatroniker und -Konstrukteur ausgearbeitet.
Das Projekt wird vom Fundación Metal in Asturien, Spanien geleitet und zusammen mit vier weiteren Europäischen Partnern durchgeführt:
ISSA (Integrovaná střední škola automobilní), Brno, Tschechien,
Šolski center Velenje, Velenje/Wöllan, Slowenien,
shecco SPRL, Brüssel, Belgien
Die Universität in Oviedo, Spanien.
Klassischerweise wird das Testen und Prüfen von Invertern an einem elektromechanischen Aufbau vorgenommen. Der zu testende Wechselrichter betreibt eine elektrische Maschine, die wiederum durch eine Bremsmaschine mit einem Drehmoment belastet wird. Um Kosten und Entwicklungszeit zu sparen, geht man dazu über, auf reale Maschinen zu verzichten und diese durch einen Maschinenemulator zu ersetzen. Mit Hilfe eines Simulationsmodells der Maschine wird das Verhalten der Maschine während dem Test des Wechselrichters berechnet. Die Leistungselektronik des Maschinenemulators belastet den Prüfling dann in der Weise, die die Simulation vorgibt.
Innerhalb dieses Projektes wurde sowohl die echtzeitfähige Schnittstelle zwischen einem Echtzeit-PC und den Emulatoren, als auch das Modell einer PMSM entwickelt. Zudem wurde die Einbettung des Maschinenmodells in eine Fahrsimulation vorgenommen, sodass im Power-Hardware-in-the-Loop Verfahren das Gesamte Fahrzeug im beliebigen Fahrzyklus abgebildet werden kann. So entstehen Lastprofile an der zu testenden Komponente und das Systemverhalten kann früh analysiert werden.
Im Projekt StrInnoCar ist es das Ziel eine gemeinsame Wertschöpfungsstrategie für kleinere und mittlere Unternehmen (KMU) in Nordrhein-Westfalen zur Produktion und Entwicklung innovativer Fahrzeuge zu erarbeiten.
Konsortialführer: Lehrstuhl für Produktionsmanagement der RWTH Aachen
Projektpartner:
- Institut für Elektromobilität der Hochschule Bochum
- FH Aachen (Karosserietechnik)
- StreetScooter GmbH
- Heggemann autosport GmbH
- Brabus GmbH
Kurzzusammenfassung des Projekts laut Bewerbung:
Die Automobilproduktion befindet sich nach einhundertfünfundzwanzig Jahren Entwicklungs- evolution des konventionellen Antriebsstrangs an einem Scheideweg. Zur Befriedigung des Mobilitätsbedürfnisses der heutigen und zukünftigen Gesellschaft werden innovative Fahrzeuge benötigtum die gestiegenen Anforderungen hinsichtlich Ökologie, Ökonomie und sozialen Gesichtspunkten zu erfüllen. Jedoch bestehen vielfältige komplexe Herausforderungen in der Produktion und Entwicklung innovativer Fahrzeugkonzepte:
- Es liegt ein erheblicher Kostendruck vor, um für potenzielle Kunden eine preisliche Attraktivität zu schaffen.
- Anfängliche Stückzahlen sind deutlich kleiner als bei vergleichbaren Automobilen mit konventionellem Antriebsstrang, so, daß Skaleneffekte kaum vorliegen
- Das Konzept der Fahrzeugentwicklung und –produktion von großen Automobilherstellern (OEMs) ist auf die veränderten Rahmenbedingungen nicht übertragbar
Gefordert wird ein neues Konzept der innovativen Fahrzeugentwicklung und –produktion das es kleinen und mittleren Unternehmen erlaubt, neue Antriebstechnologien und neu entwickelte Fahrzeuge mit geringen Investitionen und einer Vielzahl an Partnern-die sich alle auf ihr Kerngeschäft und somit auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren- zur Serienreife zu bringen.
Ziel ist es eine Wertschöpfungsstrategie für innovative Fahrzeugkonzepte zu entwickeln, die Markt- und Ressourcenanforderungen internalisiert, variable Teilstrategien für unterschiedliche Stückzahlen und Risiken beinhaltet und in einem Anwendbaren Leitfaden zusammengefasst wird. Kleinen und mittleren Unternehmen in Nordrhein-Westfalen soll damit die Möglichkeit eröffnet werden, sich aktiv in der Automobilproduktion in KMU-Netzwerken zu beteiligen und damit nachhaltig Wissen, wirtschaftliche Erfolge und Arbeitsplätze in der Region zu sichern.
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Andrej Albert / Dipl.-Ing. Denis Busch, M. Sc.
Laufzeit: 2013-2019
Um die hohe Eigenlast von Stahlbetondecken zu reduzieren und somit bei gleicher Deckendicke größere Spannweiten zu erzielen, werden in den vergangenen Jahren verstärkt zweiachsig gespannte Hohlkörperdecken eingesetzt. Die einzigen Hohlkörperdecken-Systeme, welche derzeit über eine allgemeine bauaufsichtliche Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik verfügen, sind die Systeme der Firma Heinze Cobiax Deutschland GmbH, bei denen kugel- oder ellipsoidförmige Hohlkörper verwendet werden. Der „Schwachpunkt“ solcher Hohlkörperdecken ist deren Querkrafttragfähigkeit. Um die Querkrafttragfähigkeit auf einfache und auf der sicheren Seite liegende Weise im Rahmen der Bemessung einer Decke nachzuweisen, wird sie für Decken mit kugelförmigen Hohlkörpern mit 55% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke angesetzt. Bei Verwendung der ellipsoidförmigen Hohlkörper wird pauschal eine Querkrafttragfähigkeit von 50% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke angenommen. Die Reduktion des Eigengewichtes der Decken durch die Hohlkörper beträgt 25% bzw. 30%.
Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden zwei Ziele verfolgt:
- Entwicklung von Hohlkörperformen, die bei einer Reduktion des Eigengewichtes von ca. 30% die Querkrafttragfähigkeit der Decke geringer reduzieren als kugel- oder ellipsoidförmige Hohlkörper.
- Erarbeitung eines Querkraftbemessungskonzeptes für Stahlbetonhohlkörperdecken, das die Querkrafttragfähigkeit besser prognostiziert, als dies die pauschale Reduktion der Querkrafttragfähigkeit im Vergleich zu einer Massivdecke erlaubt.
Im Rahmen der Optimierung der Hohlkörperform erwiesen sich kegelstumpfförmige Hohlkörper, welche in alternierender Weise in der Stahlbetondecke angeordnet werden, als optimal. Bei Anwendung dieser neuartigen Hohlkörper wurde bei einer Gewichtsreduktion von ca. 30% eine Querkrafttragfähigkeit in Höhe von ca. 70% der Querkrafttragfähigkeit einer Massivdecke erreicht. Die Ergebnisse der FEM-Berechnungen wurden im Rahmen von Bauteilversuchen im Maßstab 1:2 vollumfänglich bestätigt.
Zur Erarbeitung eines Bemessungskonzeptes für die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetonhohlkörperdecken wurden zunächst die in der Literatur verfügbaren Bemessungskonzepte für Stahlbetonmassivdecken analysiert. Die in der Literatur verfügbaren Ansätze lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen: empirische Modelle, zu denen u.a. das Modell, welches in der europäischen Bemessungsnorm DIN EN 1992 (EC2) verwendet wird, gehört und mechanisch begründete Modelle (beispielsweise das Modell von Görtz). Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird aufbauend auf bereits in der Literatur vorliegenden Modellen zunächst ein mechanisches Modell für die Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit von Massivdecken entwickelt und dieses im Anschluss durch Modifikationen einzelner Parameter auf die Ermittlung der Querkrafttragfähigkeit von Hohlkörperdecken übertragen.
