Publications of the Fachgebiet Fahrzeugtechnik

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Nguyen, Nam T.; Ta, Minh C.; Vo-Duy, Thanh; Ivanov, Valentin
Enhanced fuzzy-MFC-based traction control system for electric vehicles. - In: IEEE Xplore digital library, ISSN 2473-2001, (2023), insges. 6 S.

Modern vehicles require the installation of motion control systems to ensure driving safety. In electric vehicles, these systems are convenient to be developed and applied due to the better response of the electric motor compared to the internal combustion engine. Therefore, the development of traction control systems for electric vehicles is of great interest to many researchers. In this study, a wheel slip control algorithm for electric vehicles is proposed by considering the vehicle as an equivalent inertial system. Based on the monotonicity of the algorithm, a fuzzy controller is also incorporated in the study so that the wheel slip control can adapt to the actual road conditions. Its performance is verified by comparative simulations with baseline anti-slip methods for different road conditions and vehicle velocities.



https://doi.org/10.1109/VPPC60535.2023.10403162
Hoffmann, Patrick; Gorelik, Kirill; Ivanov, Valentin
Applicability study of model-free reinforcement learning towards an automated design space exploration framework. - In: 2023 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI), (2023), S. 525-532

Design space exploration is a crucial aspect of engineering and optimization, focused on identifying optimal design configurations for complex systems with a high degree of freedom in the actor set. It involves systematic exploration while considering various constraints and requirements. One of the key challenges in design space exploration is the need for a control strategy tailored to the particular design. In this context, reinforcement learning has emerged as a promising solution approach for automatically inferring control strategies, thereby enabling efficient comparison of different designs. However, learning the optimal policy is computationally intensive, as the agent determines the optimal policy through trial and error. The focus of this study is on learning a single strategy for a given design and scenario, enabling the evaluation of numerous architectures within a limited time frame. The study also highlights the importance of plant modeling considering different modeling approaches to effectively capture the system complexity on the example of vehicle dynamics. In addition, a careful selection of an appropriate hyperparameter set for the reinforcement learning algorithm is emphasized to improve the overall performance and optimization process.



https://doi.org/10.1109/SSCI52147.2023.10371864
Büchner, Florian; Rieger, David Benjamin; Purschke, Björn; Ivanov, Valentin; Bachmann, Thomas
Extending teleoperated driving using a shared X-in-the-loop environment. - In: Engineering for a changing world, (2023), 3.1.092, S. 1-14

The strong progress in modern vehicle system technology requires new methodological approaches for the development and validation of new vehicle systems. In particular, due to increasing automation, classical development methods and testing scenarios need to be evolved. Consequently, the publication focuses on an extension of teleoperated driving by the X-in-the-loop (XIL) approach. Within this framework, the classical concept based on VPN-LTE networking is analyzed and discussed at first. With this implementation, the remote control of a real vehicle is presented based on the use of a dynamic driving simulator. Especially for the development and validation of such concepts, an extension with the XIL methodology can improve this process. For this reason, the architecture of teleoperated driving is subsequently extended by networking with additional system components. The feasibility, the functionalities as well as the challenges that arise with such an extension based on the XIL methodology are shown. Within the scope of this study, the achieved transmission times for the control variables and for the video data stream are demonstrated. Based on different driving maneuvers, the achievable repeatability is discussed.



https://doi.org/10.22032/dbt.58870
Büchner, Florian; Jestädt, Lukas; Ivanov, Valentin; Bachmann, Thomas
Self-adapting motion cueing algorithm based on a kinematics reference model. - In: Engineering for a changing world, (2023), 3.1.085, S. 1-9

Due to a number of advantages over traditional development methods, the importance of dynamic driving simulators in automotive research and development has grown continuously in recent years. Motion simulation via motion cueing algorithms contributes significantly to the driving experience and provides the driver with valuable information about the current driving dynamics. The adaptation and tuning process of these algorithms can be difficult and timeconsuming tasks. It needs to be repeated after changes to the vehicle or driving scenario. This paper discusses and presents an adaptive or rather self-adapting motion cueing algorithm (MCA) concept. The approach is based on the integration of a kinematic reference model to dynamically and adaptively adjust the motion behavior dynamically and adaptively. This concept allows to reduce the parameter tuning effort drastically in long term, since the algorithm can adapt itself to different conditions such as vehicle type, driving situation, or driver behavior. In the following, the proposed algorithm structure is explained and illustrated. The advantages of the proposed MCA are demonstrated by an experimental comparison with a classical algorithm. Thereby it is shown how a self-adaptation of the algorithm can proceed and how to avoid violation of workspace boundaries.



https://doi.org/10.22032/dbt.58871
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry
Letter from the special issue editors : special issue on modern vehicle dynamics control systems. - In: SAE International journal of vehicle dynamics, stability, and NVH, ISSN 2380-2170, Bd. 7 (2023), 3, S. 265-267

https://doi.org/10.4271/10-07-03-0016
Marotta, Raffaele; Ivanov, Valentin; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro
Estimation of the tire-road interaction forces by using Pacejka’s formulas with combined slips and camber angles. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2023), SAE technical paper 2023-01-0646

The growing market demand for highly automated and autonomous vehicles and the need to equip vehicles with ever higher standards of comfort, safety and performance requires knowledge of physical quantities that are often difficult or expensive to measure directly. The absence of direct sensors, the difficulty of implementation, and their cost have led researchers to identify alternative solutions that allow estimating the physical quantity of interest by aggregating other available information. The interaction forces between tire and road are among the most significant. Given that the dynamics of a vehicle are strongly linked to the forces exchanged between the tire and the road, their knowledge is fundamental in the development of control systems aimed at improving performance in terms of handling, road holding or comfort. This paper presents a new technique for the estimation of tire-road interaction forces based on the integration of models and measures. A Central Difference Kalman filter was applied to a Double Track Model. The non-linear Kalman filter allowed us to handle the non-linearity of the system. The tire-road interaction was modelled through Pacejka's magic formulas that into account the combined longitudinal and lateral slips and the camber angle. This version made it possible to carry out complex and realistic manoeuvres. The realized estimator also considers the influence of lateral and longitudinal load transfers and aerodynamic forces in the three spatial directions. The Camber angle used in this observer was estimated through neural networks. The measures used are longitudinal velocity, yaw rate, longitudinal slip and wheel steering angles.



https://doi.org/10.4271/2023-01-0646
Heydrich, Marius; Kellner, Björn; Ivanov, Valentin
Methodologic assessment of brake-by-wire system modelling with regard to accuracy, model complexity and optimization efforts. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2023), SAE technical paper 2023-01-0666

Brake-by-wire systems are an innovative and important component of modern high-performance and also electrified vehicles. Due to their decoupled architecture, they enable driver-independent vehicle dynamics control (e.g., brake torque blending) and easy integration of assistance functionalities (e.g. Emergency Brake Assist (EBA)). On the other hand, the development of these functions can cause high costs and development effort, and testing can be critical in case of improper gain tuning. Therefore, already in the concept phase, a large part of the testing is shifted to virtual environments and simulations that allow safe and reproducible experiments without damage. Therefore, suitable and reliable models are needed to represent reality as accurately as possible. This paper deals with the modelling of a purely electrohydraulic brake-by-wire system and a hybrid system with electrohydraulic brakes on the front axle and electromechanical brakes on the rear axle. For comparison, both an experimental approach based on a second-order transfer function and an analytical model are used. These approaches are then evaluated in terms of their accuracy and reliability using real measurements in different dynamic test setups. Finally, it is shown how accurate the approaches are and what advantages can be achieved by using the different methods for system modelling.



https://doi.org/10.4271/2023-01-0666
Beliautsou, Viktar; Beliautsou, Aleksandra; Ivanov, Valentin
Road parameter estimation with drone-vehicle communication. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2023), SAE technical paper 2023-01-0664

The presented study is dedicated to the technology supporting vehicle state estimation and motion control with a concept drone, which helps the vehicle in sensing the surroundings and driving conditions. This concept allows also extending the functionality of the sensors mounted on the vehicle by replacing or including additional parameter observation channels. The paper discusses the feasibility of such a drone-vehicle interaction as well as demonstrates several design configurations. In this regard, the paper presents a general description of the proposed drone system that assists the vehicle and describes an experiment in measuring the profile of the road with a range sensor. The results obtained in the experiment are described in terms of the accuracy to be achieved using the drone and are compared with other studies, which use the methods of estimation from the sensors mounted on the vehicle. The proposed measurement concept can be applied to a large number of vehicle systems such as adaptive cruise control, active or semi-active suspension, and wheel slip control. The road profile is captured in real-time by a drone, and the telemetry data is processed by the host computer.



https://doi.org/10.4271/2023-01-0664
Marotta, Raffaele; Ivanov, Valentin; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro
Deep learning for the estimation of the longitudinal slip ratio. - In: 2023 IEEE International Workshop on Metrology for Automotive, (2023), S. 193-198

In a road vehicle, the interaction forces between tire and road are strongly influenced by the longitudinal slip ratio. This kinematic quantity, therefore, represents one of the most important in the study of vehicle dynamics. The real-time knowledge of this quantity can allow the estimation of the interaction forces and the development of control systems to improve safety and handling. In particular, Anti-lock Braking Systems (ABS) and Traction Control Systems (TCS). Direct measurements of this quantity would require the insertion of sensors inside the tire, with consequent manufacturing complexity and increased costs. This paper proposes an estimate of the longitudinal slip ratio based on other easily measurable or estimable quantities. This estimator makes use of Neural Networks and is based on preliminary physical considerations.



https://doi.org/10.1109/MetroAutomotive57488.2023.10219139
Schiele, Martin;
Nutzung verschiedener Methoden des maschinellen Lernens zur Regelung von Fahrzeugsystemen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XX, 219 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Die Steuerung fahrzeugtechnischer und nicht-fahrzeugtechnischer Systeme wird mit zunehmender Vernetzung und Digitalisierung in ihrer Komplexität weiter zunehmen. Die an vielen Stellen manuelle Parametrierung dieser Systeme stößt dabei zunehmend bezüglich Zeit und Kosten an ihre Grenzen. Seit 2010, als der Grafikkartenhersteller NVIDIA mit dem CUDA Toolkit eine Möglichkeit erschuf, Matrixrechenopperationen schnell und effizient auf Graphic Processing Units (GPUs) durchführen zu können, erhielt das maschinelle Lernen (konkreter - Deep Learnings) neue Möglichkeiten sich zu entwickeln. Seitdem hat sich die Nutzung künstlicher neuronaler Netze als Funktionsapproximator für verschiedene Bereiche der Wissenschaft und Technik enorm weiterentwickelt. Dabei wird es möglich real gemessene Daten zu verwenden, um Systemabbildungen (Simulationen) zu erzeugen, ohne den Umweg über eine analytische und/oder numerische Methode gehen zu müssen (welche nach Modellbildung immer mit realen Messwerten validiert werden muss). Ziel ist es ein System ohne Zuhilfenahme menschlicher Arbeitskraft vollautomatisch Regeln zu können. So soll es möglich sein, neu entwickelte und produzierte Maschinen schnell und effizient mithilfe von Aktuatoren und elektronischen Steuerelementen nach spezifischen Vorgaben einsatzfähig zu bekommen. Die vorliegende Arbeit beschreibt eine Methodik, durch überwachtes Lernen (Supervised Learning) datenbasierte Modelle, sogenannte digitale Zwillinge zu entwickeln. Mithilfe künstlicher neuronaler Netze werden stationäre und instationäre Modelle entwickelt und es werden statistischen Methoden zur Datenaufbereitung erläutert. Digitale Zwillinge sind nötig, da reale Umgebungen wie Prüfstände oder Maschinen teuer im Betrieb und langsam bei der Zustandsraumdurchschreitung sind. Nach erfolgreicher Generierung eines digitalen Zwillings wird bestärkendes Lernen (Reinforcement Learning) genutzt, autonom komplexe und mehrdimensionale Zustandsräume zu untersuchen und selbstständig Regelstrategien zu entwickeln. In Summe werden also digitale Zwillinge des Supervised Learnings auf Basis real gemessener Daten als Simulationsumgebungen genutzt, um mithilfe der Algorithmen des Reinforcement Learnings, selbstständig arbeitende Agenten zu trainieren. Drei Systeme werden dabei abgebildet. Ein Rohrsystem, ein semiaktiver Stoßdämpfer und ein Abgasturbolader. Am Beispiel des Abgasturboladers wird gezeigt, wie gut Reinforcement Learning im Vergleich zum klassischen PID Regler performt, dass die Methodik prinzipiell funktioniert, es aber noch weiterer Entwicklung bedarf, um tatsächlich direkt Verwendbare Regelalgorithmen zu erhalten, die denen klassischer Vorgehensweisen von heute ebenbürtig (oder gar überlegen) sind.



https://doi.org/10.22032/dbt.58650
Werner, Denis;
Validierung der Schallleistungsberechnung bei PKW-Getrieben. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XIX, 234 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

In der vorliegenden Arbeit wird die experimentell gestützte Validierung der Schallleistungsberechnung für PKW-Getriebe dokumentiert. Dadurch soll ein Beitrag geleistet werden zur Verbesserung der strukturdynamischen und akustischen Simulation von Fahrzeuggetrieben. Für die experimentellen Untersuchungen wird ein Getriebeprüfstand mit einem eigens entwickelten zweistufigen Getriebe und komplexen Gehäuse verwendet. Eine Besonderheit stellen dabei die speziell entwickelten Sensoren zur Messung der Anregungskräfte an den Festlagern dar. Zugleich werden die Oberflächenbeschleunigungen des Gehäuses sowie die Schallleistung erfasst. Der Getriebeprüfstand wird als MKS-Modell in zwei verschiedenen Tools aufgebaut. Die einzelnen Komponenten (Lager-, Verzahnungs- und Strukturmodelle) werden zunächst isoliert betrachtet und verifiziert. Beim Vergleich des statischen Drehwegfehlers der Verzahnungsmodelle werden gemessene Flankentopologien berücksichtigt. Um die FE-Modelle der Wellen und des Gehäuses zu validieren, werden experimentell und rechnerisch ermittelte Eigenformen und Übertragungsfunktionen verglichen. Während für die Einzelteile ein sehr guter Abgleich über einen großen Frequenzbereich gelingt, zeigt sich bei der Gehäusebaugruppe, dass die Übereinstimmung mit der Messung stark von der jeweiligen Frequenz abhängt und ab ca. 3 kHz abnimmt. Durch den Einbezug der mit 3D-Scans ermittelten Realgeometrie sowie des Einflusses der Gehäusedichtung kann festgestellt werden, dass diese Faktoren nicht für die Unterschiede verantwortlich sind. Umfangreiche Untersuchungen mit den MKS-Gesamtmodellen für konstante Drehzahlen und Hochläufe erlauben einen gründlichen Abgleich mit gemessenen Lagerkräften und Beschleunigungen. Es wird nachgewiesen, dass fertigungsbedingte Flankenabweichungen der Verzahnungen möglichst vollständig in der Simulation berücksichtigt werden sollten, um gute Ergebnisse zu erhalten. Zur Beurteilung des Schwingungsverhaltens im Betrieb werden dabei die Betriebsschwingungs- und die Ordnungsbasierte Modalanalyse eingesetzt, letztere wird dabei auch auf Simulationsdaten angewandt. Der Vergleich zeigt, dass die mit der MKS berechneten Schwingungsantworten durch die numerische Dämpfung beeinflusst werden. Dies wird auch in der Akustiksimulation erkennbar. Diese wird basierend auf berechneten und gemessenen Lagerkräften mit drei unterschiedlichen Methoden (WBT, IBEM, FEM) durchgeführt. Unter Einbezug der Erkenntnisse zur Schwingungsanregung und -antwort sowie der gemessenen Schallleistungen werden sehr gute Übereinstimmungen erzielt. Außerdem können die Ursachen für Abweichungen sehr differenziert herausgearbeitet und bewertet werden. Dadurch werden Möglichkeiten zur Weiterentwicklung ersichtlich und die Akustikanalyse von Fahrzeuggetrieben entscheidend vorangebracht.



https://doi.org/10.22032/dbt.57696
Marotta, Raffaele; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro; Ivanov, Valentin
Camber angle estimation based on physical modelling and artificial intelligence. - In: 2023 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), (2023), insges. 7 S.

The camber angle of a wheel represents one of the most important kinematic parameters in the study of the interaction between tire and road. It influences the forces that the vehicle exchanges with the road and consequently the vehicle's performance in terms of handling, holding and ride comfort. Control systems for these angles can improve in these aspects. Consequently, the measurement of the camber angles represents an aspect of primary importance. There are many solutions for measuring camber angles when the vehicle is not in motion, but developments must be made for measuring these angles during manoeuvres. Direct measurement of camber angles requires the insertion of sensors inside the wheel which increase complexity and production costs. This paper proposes a methodology for estimating such angles that makes combined use of a double-track vehicle model, non-linear Kalman filter and artificial intelligence. It exploits simple measures to be made on a road vehicle: longitudinal velocity, yaw rate, steering angle of the wheels and rotational speed of the wheels. The estimator was tested through three manoeuvres: a lap on the Hockenheim circuit, a slalom and a constant radius cornering. The metrics used to describe the error: are Root Mean Square Error (RMSE) and Normalized Root Mean Square Error (NRMSE).



https://doi.org/10.1109/ICCAD57653.2023.10152425
Storch, Lukas; Hamatschek, Christopher; Hesse, David; Feist, Felix; Bachmann, Thomas; Eichler, Philipp; Grigoratos, Theodoros
Comprehensive analysis of current primary measures to mitigate brake wear particle emissions from light-duty vehicles. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 14 (2023), 4, 712, S. 1-31

Exhaust regulations and improved exhaust gas treatment systems have already initiated the trend that brings emissions from brakes and tires to the forefront of traffic-induced particulate matter. The health and environmental relevance of particulate matter has resulted in regulators, industry, and research institutions prioritising the mitigation of non-exhaust particle emissions. To this end, under the umbrella of the United Nations Economic Commission for Europe World Forum for Harmonisation of Vehicle Regulations (UNECE WP.29), the Working Party on Pollution and Energy (GRPE) mandated the Particle Measurement Programme Informal Working Group (PMP-IWG) to develop a Global Technical Regulation (GTR) for measuring brake dust. The standards and procedures defined within the GTR should eventually form the basis for the introduction of a Euro 7 limit value for brake emissions. The purpose of this measurement campaign is to provide an exemplary overview of the emission behaviour of wheel brakes and friction pairings currently available on the market and to identify possible reduction potential with regard to particulate emissions. All measurements were carried out taking into account the draft GTR valid at the time of execution. For the investigations, brakes were selected using the example of different vehicle classes, brake concepts (disc and drum brake), vehicle axles (front and rear axle), and alternative friction materials (brake disc and pads/shoes). Thus, the use of wear-resistant discs and improved brake pad compositions are able to achieve significantly lower emissions. In addition, the measurement of brake dust emissions from vehicles with different levels of electrification was considered. Electrical braking was modelled and applied to the Worldwide Harmonised Light-Duty Vehicles Test Procedure (WLTP) Brake Cycle, which has demonstrated high emission reduction potentials depending on the electrification level.



https://doi.org/10.3390/atmos14040712
Hauschild, Peter;
Untersuchung bremseninduzierter niederfrequenter Schwingungs- und Geräuschphänomene an Kraftfahrzeugen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XXXI, 244 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Das Bremsenknarzen ist ein niederfrequentes Geräuschphänomen bei Personenkraftwagen, welches in die Teilbereiche Schwingungsanregung, -übertragung und -abstrahlung an die Umwelt zu unterteilen ist. Die Schwingungsübertragung im Fahrzeugfahrwerk wird von schwingungstechnischen Eigenschaften, wie der Übertragungsfunktion der gekoppelten Körper oder durch die Dämpfung in Gelenken, Buchsen und Festkörpern beeinflusst. Bei der Schwingungsentstehung spielen Reibzonenprozesse und die Bremsmaterialpaarung, die Anpressdruckverteilung zwischen Bremsbelag und -scheibe sowie Steifigkeiten des Bremssystems und des Fahrwerkes eine wichtige Rolle. Die Geräuschabstrahlung wird beispielsweise durch die Fahrzeugkarosserie beeinflusst. Einflüsse auf die Knarzgeräuschintensität können in allen aufgeführten Bereichen gefunden werden. In der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf der Identifzierung und Bewertung von Einflussgrößen, die im Wesentlichen dem Teilbereich der Geräuschentstehung zuzuordnen sind. Anhand von Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführt werden, kann bewertet werden, wie stark sich die unterschiedlichen Einflussgrößen entlang der Knarzwirkkette auf das niederfrequente Geräusch auswirken. Aus den Untersuchungen ergibt sich, dass die Effektivität von Geräuschgegenmaßnahmen im Bereich der Knarzanregung besonders hoch ist. Im Vergleich zu Maßnahmen, die auf die Knarzschwingungsübertragungskette oder die Knarzabstrahlung wirken, ist hier das Potenzial zur Verringerung oder Vermeidung der Knarzerscheinungen deutlich höher. Eine Literaturrecherche und die oben dargestellten Untersuchungen zeigen die Notwendigkeit der Fokussierung auf die Knarzschwingungsanregung und damit auf die Reibmechanismen. Zur Beschreibung dieser wird die Reibzone von Scheibenbremsen bei knarzrelevanten Betriebsbedingungen, also bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten und Bremsdrücken, In-Situ betrachtet. Die In-Situ Betrachtung ist eine Methode, bei der Vorgänge unmittelbar am Ort und direkt während eines ablaufenden Prozesses beobachtet werden. Bezogen auf Reibprozesse im Kontaktbereich zwischen einer Bremsscheibe und einem Reibbelag bedeutet dies, dass die Reibzonenvorgänge direkt beobachtet werden. Zur Auswertung der Reibzonenprozesse werden in der vorliegenden Arbeit besondere Methoden entwickelt und angewandt.



https://doi.org/10.22032/dbt.56990
Feißel, Toni;
Beitrag zur analytischen und experimentellen Untersuchung des Reifen-Fahrbahnkontaktes in Bezug auf partikelförmige Emissionen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XIX, 152 Blätter, Blatt XIX-XXXIX)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Im Zuge eines ständig wachsenden Umweltbewusstseins werden anthropogene Schadstoffemissionen zunehmend kritisch begutachtet. Dies betrifft insbesondere auch Emissionen, die mit dem Individualverkehr in Verbindung stehen. In der Vergangenheit hat besonders das Schädigungspotential von Abgasemissionen einen hohen Bekanntheitsgrad erlangt. Infolge der gesetzlichen Festlegung von Abgasgrenzwerten und den daraus resultierenden technischen Abhilfemaßnahmen, konnte die Schadstoffbelastung der Außenluft, trotz erheblich gestiegenem Fahrzeugaufkommen, deutlich reduziert werden. Abgasferne Feinstaubemissionen, die durch den Abrieb von Bremsen, Reifen und der Fahrbahn erzeugt werden, unterliegen hingegen keiner Regulierung. Es wird jedoch angenommen, dass diese bereits die größte fahrzeugbezogene Feinstaubquelle darstellen. Hieraus folgen Regulierungsbestrebungen, die in Bezug auf Bremsstaubemissionen bereits ein fortgeschrittenes Stadium erreicht haben. Die Regulierung von Reifenemissionen wird, aufgrund der Vielzahl der Einflussgrößen, gegenwärtig als zu komplex eingestuft. Im Zuge der Elektrifizierung des Antriebstranges ist damit zu rechnen, dass Abgas- und Bremsstaubemissionen an Bedeutung verlieren werden. Folglich könnte der Reifen als letzte fahrzeugbezogene Schadstoffquelle verbleiben. Der Reifenabrieb gilt zudem als insgesamt größte Mikroplastikquelle. Aufgrund dieser Vorrausetzungen ist mit einem erheblichen medialen und politischen Druck zu rechnen, der in Richtung einer Regulierung abzielt. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Identifikation und Beschreibung von Einflussgrößen, die mit dem Emissionsprozess von Reifenpartikeln in Verbindung stehen. Dies umfasst die Entstehung und Messung von Reifenemissionen sowie deren Ausbreitung in der Umwelt. Hierfür wurden Methoden erarbeitet, die eine prozessübergreifende Einflussgrößenbewertung ermöglichen. Die Arbeit ist in drei Themenkomplexe untergliedert. Der erste Themenkomplex ist der Analyse der Partikel-Strömungs-Interkation gewidmet. Das Verständnis des Partikelverhaltens in Abhängigkeit der Partikelgröße und den Strömungseigenschaften ist insbesondere für die Bewertung der Messfähigkeit von Reifenemissionen sowie deren Ausbreitung in der Umwelt von Relevanz. Der zweite Themenkomplex behandelt die Messung von Reifenemissionen im Fahrversuch, wobei der Zusammenhang zwischen dem Fahrzustand und der Partikelentstehung im Vordergrund steht. Abschließend wird eine Simulationsmethode beschrieben, die es erstmalig erlaubt, die Entstehung von Reifenemissionen vorherzusagen und deren Ausbreitung in der Umwelt nachzuvollziehen. Das Ziel der Arbeit bestand darin, die wichtigsten Einflussgrößen, die sowohl die Emission von Reifenpartikeln als auch deren Immissionswirkung betreffen, qualitativ zu beschreiben.



https://doi.org/10.22032/dbt.56991
Bader, Nicki;
Ein Beitrag zur material- und werkstoffbezogenen Designakustik : Untersuchung der Zusammenhänge mechanischer und akustischer Materialeigenschaften und deren Auswirkungen auf die Attraktivität von Gebrauchsobjekten unter Berücksichtigung der Akzeptanz von nichtstationären Schädigungsgeräuschen bei Leichtbauwerkstoffen und -strukturen mittels designakustischer Werkstoffcharakterisierung. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (241 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Ziel der Arbeit ist die designakustische Charakterisierung von Materialien unter Berücksichtigung der Zusammenhänge mechanischer und akustischer Eigenschaften. Ausgehend von diesen sollen deren Auswirkungen auf die Attraktivität von Gebrauchsobjekten untersucht werden, indem die technischen Merkmale mit Gestaltungsprinzipien, wie sie im Industriedesign Anwendung finden, verkoppelt werden. Grund dafür ist die Intention ein Werkzeug zu entwickeln, welches Gestaltern im Ingenieur- und Designbereich bei der Auswahl, Bewertung und Generierung akustischer Gebrauchseigenschaften unterstützt. Ausgehend davon, dass die kleinsten, zeitlich beschränkten und nicht stationären Signalanteile, wie sie bei der Schädigung von Strukturen entstehen, die Ursachen für die harmonischen, wahrnehmbaren Nutzungsgeräusche von Gebrauchsgütern sind, wurde das Deformationsverhalten von kurz- und langfaserverstärkten Kompositwerkstoffen untersucht, welche mit Sicht auf deren Verbreitung im industriellen Bereich ausgewählt wurden. Die Experimente zur Untersuchung des zeitlichen und spektralen Verhaltens wurden dabei mittels eines standardisierter Biegeversuchs durchgeführt, welcher mit geeigneter Hard- und Software für die Datenakquisition instrumentiert wurde. Zur Definition dieser Methode wurden mehrere referenzielle Experimente mittels Schallemissionsanalyse, Akustischer Kamera, Hochgeschwindigkeitskamera und verschiedener Mikrofon- und Messhardware durchgeführt. Parallel wurden die entsprechenden signaltheoretischen und psychoakustischen Aspekte untersucht. So konnten die untersuchten Materialien aus akustischer Sicht charakterisiert und hinsichtlich entsprechender Merkmale gruppiert werden. Daraus ergab sich die Erkenntnis, dass die akustische bzw. designakustische Klassifizierung von Werkstoffen von der konventionellen, herkunfts- oder verfahrensorientierten Werkstoffklassifikation abweichen kann. Die Ergebnisse flossen mit Sicht auf diese Erkenntnis in die Entwicklung des Werkzeugs für die designakustische Analyse und Diagnose ein. Bei der vorgeschlagenen Methode wird aus einer repräsentativen Datenmenge einer materialspezifischen Versuchsreihe auf Basis eines eigens dafür entwickelten Modells ein designakustischer Archetyp synthetisiert, der die generelle Charakteristik der Einzelbruchereignisse und der Gesamtschädigung repräsentiert. Ausgehend von der These, dass visuelle und akustische Prinzipien in gleicher bzw. ähnlicher Form wirken und bei Kenntnis und Anwendung die Prognostizierbarkeit der Wirkung und Akzeptanz beim Nutzer ermöglichen, wurden die technischen Merkmale der Archetypen mit eigens eingeführten designakustischen Komplementärpaaren verkoppelt. Diese korrelieren mit entsprechenden gestalterischen Merkmalen aus der visuellen Kompositionstheorie, wie sie im Industriedesign Anwendung findet, wodurch die Übersetzbarkeit des Modells in technische und gestalterische Richtung gewährleistet wird. Die Ergebnisse wurden entsprechend visualisiert und anhand einer ersten Probandenbefragung validiert. Die Weiterentwicklung und Erweiterung der Datenbank zur gezielten Gestaltung von Gebrauchsakustik durch Ingenieure und Designer wäre perspektivisch sinnvoll. Die Ergebnisse liefern einen Beitrag zum noch jungen Feld der Designakustik und zum interdisziplinären Verständnis.



https://doi.org/10.22032/dbt.55770
Hamatschek, Christopher; Augsburg, Klaus; Schobel, David; Gramstat, Sebastian; Stich, Anton; Gulden, Florian; Hesse, David
Comparative study on the friction behaviour and the particle formation process between a laser cladded brake disc and a conventional grey cast iron disc. - In: Metals, ISSN 2075-4701, Bd. 13 (2023), 2, 300, S. 1-19

Brake-wear particle emissions are the result of the components of a friction brake being in tribological contact, and they are classified as non-exhaust emissions. Since most of the emitted particles belong to the size classes of particulate matter (≤10 μm) and differ significantly in terms of their physico-chemical properties from automotive exhaust emissions, this source is of particular relevance to human health and, therefore, the focus of scientific studies. Previous studies have shown that coated brake discs offer significant wear and emission reduction potential. Nevertheless, no studies are available that describe the specific particle formation process, the contact conditions, the structure of the friction layer and the differences compared to conventional grey cast iron discs. The aim of this study is to describe those differences. For this purpose, the tribological behaviour, the structure of the friction layer and the associated particle dynamics within the friction contact between a laser cladding coated disc and a conventional grey cast iron disc are compared. The required investigations are carried out both ex situ (stationary) and in situ (dynamic). Parallel to the tribological investigations, the particle emission behaviour is determined on an inertia dynamometer using a constant volume sampling system (CVS) and equipment for particle number and particle size distribution measurement. The results show that, for two different brake pads, the laser cladding brake disc has lower wear and less particulate emissions than the grey cast iron brake disc. The wear behaviour of the coating varies significantly for the two brake pads. By contrast, the grey cast iron brake disc shows a significantly lower influence.



https://doi.org/10.3390/met13020300
Beliautsou, Viktar; Beliautsou, Aleksandra
Development of torque vectoring controller tuned with neural networks. - In: Advances in dynamics of vehicles on roads and tracks II, (2022), S. 1175-1182

The paper introduces an adaptive Torque Vectoring (TV) controller for all-wheel-drive electric vehicles. The main focus of this study lies in tuning procedures of controller gains in accordance with the manoeuvre conditions. For this purpose, a pre-trained neural network predicts the vehicle behaviour and adjusts the PID gains of the TV controller. The proposed method extends the applicability of the TV system and increases its efficiency as compared to the non-adaptive baseline control methods.



Beliautsou, Viktar; Alfonso, Jesus; Giltay, Joris; Büchner, Florian; Shyrokau, Barys; Castellanos, José A.; Ivanov, Valentin
Validation of integrated EV chassis controller using a geographically fistributed X-in-the-loop network. - In: 2022 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2022), insges. 7 S.

This paper presents the validation of an integrated chassis controller that unites three groups of actuators for the electric vehicle (EV) with independent in-wheel electric motors (IWMs) for each wheel. Controlled actuators are the IWMs, the active suspension, and the braking system. The models of test benches and the designed architecture of the X-in-the-loop network are presented. The proposed design approach allows testing the developed controller on a vehicle model in real-time and on hardware components.



https://doi.org/10.1109/VPPC55846.2022.10003267
Ivanov, Valentin; Beliautsou, Viktar; Schreiber, Viktor; Heydrich, Marius; Gramstat, Elizaveta; Gramstat, Sebastian
Brake blending design using distributed and shared X-in-the-loop test environment. - In: 2022 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2022), insges. 6 S.

Brake blending design is a complex task in the development of electric vehicles (EV) and requires coordinated control on electric powertrain and friction brake system. The presented study discusses the architecture, control strategy, and functional validation of the brake blending as applied to an all-wheel drive EV equipped with four in-wheel motors (IWMs) and the decoupled electro-hydraulic brake system. The main focus is on the use of distributed and shared X-in-the-loop (XIL) test environment as a relevant development methodology enabling a wide spectrum of validation procedures. The paper introduces XIL-based experiments, where the brake blending operation has been evaluated for several test scenarios as the service braking and the Worldwide harmonized Light Duty Test Cycle (WLTC).



https://doi.org/10.1109/VPPC55846.2022.10003445
Armengaud, Eric; Brandstätter, Bernhard; Biček, Matej; Buh, Joze; Sorniotti, Aldo; Hartavi, Ahu Ece; Schernus, Christof; Geury, Thomas; Arapoglou, Stella; Heydrich, Marius; Ivanov, Valentin
Towards brand-independent architectures, components and systems for next generation electrified vehicles optimised for the infrastructure. - In: SAE international journal of advances and current practices in mobility, ISSN 2641-9645, Bd. 4 (2022), 5, S. 1906-1922

E-mobility is a game changer for the automotive domain. It promises significant reduction in terms of complexity and in terms of local emissions. With falling prices and recent technological advances, the second generation of electric vehicles (EVs) that is now in production makes electromobility an affordable and viable option for more and more transport mission (people, freight). Still, major challenges for large scale deployment remain. They include higher maturity with respect to performance (e.g., range, interaction with the grid), development efficiency (e.g., time-to-market), or production costs. Additionally, an important market transformation currently occurs with the co-development of automated driving functions, connectivity, mobility-as-a-service. New opportunities arise to customize road transportation systems toward application-driven, user-centric smart mobility solutions. The target of this paper is to provide a consolidated view of several related European research programs having the common goal to develop innovative, brand-independent architectures, components and systems for next generation electrified vehicles optimised for the infrastructure under the umbrella of the E-VOLVE cluster. This regroups the projects ACHILES, SYS2WHEEL, EVC1000 introducing innovative in-wheel motors for different vehicle segments, CEVOLVER introducing optimized concepts for energy and thermal management, and Multi-Moby focusing on the development of safe, efficient and affordable urban electric vehicles.



https://doi.org/10.4271/2022-01-0918
Žuraulis, Vidas; Kojis, Paulius; Marotta, Raffaele; Šukevičius, Šarōunas; Šabanovič, Eldar; Ivanov, Valentin; Skrickij, Viktor
Electric vehicle corner architecture: driving comfort evaluation using objective metrics. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2022), 2022-01-0921, S. 1-7

The presented paper is dedicated to the driving comfort evaluation in the case of the electric vehicle architecture with four independent wheel corners equipped with in-wheel motors (IWMs). The analysis of recent design trends for electrified road vehicles indicates that a higher degree of integration between powertrain and chassis and the shift towards a corner-based architecture promises improved energy efficiency and safety performances. However, an in-wheel-mounted electric motor noticeable increases unsprung vehicle mass, leading to some undesirable impact on chassis loads and driving comfort. As a countermeasure, a possible solution lies in integrated active corner systems, which are not limited by traditional active suspension, steer-by-wire and brake-by-wire actuators. However, it can also include actuators influencing the wheel positioning through the active camber and toe angle control. Such a corner configuration is discussed in the paper as applied to a sport utility vehicle (SUV). A new chassis design was developed and tested for this reference vehicle using multi-body dynamics simulation. The integrated operation of the active suspension and the wheel positioning control has been analyzed in this study with different driving scenarios and objective metrics for driving comfort evaluation. Additionally, handling and stability tests have also been performed to confirm that new systems do not deteriorate driving safety. The obtained results contribute to a comprehensive assessment of IWM-based architecture, formulated from a driving comfort perspective that is helpful for further designs of electric vehicle corners.



https://doi.org/10.4271/2022-01-0921
Marotta, Raffaele; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro; Ivanov, Valentin
Active control of Camber and Toe angles to improve vehicle ride comfort. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2022), 2022-01-0920, S. 1-14

This paper is part of the European OWHEEL project. It proposes a method to improve the comfort of a vehicle by adaptively controlling the Camber and Toe angles of a rear suspension. The purpose is achieved through two actuators for each wheel, one that allows to change the Camber angle and the other the Toe angle. The control action is dynamically determined based on the error between the reference angle and the actual angles. The reference angles are not fixed over time but dynamically vary during the maneuver. The references vary with the aim of maintaining a Camber angle close to zero and a Toe angle that follows the trajectory of the vehicle during the curve. This improves the contact of the tire with the road. This solution allows the control system to be used flexibly for the different types of maneuvers that the vehicle could perform. An experimentally validated sports vehicle has been used to carry out the simulations. The original rear suspension is a Trailing-arm suspension. It has been modified via Adams Car. The simulations have been carried out using the same software in cosimulation with Simulink. The suspension has been tested through a Parallel Wheel Travel analysis and an Opposite Wheel Travel analysis. The maneuvers carried out have been two variations of Constant Radius Cornering, two variations of Fish-Hook and two variations of Swept-Sine Steer. A decrease in the vertical acceleration of the center of gravity has been achieved by controlling the Camber angle for maneuvers where a trajectory or rotation of the steering is imposed. The Toe angle control has allowed a decrease in vertical acceleration when a trajectory is imposed. In particular, the decrease of the Root Mean Square and the maximum absolute value have been obtained. These results demonstrate an improvement in Ride Comfort.



https://doi.org/10.4271/2022-01-0920
Heydrich, Marius; Ivanov, Valentin; Bertagna, Alessandro; Rossi, Alessandro; Mazzoni, Matteo; Bücner, Florian
Hardware-in-the-loop testing of a hybrid brake-by-wire system for electric vehicles. - In: SAE International journal of vehicle dynamics, stability, and NVH, ISSN 2380-2170, Bd. 6 (2022), 4, S. 477-487

Recent trends in automotive engineering, such as electrification and automatization, are opening chances as well as challenges due to the increased demand on new chassis components (e.g., drivetrain, brakes, steering, suspension, etc.) and control methods. This fast-growing market requires new methods to frontload as much efforts as possible to early design stages. The present article deals with a relevant case study on anti-lock braking system (ABS) design and tuning via hardware-in-the-loop (HIL) tests and rapid control prototyping (RCP) techniques on a hybrid brake-by-wire (BBW) system. Three types of wheel slip control algorithms are tested and benchmarked against each other. It was demonstrated that HIL simulations are suitable to develop vehicle subsystems and control strategies in a quite realistic manner even if the target vehicle or prototype is not available yet. Moreover, the benefits of continuous control approaches against classical rule-based wheel slip control were shown. In the article, aspects such as brake system architecture, control design, HIL testing environment, validation studies, and their analysis are further being discussed.



https://doi.org/10.4271/10-06-04-0031
Feißel, Toni; Büchner, Florian; Kunze, Miles; Rost, Jonas; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Hesse, David; Gramstat, Sebastian
Methodology for virtual prediction of vehicle-related particle emissions and their influence on ambient PM10 in an urban environment. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 13 (2022), 11, 1924, S. 1-14

As a result of rising environmental awareness, vehicle-related emissions such as particulate matter are subject to increasing criticism. The air pollution in urban areas is especially linked to health risks. The connection between vehicle-related particle emissions and ambient air quality is highly complex. Therefore, a methodology is presented to evaluate the influence of different vehicle-related sources such as exhaust particles, brake wear and tire and road wear particles (TRWP) on ambient particulate matter (PM). In a first step, particle measurements were conducted based on field trials with an instrumented vehicle to determine the main influence parameters for each emission source. Afterwards, a simplified approach for a qualitative prediction of vehicle-related particle emissions is derived. In a next step, a virtual inner-city scenario is set up. This includes a vehicle simulation environment for predicting the local emission hot spots as well as a computational fluid dynamics model (CFD) to account for particle dispersion in the environment. This methodology allows for the investigation of emissions pathways from the point of generation up to the point of their emission potential.



https://doi.org/10.3390/atmos13111924
Ivanov, Valentin; Marotta, Raffaele; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro
A PID-based active control of camber angles for vehicle ride comfort improvement. - In: Advances in Italian mechanism science, (2022), S. 397-404

In the automotive industry, one of the principal issues is to ensure the comfort of vehicles as much as possible. High vertical accelerations of the vehicle body transmit undesired vibration, causing malaise to passengers. Car vehicles are subjected to vibrations induced by the road roughness or, during a curve travelling, by the roll motion. These factors contribute to generating the total vertical acceleration. The vertical acceleration due to the first factor can be decreased by correctly dimensioning the stiffness and damping of the suspension. In this paper, the active control of the camber angle of the rear wheels is proposed to reduce the vertical acceleration due to the roll motion. The proposed technique has been applied to a validated vehicle model developed in the ADAMS Car environment. The trailing-arm type rear suspension has been modified to include actuators functional for the control system implementation. The tracking of the variable vehicle body roll angle by rear wheels is allowed exploiting two PID controllers to improve the contact of the tire with the road and, therefore, the ride comfort. Two manoeuvres called Sine Steer and Fish-hook have been employed to validate the designed controllers. The RMS and the maximum value of the vehicle body's vertical acceleration decrease, demonstrating the employability of the proposed control system to improve ride comfort.



Hesse, David; Feißel, Toni; Kunze, Miles; Bachmann, Eric; Bachmann, Thomas; Gramstat, Sebastian
Comparison of methods for sampling particulate emissions from tires under different test environments. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 13 (2022), 8, 1262, S. 1-17

Traffic-related emissions are strongly criticised by the public because they contribute to climate change and are classified as hazardous to health. Combustion engine emissions have been regulated by limit values for almost three decades. There is currently no legal limit for non-exhaust emissions, which include tire wear particle emissions and resuspension. As a result, the percentage of total vehicle emissions has risen continuously. Some of the particles emitted can be assigned to the size classes of particulate matter (≤10 µm) and are therefore of particular relevance to human health. The literature describes a wide range of concepts for sampling and measuring tire wear particle emissions. Because of the limited number of studies, the mechanisms involved in on-road tests and their influence on the particle formation process, particle transport and the measuring ability can only be described incompletely. The aim of this study is to compare test bench and on-road tests and to assess the influence of selected parameters. The first part describes the processes of particle injection and particle distribution. Based on this, novel concepts for sampling and measurement in the laboratory and in the field are presented. The functionality and the mechanisms acting in each test environment are evaluated on the basis of selected test scenarios. For example, emissions from external sources, the condition of the road surface and the influence of the driver are identified as influencing factors. These analyzes are used to illustrate the complexity and limited reproducibility of on-road measurements, which must be taken into account for future regulations.



https://doi.org/10.3390/atmos13081262
Kunze, Miles; Feißel, Toni; Ivanov, Valentin; Bachmann, Thomas; Hesse, David; Gramstat, Sebastian
Analysis of TRWP particle distribution in urban and suburban landscapes, connecting real road measurements with particle distribution simulation. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 13 (2022), 8, 1204, S. 1-17

This article deals with methods and measurements related to environmental pollution and analysis of particle distribution in urban and suburban landscapes. Therefore, an already-invented sampling method for tyre road wear particles (TRWP) was used to capture online emission factors from the road. The collected particles were analysed according to their size distribution, for use as an input for particle distribution simulations. The simulation model was a main traffic intersection, because of the high vehicle dynamic related to the high density of start-stop manoeuvres. To compare the simulation results (particle mass (PM) and particle number (PN)) with real-world emissions, measuring points were defined and analysed over a measuring time of 8 h during the day. Afterwards, the collected particles were analysed in terms of particle shape, appearance and chemical composition, to identify the distribution and their place of origin. As a result of the investigation, the appearance of the particles showed a good correlation to the vehicle dynamics, even though there were a lot of background influences, e.g., resuspension of dust. Air humidity also showed a great influence on the recorded particle measurements. In areas of high vehicle dynamics, such as heavy braking or accelerating, more tyre and brake particles could be found.



https://doi.org/10.3390/atmos13081204
Feißel, Toni; Hesse, David; Ricciardi, Vincenzo; Schiele, Martin; Augsburg, Klaus
Novel approaches for measuring and predicting particulate emissions from automotive brakes and tires. - In: 12th International Munich Chassis Symposium 2021, (2022), S. 708-728

Traffic-related emissions are strongly criticised by the public because they con-tribute to climate change and are classified as hazardous to health. Combustion engine emissions have been regulated by limit values for almost three decades. There is currently no legal limit for non-exhaust emissions, which include par-ticulate brake and tire wear and resuspension. As a result, the percentage of total vehicle emissions has risen continuously. Since some of the particles can be as-signed to the size classes of particulate matter (≤ 10 µm), these sources of par-ticulate matter are of particular relevance to human health. To predict the amount of particles emitted as a function of the driving situation or driving condition, a comprehensive database must be prepared and transferred to a prediction model. This makes it possible to simulate environmental pollution in multivalent traffic scenarios. At present, no approaches have been described in the literature by whose application the emission indicators can be effectively pre-dicted. Furthermore, the mechanisms of brake and tire particle formation are as-sociated with highly stochastic phenomena that cannot be captured by traditional deterministic modelling tools. Therefore, machine learning algorithms are used in the present work to identify branched correlations between tribological properties, pad composition and operating conditions. Different experimental methods are presented to determine brake and tire particle emission models. In addition, an approach is presented which reduces the amount of emitted parti-cles on the basis of a situation-dependent driving condition control, especially with regard to future semi-autonomous and autonomous mobility systems.



Hamatschek, Christopher; Hesse, David; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Stich, Anton
Comparison of the particle emission behaviour of automotive drum and disc brakes. - In: 12th International Munich Chassis Symposium 2021, (2022), S. 541-563

Friction brakes are one of the main sources of PM emissions from cars today. However, due to the electrification of the powertrain, the share of friction brakes in vehicle deceleration is continuously decreasing. Due to the reduced number of braking applications and the lower brake pressure level, the amount of emitted particles also decreases. This is associated with the disadvantage of an increased potential for the formation of rust on the surfaces of the friction materials, which is expected to influence friction and wear. Due to the increasing challenge posed by corroded friction partners, drum brakes are increasingly used to decelerate bat-tery electric (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). In this study, basic investigations on the particle emission behaviour of drum brakes are carried out using an inertia dynamometer (LINK 3900-NVH). To en-sure representative sampling, a constant-volume sampling system is used, which is optimised in terms of transport efficiency and particle distribution. Condensa-tion particle counters (CPC) and filter holders (TX40) are used to determine PN/PM emission factors. CPCs with differently calibrated cut-off are used to evaluate the formation of nanoscale particle formations. In this context, special at-tention is paid to the influence of temperature on the particle formation process. From the comparison between rear-axle disc brake and rear-axle drum brake it could be proven that the predominant part of the wear mass remains within the drum, which affects the size distribution of the emitted particles. The ratio be-tween PM10 and PM2.5 mass-related emissions factors decreases from about 2 (disc brake) to about 1.3 (drum brake). In addition, the emission behaviour is dif-ferentiated via the bedding procedure of the drum brake. To achieve a reproduci-ble emission level, a doubling of the number of cycles (WLTP-brake cycle) is necessary. Due to a higher temperature level, nanoparticles could be detected dur-ing testing of the drum brake, whereby the number-related emission factor (PM2.5) was partly higher than for the disc brake.



Alfonso, Jesus; Rodriguez, Jose Manuel; Bernad, Carlos; Beliautsou, Viktar; Ivanov, Valentin; Castellanos, Jose Angel
Geographically distributed real-time co-simulation of electric vehicle. - In: 8th-2022 International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT'22), (2022), S. 1002-1007

The present paper shows the capabilities of a distributed real-time co-simulation environment merging simulation models and testing facilities for developing and verifying electric vehicles. This environment has been developed in the framework of the XILforEV project and the presented case is focused on a ride control with a real suspension installed on a test bench in Spain, which uses real-time information from a complete vehicle model in Germany. Given the long distance between both sites, it has been necessary to develop a specific delay compensation algorithm. This algorithm is general enough to be used in other real-time co-simulation frameworks. In the present work, the system architecture including the communication compensation is described and successfully experimentally validated.



https://doi.org/10.1109/CoDIT55151.2022.9804062
Beliautsou, Aleksandra; Beliautsou, Viktar; Zimmermann, Armin
Colored Petri net modelling and evaluation of drone inspection methods for distribution networks. - In: Sensors, ISSN 1424-8220, Bd. 22 (2022), 9, 3418, S. 1-20

https://doi.org/10.3390/s22093418
Augsburg, Klaus; Hesse, David; Ricciardi, Vincenzo; Feißel, Toni
Methoden zur Messung und Prädiktion der Partikelemissionen von Bremse und Reifen. - In: [Hauptband], (2021), S. 185-204

Lehne, Christoph; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian; Schreiber, Viktor; Herman, Jernej; Pašič, Jure; Zavrl, Blaž
Distributed local X-in-the-loop environment - a tool for electric vehicle systems design. - In: Zenodo, (2021), insges. 6 S.

The paper describes methodology and corresponding environment for development, validation and testing of complex electric vehicle (EV) systems. The proposed approach is based on distribution of relevant design tasks between remotely working testing equipment with real-time (RT) data sharing and data exchange. The approach is demonstrated by the example of X-in-the-loop (XIL) environment uniting electric motor test setup, hardware-in-the-loop (HIL) platform with brake-by-wire system, and the brake dynamometer. The study introduces how this configuration of experimental tools can be used by designing the brake blending and control of an EV.



https://doi.org/10.5281/zenodo.4905931
Armengaud, Eric; Wikström, Niklas; Buh, Joze; Dhaens, Miguel; Gramstat, Sebastian; Groppo, Ricardo; Heydrich, Marius; Ivanov, Valentin; Mazzoni, Matteo; Sorniotti, Aldo
Advanced electric vehicle components for long-distance daily trips. - In: Zenodo, (2021), insges. 8 S.

This paper introduces a holistic engineering approach for the design of an electric sport utility vehicle focused on the reliable capability of long-distance daily trips. This approach is targeting integration of advanced powertrain and chassis components to achieve energy-efficient driving dynamics through manifold contribution of their improved functions. The powertrain layout of the electric vehicle under discussion is designed for an e-traction axle system including in-wheel motors and the dual inverter. The main elements of the chassis layout are the electro-magnetic suspension and the hybrid brake-by-wire system with electro-hydraulic actuators on the front axle and the electro-mechanical actuators on the rear axle. All the listed powertrain and chassis components are united under an integrated vehicle dynamics and energy management control strategy that is also outlined in the paper. The study is illustrated with the experimental results confirming the achieved high performance on the electric vehicle systems level.



https://doi.org/10.5281/zenodo.4905907
Schreiber, Viktor; Büchner, Florian; Lehne, Christoph; Ivanov, Valentin
X-in-the-Loop-Ansatz zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen. - In: MTZ extra, ISSN 2509-4580, (2021), 8, S. 18-22

Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin
Optimization using a shared and distributed X-in-the-Loop testing environment. - In: 2021 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2021), insges. 6 S.

X-in-the-loop (XIL) technologies have been receiving increased attention in modern automotive development processes. In particular, collaborative experiments using XIL tools have efficient applications in the design of multi-actuated, electric, and automated vehicles. The presented paper introduces results of such a collaborative study with XIL, which focused on the feasibility of coordinated real-time (RT) simulations for the control of vehicle dynamics systems. The outcomes are based on extensive co-simulation tests performed with remote connections among different geographical locations. The performed study allowed formulating requirements for further shared and distributed XIL-experiments for functional validation of automotive control systems.



https://doi.org/10.1109/VPPC53923.2021.9699231
Armengaud, Eric; Nager, Torsten; Gramstat, Sebastian; Heimann, Stefan; Gaglione, Daniele; Mazzoni, Matteo; Lampic, Gorazd; Buh, Jože; Groppo, Riccardo; Romano, Claudio; Dhaens, Miguel; Rzepka, Sven; Ivanov, Valentin; Sorniotti, Aldo
Electric wheel dual drive: functional integration for e-vehicle. - In: Intelligent system solutions for auto mobility and beyond, (2021), S. 211-222

The EVC1000 project (Electric Vehicle Components for 1000 km daily trips) aims at developing brand-independent components and systems, and demonstrates them through an integrated wheel-centric propulsion architecture and EV (Electric Vehicle) management approach implemented on two different EVs.The project relies on in-wheel motor and provides new chassis components and integrated controllers. Moreover a compact centralised drive for in-wheel motor axles, based on Silicon Carbide technology, targeting superior levels of functional integration and failsafe operation will be integrated in the EVs.



Hesse, David; Hamatschek, Christopher; Feißel, Toni; Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Investigations on the deposition behaviour of brake wear particles on the wheel surface. - In: SAE Mobilus, (2021), SAE technical paper 2021-01-1301, Seite 1-13

The deposition behavior of brake wear particles on the surface of a wheel and the mechanisms on it have not been fully understood. In addition, the proportion of brake wear particles deposited on the wheel surface compared to the total emitted particles is almost unknown. This information is necessary to evaluate the number- and mass-related emission factors measured on the inertia dynamometer and to compare them with on-road and vehicle-related emission behaviour. The aim of this study is to clarify the deposition behavior of brake particles on the wheel surface. First, the real deposition behaviour is determined in on-road tests. For particle sampling, collection pads are adapted at different positions of a front and rear axle wheel. In addition to a Real Driving Emissions (RDE)-compliant test cycle, tests are performed in urban, rural and motorway sections to evaluate speed-dependent influences. Microscopic analysis is used to determine the particle number concentration and particle size distribution of the samples. Another focus is the analysis of particle deposition behaviour on the wheel surface along inertial dynamometer tests with Economic Commission for Europe (ECE) and Non-Asbestos Organic (NAO)-brake pads. For this purpose, a special setup is used which allows the simulation of realistic flow conditions. In addition to simulating the RDE-compliant test cycle, the novel Worldwide harmonized Light-Duty vehicles Test Procedure (WLTP)-brake cycle is used to ensure real world driving and braking conditions. Finally, simulative investigations on the basis of a transient Computational Fluid Dynamics (CFD) model allow the particle motion to be evaluated under consideration of geometry and flow conditions. By implementing a physical deposition model, it is possible to quantify particle deposition as a function of particle size and material properties. The investigations have shown that < 15 % of the total wear mass deposits on the surface of the wheel. In addition, a correlation with the driving speed could be demonstrated. The highest relative proportions could be determined in the urban and motorway sections, the lowest in the city section. In addition, a clear correlation could be established between pad composition, particle size and deposition position.



https://doi.org/10.4271/2021-01-1301
Herzog, Ludwig;
Theoretical and experimental investigations of the friction behavior of automotive shock absorbers. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (IX, 130 Seiten, Seite X-XXIV)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Reibung in Automobil-Schwingungsdämpfern setzt sich aus zwei Reibungstypen zusammen: Die beabsichtigte viskose Flüssigkeitsreibung dämpft geschwindigkeitsabhängig die Fahrwerksschwingungen, während die ungewollte Festkörperreibung zwischen den aneinander reibenden Dichtungen und Führungen des Dämpfers entsteht. Die letztere, sogenannte statische Reibung beeinträchtigt den Fahrkomfort und (bei hohem Reibniveau) die Fahrsicherheit. Die Verminderung der statischen Reibung ist daher ein übliches Ziel in der Dämpferentwicklung. In dieser Dissertation wird eine Methode zur Reibungssimulation vorgestellt, welche die Optimierung der Dämpferreibung früh im Entwicklungsprozess ermöglicht, wodurch Zeit und Kosten für die Untersuchung realer Prototypen deutlich gesenkt werden können. Zur Ermittlung der Parameter, welche in relevanter Weise das Reibverhalten des Dämpfers mitbestimmen, werden neuartige Einzelreibstellenprüfstände entwickelt und aufgebaut, da bereits existierende Dämpferreibungsprüfstände die tatsächlichen Betriebsbedingungen im Gesamtdämpfer nur unzureichend wiedergeben. Die Integrität dieses Experimentalkonzeptes wird durch Reibmessungen am Gesamtdämpfer validiert. Die Einzelreibstellenmessungen werden ausgewertet, woraufhin ein Ansatz zur Reibmodellierung aufgrund des Reibverhaltens entwickelt wird. Da Dämpferreibung in hohem Maße geometrieabhängig und die Variation von Bauteilgeometrie ein üblicher Konstruktionsprozess ist, wird 3D-FEM-Struktursimulation verwendet, um die Verformung der Dämpferbauteile durch Montage und unter veränderlichen Betriebsbedingungen zu bestimmen. In den jeweiligen Kontaktzonen der FEM-Simulation wird ein dynamisches Reibmodell implementiert und mittels Einzelreibstellenmessungen parametriert. Im Anschluss an die Parametrierung des Gesamtreibmodells mit Geometriedaten, Betriebsbedingung, Materialdaten und Reibmodellparametern werden Einzelreibstellensimulationen durchgeführt, ausgewertet und gegen sowohl Einzelreihstellen- als auch Gesamtdämpfermessungen validiert. Es stellt sich heraus, dass die in dieser Arbeit vorgestellte Simulationsmethode die Vorhersage des Reibverhaltens übereinstimmend mit den anfangs auf geführten Anforderungen erlaubt. Die Anwendung dieser Methode ermöglicht es somit, ein weites Feld von dämpferreibungsrelevanten Parametern mit signifikant erhöhter Entwicklungseffizienz zuverlässig zu untersuchen.



https://doi.org/10.22032/dbt.50596
Schreiber, Viktor;
Ein modellbasierter Ansatz zur integralen Systementwicklung im Gesamtfahrzeug. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xxxvi, 244 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Moderne Fahrzeuge werden komfortabler, sicherer und effizienter wie nie zuvor. Um dies zu erreichen, unterliegen sie aufgrund zunehmender Bedeutung von Elektromobilität und Automatisierung einem Systemwandel. Infolgedessen nehmen ihre Komplexität und die damit verbundenen Anforderungen stark zu, was den Entwicklungsaufwand erheblich erhöht. Darüber hinaus wird die Forderung nach kürzer werdenden Durchlaufzeiten immer größer. Daher bedarf es neuartiger Entwicklungsumgebungen, die die Entwicklung solcher Systeme effizienter gestalten. Zwar existieren bereits eine Reihe an Werkzeugen zur Spezifikation des Systementwurfs, jedoch gibt es kein einheitliches Verständnis, keine standardisierten Taxonomien und kein methodisches Vorgehen bei der Systemsynthese. Die wissenschaftliche Arbeit greift dies auf und liefert einen modularen Lösungsansatz zur modellbasierten Entwicklung von Fahrzeugsystemen. Insbesondere spielt die Funktionsabsicherung mit dem sogenannten X-in-the-Loop-Ansatz eine große Rolle, mit dem eine schlanke, robuste und durchgängige Entwicklung möglich werden soll. Hierbei liefert die Arbeit eine einheitliche Schnittstellen-Architektur, mit der das monolithische Vorgehen in der Entwicklung aufgelöst wird. Dabei dienen Simulationswerkzeuge als wichtige Integratoren, mit denen heterogene Prüfumgebungen unabhängig von Werkzeugen, Domänen und Organisationen flexibel miteinander gekoppelt werden können. Die entwickelte Methodologie dient als Rahmen und verringert den Konfigurationsaufwand der Werkzeuge zur Umsetzung von X-in-the-Loop. Damit können die Prozesse zum Systementwurf, zur Systemsynthese und zur Validierung schon frühzeitig in der Entwicklung realisiert werden. Ein weiterer Beitrag der Dissertation ist die Umsetzung einer lokal und global verteilten X-in-the-Loop-Umgebung, die auf ihre Echtzeitfähigkeit, Robustheit und Allgemeingültigkeit überprüft wurde. Dazu wurde eine Beobachter-Distributor-Struktur genutzt, um die verteilten Simulationswerkzeuge und Prüfstände in Echtzeit zu synchronisieren. Als Fallstudie wurde ein elektrohydraulisches Bremssystem betrachtet, da seine Systemarchitektur aufgrund steigender Automatisierung und Elektrifizierung von Fahrzeugsystemen einem systemischen 'Wandel ausgesetzt ist. Zur Demonstration der Methode werden die domänenspezifischen Verfahren wie Model-in-the-Loop, Test-Rig-in-the-Loop, Hardware-in-the-Loop und ein gesamtheitliches X-in-the-Loop-Verfahren, das alle Domänen integriert, entwickelt und anhand des elektrohydraulischen Bremssystem miteinander verglichen.



https://doi.org/10.22032/dbt.49386
Šabanovič, Eldar; Kojis, Paulius; Šukevičius, Šarunas; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin; Dhaens, Miguel; Skrickij, Viktor
Feasibility of a neural network-based virtual sensor for vehicle unsprung mass relative velocity estimation. - In: Sensors, ISSN 1424-8220, Bd. 21 (2021), 21, 7139, insges. 16 S.

With the automotive industry moving towards automated driving, sensing is increasingly important in enabling technology. The virtual sensors allow data fusion from various vehicle sensors and provide a prediction for measurement that is hard or too expensive to measure in another way or in the case of demand on continuous detection. In this paper, virtual sensing is discussed for the case of vehicle suspension control, where information about the relative velocity of the unsprung mass for each vehicle corner is required. The corresponding goal can be identified as a regression task with multi-input sequence input. The hypothesis is that the state-of-art method of Bidirectional Long-Short Term Memory (BiLSTM) can solve it. In this paper, a virtual sensor has been proposed and developed by training a neural network model. The simulations have been performed using an experimentally validated full vehicle model in IPG Carmaker. Simulations provided the reference data which were used for Neural Network (NN) training. The extensive dataset covering 26 scenarios has been used to obtain training, validation and testing data. The Bayesian Search was used to select the best neural network structure using root mean square error as a metric. The best network is made of 167 BiLSTM, 256 fully connected hidden units and 4 output units. Error histograms and spectral analysis of the predicted signal compared to the reference signal are presented. The results demonstrate the good applicability of neural network-based virtual sensors to estimate vehicle unsprung mass relative velocity.



https://doi.org/10.3390/s21217139
Ricciardi, Vincenzo;
Advanced control functions of automotive brake systems for the optimisation of braking performance, brake wear and particle emissions. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xi, 179 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

In den letzten Jahrzehnten wurden Fahrzeuge einem tiefgreifenden Einfluss auf die Anforderungen an Sicherheit, Komfort und Umweltfreundlichkeit ausgesetzt. Heutzutage hat der starke Trend zur Umwandlung traditioneller Fahrzeuge in komplexe Systeme und die ständig steigende Anzahl von Elektro- und Elektronikkomponenten die Industrie dazu gezwungen, neue Regelmethoden und deren Entwicklungsprozesse zu entwerfen. Die Optimierung der Bremsverteilung in elektrischen Antrieben mit Brake-by-Wire-Systemen erfordert die Entwicklung fortgeschrittener Schätzfunktionen. Darüber hinaus fördern die Trends zu strengeren Abgasvorschriften und das nachgewiesene Wachstum der Fahrzeugzulassungen den Bedarf an neuen Anwendungen, die die Hersteller über die Umweltfreundlichkeit ihrer Fahrzeugflotte informieren. In diesem Rahmen werden in der vorliegenden Arbeit Steuerungs- und Schätzlösungen für emissionsarme, multi-aktuierte Fahrzeuge vorgestellt, um die Bremsleistung bei gleichzeitiger Überwachung des Bremsverschleißes und der bremsbedingten Partikelemissionen zu verbessern. Die Erreichung dieses Ziels führt zu interdisziplinären Methoden, die von Fortschritten bei numerischen Modellierungs- und Simulationswerkzeugen über die Anwendung innovativer experimenteller und sensorischer Fusionstechniken bis hin zur Entwicklung und Verifizierung neuartiger Algorithmen zur Zustandsschätzung und -steuerung reichen. Die Entwicklung von Steuerungs- und Schätzfunktionen wird durch Modell-, Software- und Hardware-in-the-Loop-Techniken unterstützt, die durch ein neuartiges, an der Technischen Universität Ilmenau entwickeltes Scheibenbremsmodell verbessert werden. Auf dem Prüfgelände durchgeführte Experimente zeigen, dass die Bremsleistung in Brake-by-Wire-Systemen durch Kompensation unerwünschter Schwankungen des Bremsreibungskoeffizienten verbessert werden kann. Die Kompensationsfunktion bietet dem Fahrer eine Bremsservounterstützung, wenn die erforderliche Verzögerung nicht zu erreichen ist. In Hybrid- und Vollelektrofahrzeugen verbessert die Bremsreibungskompensation das Blending mit Elektromotoren, indem eine bessere Verfolgung der Referenzverzögerung sichergestellt wird. Außerdem ermöglicht die Schätzung des Bremsreibungskoeffizienten zusätzliche Bremsüberwachungsfunktionen. Durch neuartige Design-of-Experiments und Data-Mining-Verfahren werden die relevanten Einflüsse auf den Bremsverschleiß und die Partikelbildung erfasst. Die experimentellen Beweise treiben die Implementierung und Identifizierung fortschrittlicher Schätzverfahren voran, die früheren Schätzverfahren überlegen sind. Die vorgeschlagenen Kontroll- und Schätzfunktionen weisen im Vergleich zu anderen Ansätzen nach dem jüngsten Stand der Technik eine höhere Leistung unter realen Fahrbedingungen aus.



https://doi.org/10.22032/dbt.49391
Žuraulis, Vidas; Sivilevičius, Henrikas; Šabanovič, Eldar; Ivanov, Valentin; Skrickij, Viktor
Variability of gravel pavement roughness: an analysis of the impact on vehicle dynamic response and driving comfort. - In: Applied Sciences, ISSN 2076-3417, Bd. 11 (2021), 16, 7582, S. 1-18

Gravel pavement has lower construction costs but poorer performance than asphalt surfaces on roads. It also emits dust and deforms under the impact of vehicle loads and ambient air factors; the resulting ripples and ruts constantly deepen, and therefore increase vehicle vibrations and fuel consumption, and reduce safe driving speed and comfort. In this study, existing pavement quality evaluation indexes are analysed, and a methodology for adapting them for roads with gravel pavement is proposed. We report the measured wave depth and length of gravel pavement profile using the straightedge method on a 160 m long road section at three stages of road utilization. The measured pavement elevation was processed according to ISO 8608, and the frequency response of a vehicle was investigated using simulations in MATLAB/Simulink. The international roughness index (IRI) analysis showed that a speed of 30-45 km/h instead of 80 km/h provided the objective results of the IRI calculation on the flexible pavement due to the decreasing velocity of a vehicle’s unsprung mass on a more deteriorated road pavement state. The influence of the corrugation phenomenon of gravel pavement was explored, identifying specific driving safety and comfort cases. Finally, an increase in the dynamic load coefficient (DLC) at a low speed of 30 km/h on the most deteriorated pavement and a high speed of 90 km/h on the middle-quality pavement demonstrated the demand for timely gravel pavement maintenance and the complicated prediction of a safe driving speed for drivers. The main relevant objectives of this study are the adaptation of a road roughness indicator to gravel pavement, including the evaluation of vehicle dynamic responses at different speeds and pavement deterioration states.



https://doi.org/10.3390/app11167582
Ivanov, Valentin; Lv, Chen; Boulon, Loic; Hu, Xiaosong; Ongel, Aybike
Guest editorial: Focused section on mechatronics in road mobility systems. - In: IEEE ASME transactions on mechatronics, ISSN 1941-014X, Bd. 26 (2021), 3, S. 1195-1200

The road mobility system is undergoing a paradigm shift towards more sustainable, efficient, safer and smarter transportation. In this context, mechatronic systems requires an ever increasing combination of mechanical, electrical/electronic, control and information disciplines. In addition, emerging smart technologies, including artificial intelligence, cybernetics, internet of things, as well as high-performance computing and control, are changing the way in which road mobility systems interact with the society. Thus, future mobility becomes highly multidisciplinary and requires novel technologies and approaches of mechatronic systems to further improve its safety, sustainability and smartness. Within this context, the main goal of this Focused Section is to compile recent research and development efforts contributing to advances in mechatronics for road mobility systems.



https://doi.org/10.1109/TMECH.2021.3080932
Armengaud, Eric; Eitzinger, Stefan; Pirker, Hannes; Buh, Joze; Gramstat, Sebastian; Heimann, Stefan; Chen, Chiara; Ivanov, Valentin; Heydrich, Marius; Sorniotti, Aldo; Gruber, Patrick; Tavernini, Davide
E-mobility-opportunities and challenges of integrated corner solutions. - In: SAE international journal of advances and current practices in mobility, ISSN 2641-9645, Bd. 3 (2021), 5, 2021-01-0984, S. 2462 - 2475

E-mobility is a game changer for the automotive domain. It promises significant reduction in terms of complexity and in terms of local emissions. With falling prices and recent technological advances, the second generation of electric vehicles (EVs) that is now in production makes electromobility an affordable and viable option for more and more transport mission (people, freight). Current e-vehicle platforms still present architectural similarities with respect to combustion engine vehicle (e.g., centralized motor). Target of the European project EVC1000 is to introduce corner solutions with in-wheel motors supported by electrified chassis components (brake-by-wire, active suspension) and advanced control strategies for full potential exploitation. Especially, it is expected that this solution will provide more architectural freedom toward “design-for-purpose” vehicles built for dedicated usage models, further providing higher performances. Target of this paper are (a) to introduce the EVC1000 project and results achieved so far; (b) with the example of two vehicle platforms (AUDI E-tron and JAC iEV7) to discuss platform migration opportunities and challenges related to corner solutions, and (c) to present preliminary results (simulation based) with respect to expected performance increase.



https://doi.org/10.4271/2021-01-0984
Lehne, Christoph; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Ricciardi, Vincenzo; Büchner, Florian; Schreiber, Viktor
Fail-safe study on brake blending control. - In: SAE international journal of advances and current practices in mobility, ISSN 2641-9645, Bd. 3 (2021), 4, 2021-01-0983, S. 1985-1992

Battery electric vehicles (BEV) share the ability of regenerative braking since they are equipped with two independent types of deceleration devices, namely the electric motor working as a generator and the friction brakes. Correct interaction of these systems in terms of driving safety and energy efficiency is a function of the Brake Blending Control. Individual electric motors for each wheel and a decoupled brake system provides the Brake Blending with a high design flexibility that allows significant advantages regarding energy consumption, brake performance, and driving comfort. This paper is focusing on the fail behaviour and analyses the robustness and redundancy abilities of such systems against various error scenarios. For this purposes, a distributed x-in-the-loop environment, consisting of dedicated simulation and hardware testing components, is introduced. The investigation is carried out based on a high-fidelity real-time simulation model of an electric sport utility vehicle with four in-wheel motors (IWM) and decoupled electro-hydraulic brake system. This model can be used for a detailed analysis of vehicle dynamics in case of brake system fails. The electro-hydraulic decoupled brake system is implemented through a Hardware-in-the-loop test rig, which allows a realistic fault injection. The vehicle stability and controllability is investigated under the circumstances of various brake system failures in the regenerative and friction brake system, respectively. These studies are presented according to standardized test scenarios like Straight line braking (DIN 70028) and Brake-in-turn (ISO 7975). With obtained x-in-the-loop simulation results, the impact of a failure on vehicle dynamics is discussed in the final part of the paper.



https://doi.org/10.4271/2021-01-0983
Viehweger, Marco; Vaseur, Cyrano; Aalst, Sebastiaan; Acosta, Manuel; Regolin, Enrico; Alatorre, Angel; Desmet, Wim; Naets, Frank; Ivanov, Valentin; Ferrara, Antonella; Victorino, Alessandro
Vehicle state and tyre force estimation : demonstrations and guidelines. - In: Vehicle system dynamics, ISSN 1744-5159, Bd. 59 (2021), 5, S. 675-702

This paper presents an in-depth analysis of the application of different techniques for vehicle state and tyre force estimation using the same experimental data and vehicle models, except for the tyre models. Four schemes are demonstrated: (i) an Extended Kalman Filter (EKF) scheme using a linear tyre model with stochastically adapted cornering stiffness, (ii) an EKF scheme using a Neural Network (NN) data-driven linear tyre model, (iii) a tyre model-less Suboptimal-Second Order Sliding Mode (S-SOSM) scheme, and (iv) a Kinematic Model (KM) scheme integrated in an EKF. The estimation accuracy of each method is discussed. Moreover, guidelines for each method provide potential users with valuable insight into key properties and points of attention.



https://doi.org/10.1080/00423114.2020.1714672
Mamakos, Athanasios; Kolbeck, Katharina; Arndt, Michael; Schröder, Thomas; Bernhard, Matthias
Particle emissions and disc temperature profiles from a commercial brake system tested on a dynamometer under real-world cycles. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 12 (2021), 3, 377, insges. 20 S.

The particle emissions from a commercial brake system utilizing copper-free pads have been characterized on a brake dynamometer under two real-world driving cycles. These included a novel cycle developed from analysis of the database of the World Harmonized Test Procedure (WLTP-Brake) and a short version of the Los Angeles City Traffic cycle (3h-LACT) developed in the framework of the European LowBraSys project. Disc temperature measurements using an array of embedded thermocouples revealed a large temporal and spatial non-uniformity with the radial temperature distribution depending also on the test procedure. Averaging over the duration of the cycle, it effectively reduced the influence of thermocouple positioning, allowing for more reliable quantification of the effectiveness of convective cooling. Particulate Matter (PM) emissions were similar for both cycles with PM2.5 averaging at 2.2 (±0.2) mg/km over the WLTP-Brake and 2.2 (±0.2) mg/km over the 3h-LACT, respectively. The corresponding PM10 emissions were 5.6 (±0.2) mg/km and 8.6 (±0.7) mg/km, respectively. The measurements revealed the formation of nanosized particles peaking at 10 nm, which were thermally stable at 350 &ring;C under both cycles. Volatile nanoparticles were observed over the more demanding 3h-LACT cycle, with their emission rates decreasing with increasing the tunnel flow, suggesting nucleation of organic vapors released during braking as a potential formation process.



https://doi.org/10.3390/atmos12030377
Yu, Chuanyang; Zheng, Yanggu; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
MPC-based path following design for automated vehicles with rear wheel steering. - In: 2021 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2021), insges. 6 S.

Many studies have been recently exploited to discuss the path following control algorithms for automated vehicles using various control techniques. However, path following algorithm considering the possibility of automated vehicles with rear wheel steering (RWS) is still less investigated. In this study, we implemented nonlinear model predictive control (NMPC) on a passenger vehicle with active RWS for path following. The controller was compared to two other variations of NMPC where the rear steering angle is proportional to the front or fixed to zero. Simulation results suggested that the proposed controller outperforms the other two variations and the baseline controllers (Stanley and LQR) in terms of accuracy and responsiveness.



https://doi.org/10.1109/ICM46511.2021.9385606
Hesse, David; Hamatschek, Christopher; Augsburg, Klaus; Weigelt, Thomas; Prahst, Alexander; Gramstat, Sebastian
Testing of alternative disc brakes and friction materials regarding brake wear particle emissions and temperature behavior. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 12 (2021), 4, 436$23

In this study, different disc brakes and friction materials are evaluated with respect to particle emission output and characteristic features are derived. The measurements take place on an inertia dynamometer using a constant volume sampling system. Brake wear particle emission factors of different disc concepts in different sizes are determined and compared, using a grey cast iron disc, a tungsten carbide-coated disc and a carbon ceramic disc. The brakes were tested over a section (trip #10) novel test cycle developed from the database of the worldwide harmonized Light-Duty vehicles Test Procedure (WLTP). First, brake emission factors were determined along the bedding process using a series of trip-10 tests. The tests were performed starting from unconditioned pads, to characterize the evolution of emissions until their stabilization. In addition to number- and mass-related emission factors (PM2.5-PM10), the particle size distribution was determined. Another focus was the evaluation of temperature ranges and the associated challenges in the use of temperature readings in a potential regulation of brake wear particle emissions. The results illustrate the challenges associated with establishing a universal bedding procedure and using disc temperature measurements for the control of a representative braking procedure. Using tungsten carbide coated discs and carbon ceramic discs, emission reduction potentials of up to 70% (PM10) could be demonstrated along the WLTP brake cycle. The reduction potential is primarily the result of the high wear resistance of the disc, but is additionally influenced by the pad composition and the temperature in the friction contact area.



https://doi.org/10.3390/atmos12040436
Heydrich, Marius; Ricciardi, Vincenzo; Ivanov, Valentin; Mazzoni, Matteo; Rossi, Alessandro; Buh, Jože; Augsburg, Klaus
Integrated braking control for electric vehicles with in-wheel propulsion and fully decoupled brake-by-wire system. - In: Vehicles, ISSN 2624-8921, Bd. 3 (2021), 2, S. 145-161

https://doi.org/10.3390/vehicles3020009
Aksjonov, Andrei; Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Vodovozov, Valerij; Petlenkov, Eduard
Hardware-in-the-loop test of an open-loop fuzzy control method for decoupled electrohydraulic antilock braking system. - In: IEEE transactions on fuzzy systems, ISSN 1941-0034, Bd. 29 (2021), 5, S. 965-975

https://doi.org/10.1109/TFUZZ.2020.2965868
Kolbeck, Katharina; Augsburg, Klaus
Brake particle movement inside the frictional system and influencing parameters. - Stansted, Essex : FISITA. - 1 Online-Ressource (1 Seiten)Publikation entstand im Rahmen der Veranstaltung: EuroBrake 2020, EB2020-EBS-010

https://doi.org/10.46720/eb2020-ebs-010
Ricciardi, Vincenzo; Schiele, Martin; Hesse, David; Hauschild, Peter; Augsburg, Klaus
Artificial neural network regression models for the prediction of brake-related emissions. - Stansted, Essex : FISITA. - 1 Online-Ressource (1 Seite)Publikation entstand im Rahmen der Veranstaltung: EuroBrake 2020, EB2020-STP-050

https://doi.org/10.46720/eb2020-stp-050
Feißel, Toni; Hesse, David; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Measurement of vehicle related non-exhaust particle emissions under real driving conditions. - Stansted, Essex : FISITA. - 1 Online-Ressource (1 Seite)Publikation entstand im Rahmen der Veranstaltung: EuroBrake 2020, EB2020-STP-039

https://doi.org/10.46720/eb2020-stp-039
Schreiber, Viktor; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Fujimoto, Hiroshi
Novel developing environment for automated and electrified vehicles using remote and distributed X-in-the-Loop technique. - In: 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2020), insges. 5 S.

This paper contributes to an approach for integrated development, optimization and scientific investigation of coupled systems. The focus here is on real-time networking of test fields with model-based development environments.



https://doi.org/10.1109/VPPC49601.2020.9330996
Hott, Lukas; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Ricciardi, Vincenzo; Dhaens, Miguel; Al Sakka, Monzer; Praet, Kylian; Vazquez Molina, Joan
Ride blending control for AWD electric vehicle with in-wheel motors and electromagnetic suspension. - In: 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2020), insges. 5 S.

This paper presents a controller for enhancing the ride comfort of electric vehicles with in-wheel motors (IWM) and electromagnetic suspensions (AS). The combined use of IWMs and AS to increase the ride comfort is referred to as Ride Blending (RB). The purpose of this integrated control, its general idea and concept are discussed. The Ride Blending controller is based on a multi-layer hierarchical control architecture. To continuously allocate the demand between the actuators, the control makes use of a cost function optimisation where the ideal control parameters for the current time step are defined. The goal of each component of this function is explained and the structure of each one is described. The use of the ride blending control is then demonstrated on various driving manoeuvres to show the functionality and the ride quality improvement.



https://doi.org/10.1109/VPPC49601.2020.9330946
Heydrich, Marius; Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Robust design of combined control strategy for electric vehicle with in-wheel propulsion. - In: 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2020), insges. 6 S.

This paper introduces a control strategy for battery electric Sport Utility Vehicle (SUV) with the rear wheel drive and the decoupled braking system with electro-hydraulic actuation on the front axle and electro-mechanical actuation on the rear axle. The control architecture includes anti-lock braking system (ABS) and traction control (TC) with additional features as the brake blending for improved energy recuperation. The ABS/TC functions are based on the wheel slip controller realized with Proportional-Integral (PI) and Integral Sliding Mode (ISM) strategies, which are benchmarked in the presented study. The control structure also includes modules for estimation of road slope and vehicle mass allocation via Recursive Least Squares (RLS) algorithm.



https://doi.org/10.1109/VPPC49601.2020.9330832
Aksjonov, Andrei; Vodovozov, Valerij; Augsburg, Klaus; Petlenkov, Eduard
Blended antilock braking system control method for all-wheel drive electric sport utility vehicle. - In: ELECTRIMACS 2019, (2020), S. 229-241

At least two different actuators work in cooperation in regenerative braking for electric and hybrid vehicles. Torque blending is an important area, which is responsible for better manoeuvrability, reduced braking distance, improved riding comfort, etc. In this paper, a control method for electric vehicle blended antilock braking system based on fuzzy logic is promoted. The principle prioritizes usage of electric motor actuators to maximize recuperation energy during deceleration process. Moreover, for supreme efficiency it considers the battery's state of charge for switching between electric motor and conventional electrohydraulic brakes. To demonstrate the functionality of the controller under changing dynamic conditions, a hardware-in-the-loop simulation with real electrohydraulic brakes test bed is utilized. In particular, the experiment is designed to exceed the state-of-charge threshold during braking operation, what leads to immediate switch between regenerative and friction brake modes.



https://doi.org/10.1007/978-3-030-37161-6_17
Iyer, Kunal; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
Offline and online tyre model reconstruction by locally weighted projection regression. - In: 2020 IEEE 16th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), (2020), S. 311-316

https://doi.org/10.1109/AMC44022.2020.9244310
Hesse, David;
Beitrag zur experimentellen und analytischen Beschreibung partikelförmiger Bremsenemissionen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (XIII, 171 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Verkehrsbedingte Emissionen stehen derzeit stark in der öffentlichen Kritik, da diese zur Klimaveränderung beitragen und als gesundheitsgefährdend eingestuft werden. Verbrennungsmotorische Emissionen sind derzeit durch Grenzwerte reguliert. Durch den Einsatz effizienter Antriebsaggregate und effizienter Abgasnachbehandlungssysteme sank der Anteil dieser Emissionen am Gesamtfahrzeugausstoß in den vergangenen Jahren kontinuierlich. Für außermotorische Emissionen, zu denen auch partikelförmiger Bremsenabrieb zu zählen ist, existiert derzeit kein gesetzlicher Grenzwert bezüglich emittierter Partikelanzahl und Partikelmasse, was zu einem kontinuierlichen Anstieg des Anteils am Fahrzeuggesamtbudget führte. Da ein Teil der Verschleißpartikel den Größenklassen des Feinstaubes (= 10 [my]m) zugeordnet werden kann, ist diese Feinstaubquelle für die menschliche Gesundheit von besonderer Relevanz und steht damit im Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen. Eine zielgerichtete Bewertung setzt effiziente Probenahmesysteme voraus, durch deren Anwendung eine ganzheitliche Analyse von Emissionscharakteristiken sowie der chemischen und physikalischen Eigenschaften unter Laborbedingungen und im realen Fahrversuch möglich wird. Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Beschreibung der Dynamik partikelförmiger Bremsenemissionen innerhalb eines geschlossenen Probenahmesystems dar. Im Einzelnen sind dies die Partikelinjektion und -verteilung bis hin zur Probenahme oder Abscheidung. Ein weiteres Ziel stellt die Verifizierung der Messfähigkeit der vornehmlich für die Ermittlung verbrennungsmotorischer Abgasemissionen entwickelten Messsysteme für den vorliegenden Anwendungsfall dar. Das übergeordnete Ziel besteht damit in einer ganzheitlichen Bewertung der zur Durchführung regulatorischer Messungen erforderlichen Mess- und Prüftechnik. Den Beginn stellt die Entwicklung einer Methodik zur Analyse des Partikelinjektions- und Abscheideverhaltens dar. Darauf aufbauend werden methodische Ansätze zur experimentellen Validierung vorgestellt. Untersuchungen zur Partikelverteilung und -abscheidung ermöglichen eine allumfassende Bewertung der ablaufenden Vorgänge. Im dritten Teil werden physikalische Messprinzipien zur Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration (PAK), Partikelmasse (PM) bzw. -konzentration (PMK) und Größenverteilungsdichte (GVD) hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit überprüft. Die Erarbeitung von Messkonzepten ermöglicht die Durchführung vergleichender Untersuchungen zur Bewertung von Einflussgrößen und Emissionsminderungspotenzialen. Den Abschluss bilden Untersuchungen zum Emissionsverhalten an variierenden Prüfumgebungen, vom Schwungmassen-Bremsenprüfstand bis hin zum realen Fahrversuch, was eine ganzheitliche Bewertung der Wechselwirkungen und Zusammenhänge ermöglicht.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000613
Alfonso, Jesús; Rodriguez, José Manuel; Salazar, Jean Carlo; Orús, Javier; Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Molina, Joan Vazquez; Al Sakka, Monzer; Castellanos, José Angel
Distributed simulation and testing for the design of a smart suspension. - In: SAE international journal of connected and automated vehicles, ISSN 2574-075X, Volume 3 (2020), issue 2, Article ID 12-03-02-0011, Seite 129-138

https://doi.org/10.4271/12-03-02-0011
Mamakos, Athanasios; Arndt, Michael; Hesse, David; Hamatschek, Christopher; Augsburg, Klaus
Comparison of particulate matter and number emissions from a floating and a fixed caliper brake system of the same lining formulation. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2020), SAE technical paper 2020-01-1633, Seite 1-11

The particulate emissions of two brake systems were characterized in a dilution tunnel optimized for PM10 measurements. The larger of them employed a fixed caliper (FXC) and the smaller one a floating caliper (FLC). Both used ECE brake pads of the same lining formulation. Measured properties included gravimetric PM2.5 and PM10, Particle Number (PN) concentrations of both untreated and thermally treated (according to exhaust PN regulation) particles using Condensation Particle Counters (CPCs) having 23 and 10 nm cut-off sizes, and an Optical Particle Sizer (OPS). The brakes were tested over a section (trip-10) novel test cycle developed from the database of the Worldwide harmonized Light-Duty vehicles Test Procedure (WLTP). A series of trip-10 tests were performed starting from unconditioned pads, to characterize the evolution of emissions until their stabilization. Selected tests were also performed over a short version of the Los Angeles City Cycle. PM2.5 emissions of burnished pads averaged at 2.6 mg/km/brake and 4.1 mg/km/brake for the FLC and the FXC system, respectively. A large fraction of the airborne PM was found to be larger than 2.5 [my]m, leading to 2.7 times higher PM10 emissions. Therefore, proper PM10 measurements will require careful considerations on the operating tunnel parameters to minimize particle losses. The FXC system yielded ˜50% higher PM and two times higher PN emissions despite the 22% lower disc temperatures measured with an embedded thermocouple. No indication of volatile particle formation was observed, with more than 80% of total PN having an optical diameter larger than 300 nm. The results illustrate the challenges associated with the use of disc temperature measurements for the control of a representative braking procedure.



https://doi.org/10.4271/2020-01-1633
Agliullin, Timur; Gubaidullin, Robert; Sakhabutdinov, Airat; Morozov, Oleg; Kuznetsov, Artem; Ivanov, Valentin
Addressed fiber bragg structures in load-sensing wheel hub bearings. - In: Sensors, ISSN 1424-8220, Bd. 20 (2020), 21, 6191, insges. 14 S.

The work presents an approach to instrument the load-sensing bearings for automotive applications for estimation of the loads acting on the wheels. The system comprises fiber-optic sensors based on addressed fiber Bragg structures (AFBS) with two symmetrical phase shifts. A mathematical model for load–deformation relation is presented, and the AFBS interrogation principle is described. The simulation includes (i) modeling of vehicle dynamics in a split-mu braking test, during which the longitudinal wheel loads are obtained, (ii) the subsequent estimation of bearing outer ring deformation using a beam model with simply supported boundary conditions, (iii) the conversion of strain into central frequency shift of AFBS, and (iv) modeling of the beating signal at the photodetector. The simulation results show that the estimation error of the longitudinal wheel force from the strain data acquired from a single measurement point was 5.44% with a root-mean-square error of 113.64 N. A prototype load-sensing bearing was instrumented with a single AFBS sensor and mounted in a front right wheel hub of an experimental vehicle. The experimental setup demonstrated comparable results with the simulation during the braking test. The proposed system with load-sensing bearings is aimed at estimation of the loads acting on the wheels, which serve as input parameters for active safety systems, such as automatic braking, adaptive cruise control, or fully automated driving, in order to enhance their effectiveness and the safety of the vehicle.



https://doi.org/10.3390/s20216191
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Shyrokau, Barys; Fujimoto, Hiroshi
Recent advancements in continuous wheel slip control. - In: Advances in dynamics of vehicles on roads and tracks, (2020), S. 1525-1535

The paper presents an overview of continuous wheel slip control (WSC) methods as the part of anti-lock braking system (ABS) for the several vehicles configurations with friction brakes and electric motors. Performance of proposed WSC design variants using several control techniques has been experimentally evaluated for three different test vehicles: Sport Utility Vehicle (SUV) with decoupled electro-hydraulic brake (DEHB) system, SUV with four individual on-board electric motors (OBM), and compact vehicle with four individual in-wheel motors (IWM). Obtained results demonstrated that proposed continuous WSC variants provide a simultaneous effect on braking efficiency and ride quality as well as robust operation in various road conditions. Presented summary provides outlook on future perspectives of the continuous WSC and compares its status with conventional rule-based ABS systems.



Agliullin, Timur; Ivanov, Valentin; Ricciardi, Vincenzo; Acosta Reche, Manuel; Augsburg, Klaus; Sandu, Corina; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry
Torque vectoring control on ice for electric vehicles with individually actuated wheels. - In: Advances in dynamics of vehicles on roads and tracks, (2020), S. 1543-1551

Recent studies on torque vectoring control for electric vehicles proposed various efficient solutions demonstrating improvement of vehicle stability for evasive manoeuvres. However, the torque vectoring on very low friction surfaces such as black ice or wet snow is rarely investigated, especially for the electric vehicles with off-road capability. The presented study contributes to this topic by laying the groundwork for further advanced torque vectoring designs. Within the framework of this paper, the target vehicle is a sport utility vehicle equipped with four on-board electric motors controlling each wheel separately. The functionality of the developed controllers is tested under hardware-in-the-loop simulations for icy road conditions. For this purpose, the tyre model has been parameterized and validated based on the experimental data conducted on a unique terramechanics test rig at Virginia Polytechnic Institute and State University. The test results confirm very good functionality of the developed controllers and demonstrate an improvement of the electric vehicle driving performance.



Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Morozov, Oleg G.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Real-time simulation of microwave-photonic system for estimating the tangential deformation of tire. - In: 2020 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), (2020), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/SYNCHROINFO49631.2020.9166028
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Emmei, Tomoki; Fuse, Hiroyuki; Fujimoto, Hiroshi; Fridman, Leonid M.
Wheel slip control for the electric vehicle with in-wheel motors: variable structure and sliding mode methods. - In: IEEE transactions on industrial electronics, Bd. 67 (2020), 10, S. 8535-8544

https://doi.org/10.1109/TIE.2019.2942537
Quaini, Deborah; Sazgetdinov, Kamil; Ivanov, Valentin; Ferrara, Antonella
Optimization based sliding mode control in active suspensions: design and hardware-in-the-loop assessment. - In: European Control Conference 2020, (2020), S. 1607-1612

https://ieeexplore.ieee.org/document/9143835
Dalmau, Maria E.; Augsburg, Klaus; Wenzel, Felix; Ivanov, Valentin
Tire particle emissions: demand on reliable characterization. - In: Tire science and technology, ISSN 0090-8657, Bd. 48 (2020), 2, S. 107-122

Tire emissions are recently becoming an important topic in environmental science and among visionary automotive engineers. Deep understanding of the mechanisms involved in tire wear and emissions and their reliable physical/chemical characterization should be assumed as an urgent task. With the aim to contribute to a trustworthy characterization of tire wear and emissions, this paper presents both (i) analysis of state-of-the-art in this field and (ii) a first experimental approach to the collection of particles from a rotating tire in a new developed test box.



https://doi.org/10.2346/tire.19.170181
Morozov, Oleg G.; Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Modeling of microwave-photonic system for assessing the tangential component of tire deformation. - In: 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, (2020), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/WECONF48837.2020.9131541
Sakhabutdinov, Ajdar Zh.; Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Morozov, Oleg G.; Ivanov, Valentin
Numerical modeling of microwave-photonic sensor system for load sensing bearings. - In: 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, (2020), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/WECONF48837.2020.9131447
Bakhmutov, Sergey V.; Umnitsyn, Artem A.; Ivanov, Valentin
Comparative assessment of vehicle anti-lock braking system operation using friction brake mechanisms and e-machine in the vehicle with electric drive of traction wheels. - In: IOP conference series, ISSN 1757-899X, Bd. 819 (2020), 012035, insges. 6 S.

https://doi.org/10.1088/1757-899X/819/1/012035
Augsburg, Klaus; Hesse, David
Comparative study of brake particle emissions. - In: 11th Int. AVL Exhaust Gas and Particulate Emissions Forum, (2020), insges. 15 S.

Friction brakes are used to ensure the deceleration of motor vehicles. As a result of tribological mechanisms, brake disc and brake pad wear occurs, which also leads to the emission of particulate brake dust. Particulate emissions from powertrain systems are becoming increasingly important, particularly due to their special chemical-physical properties. In the present study, brake emissions are characterized as a function of the tribological formation mechanisms and the operating conditions of the wheel brake. The development of suitable test cycles, the requirements for a laboratory test environment and a target-oriented selection of the metrological framework conditions are addressed. Finally, the challenges that arise during the performance of on-road tests (RDE) are described and evaluated.



Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Morozov, Oleg G.; Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Ivanov, Valentin
Modeling of spectrum response of addressed FBG-structures in load sensing bearings. - In: 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IEEECONF48371.2020.9078659
Morozov, Oleg G.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Kurbiev, I. U.; Nureev, I. I.; Ivanov, Valentin
Interrogator for vibration and shape mode sensing using an address fiber bragg grating array. - In: 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IEEECONF48371.2020.9078576
Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Nureev, I. I.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Application of Gaussian function for modeling two-frequency radiation from addressed FBG. - In: 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IEEECONF48371.2020.9078587
Köhler, Tobias; Schiele, Martin; Glaser, Marcus; Schricker, Klaus; Bergmann, Jean Pierre; Augsburg, Klaus
In-situ monitoring of hybrid friction diffusion bonded EN AW 1050/EN CW 004A lap joints using artificial neural nets. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-3076, Bd. 234 (2020), 5, S. 766-785

In this work, a dissimilar copper/aluminum lap joint was generated by force-controlled hybrid friction diffusion bonding setup (HFDB). During the welding process, the appearing torque, the welding force as well as the plunge depth are recorded over time. Due to the force-controlled process, tool wear and the use of different materials, the resulting data series varies significantly, which makes quality assurance according to classical methods very difficult. Therefore, a Convolutional Neural Network was developed which allows the evaluation of the recorded process data. In this study, data from sound welds as well as data from samples with weld defects were considered. In addition to the different welding qualities, deviations from the ideal conditions due to tool wear and the use of different alloys were also considered. The validity of the developed approach is determined by cross validation during the training process and different amounts of training data. With an accuracy of 88.5%, the approach of using Convolutional Neural Network has proven to be a suitable tool for monitoring the processes.



https://doi.org/10.1177/1464420720912773
Augsburg, Klaus; Wenzel, Felix; Gramstat, Sebastian
Methodology for the measurment of tire wear particles. - In: 10th International Munich Chassis Symposium 2019, (2020), S. 817-829
Literaturangaben

Ricciardi, Vincenzo; Travagliati, Alessandro; Schreiber, Viktor; Klomp, Matthijs; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Faria, Cassio
A novel semi-empirical dynamic brake model for automotive applications. - In: Tribology international, ISSN 1879-2464, Bd. 146 (2020), 106223

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106223
Tavernini, Davide; Vacca, Fabio; Metzler, Mathias; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Gruber, Patrick; Hartavi, Ahu Ece; Dhaens, Miguel; Sorniotti, Aldo
An explicit nonlinear model predictive ABS controller for electro-hydraulic braking systems. - In: IEEE transactions on industrial electronics, Bd. 67 (2020), 5, S. 3990-4001

https://doi.org/10.1109/TIE.2019.2916387
Pretagostini, Francesco; Ferranti, Laura; Berardo, Giovanni; Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys
Survey on wheel slip control design strategies, evaluation and application to antilock braking systems. - In: IEEE access, ISSN 2169-3536, Bd. 8 (2020), S. 10951-10970

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2965644
Ritzel, Laszlo;
Entwicklungs- und Auslegungsmethodik für kavitationsbeanspruchte Dauerbremsen. - Ilmenau, 2020. - XVI, 219 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Steigerung der Leistungsdichte, Reduktion von Schallemission und kavitationsbedingter Materialerosion von hydrodynamischen Bremsen leisten. Basierend auf einer im praktischen Einsatz befindlichen Ausführung für Schienenfahrzeuge erfolgen theoretische, simulative als auch praktische Untersuchungen. Hinsichtlich Leistungsdichte werden die relevanten geometrischen Einflussgrößen der strömungsleitenden Bauteile analysiert. Durch Strömungssimulationen wird der Zusammenhang zwischen der Leistungsdichte und dem jeweiligen Untersuchungsparameter ermittelt. Neben dem globalen Maximum steht unter Berücksichtigung möglicher Fertigungstoleranzen die Robustheit im Fokus um eine geringe Kennlinienstreuung zu erreichen. Auf Basis dieser Ergebnisse erfolgt die Definition von Geometrien für Prototypen und deren Validierung durch Prüfstandsversuche. Aus der Gesamtheit dieser Untersuchungen erfolgt die Ableitung einer Methodik für Neu- als auch für Anpassungsauslegungen des Strömungskreislaufs. Aus akustischen Analysen von Bremsversuchen werden die für den Schalldruckpegel relevanten Geometriegrößen der hydrodynamischen Bremse identifiziert. Durch Kombination von theoretischen Überlegungen und Simulationsergebnissen wird eine Methodik entwickelt, welche die Geometrieauslegung zur Erzielung eines geringen Schalldruckpegels beschreibt. Ergebnisse dieser Analysen werden durch Prüfstandsversuche untersucht und validiert. Damit ist es innerhalb der theoretischen Entwicklungsphase möglich, die Geometrie des Strömungskreislaufs so zu definieren, dass sie zu niedriger akustischer Emission führt. Zur Verminderung von kavitationsbedingter Materialerosion wird ein simulativer Ansatz aufgezeigt. Ziel ist es, hierbei innerhalb kurzer Untersuchungszeit eine Abschätzung der relativen Kavitationsneigung unterschiedlicher geometrischer Ausführungen zu treffen. Eine Methode zur schnellen Lokalisierung von kavitationskritischen Geometrien unter realen Prüfstandsbedingungen wird entwickelt. Die Untersuchung der Kavitationsneigung von Prototypen und die Bewertung des Einflusses verschiedener Geometrieparameter auf die Kavitationsintensität werden mit dieser Methode durchgeführt. Kennfeldanalysen werden durchgeführt und kavitationskritische Betriebsbereiche werden aufgezeigt. Des Weiteren wird eine Methodik zur Prüfung und Bewertung der Kavitationsbeständigkeit von Werkstoffen und Beschichtungen im Modellversuch beschrieben. Aus der Reihe von untersuchten Materialien wird eine Übersicht erarbeitet und bietet dadurch eine Auswahlmöglichkeit für die Werkstoffdefinition künftiger oder änderungsbedürftiger hydrodynamischer Bremsen.



Hesse, David; Augsburg, Klaus; Feißel, Toni; Sommer, Jochen
Real driving emissions measurement of brake dust particles. - In: EuroBrake 2019, (2019), EB2019-FBR-017, S. 1-9

The measurement of brake dust particles is a complex challenging task owing to the open configuration of a brake system; indeed, the emitted particles are directly spread into the environment. The experiments conducted on the inertia brake dynamometer feature controllable and reproducible environmental and load parameters. However, laboratory testing does not allow reproducing the external continuously changing conditions (i.e. traffic condition, driving style, air humidity, vehicle components' wear and ageing, etc.), which affect the real driving emissions. To this effect, real driving emissions tests aim at assessing the vehicle global emissions in real driving environment and comparing brake particle emissions with other particle emitters, especially the combustion engines. Although real driving emission (RDE) tests enable the detection of brake dust particles emitted in real driving conditions, they are complex and not reproducible due to external, continuously changing parameters. The motivation lies in developing a real driving emission sampling system for brake particle emissions, which meets the quality requirements of the measurements, as well as the prevention of particle losses and contamination, thereby supplementing and reviewing laboratory-based procedures. In addition, a methodology is presented, which allows for the analysis of particle behavior and particle deposition using computational fluid dynamics.



Hesse, David; Augsburg, Klaus; Stueken, Anselm; Frenzel, Toni
Investigation of the potentials of regenerative brake systems towards the reduction of brake particle emissions. - In: EuroBrake 2019, (2019), EB2019-EBS-021, S. 1-4

Brakes are nowadays considered as the main emitters of micro- and nano-particles in road vehicles next to the internal combustion engines. Regenerative braking enables blending operation with conventional friction brakes allowing a significant reduction of particulate matter emissions. In this study, the potentials of a control strategy for regenerative braking are presented and the associated benefits discussed.



Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Els, Schalk; Kat, Cor-Jacques; Botha, Theunis; Dhaens, Miguel; Sandu, Corina; He, Rui; McBride, Sterling; Vazquez, Angel Gabriel Alatorre; Victorino, Alessandro Corrêa
Challenges of integrated vehicle chassis control: some findings of the European project EVE. - In: IEEJ Journal of Industry Applications, ISSN 2187-1108, Bd. 8 (2019), 2, S. 218-230

The development of high-performance mechatronic systems as well as the strong demand for environment-acceptable and safe intelligent technologies have had a profound impact on vehicle engineering. This impact has resulted in both an increasing degree of automation of vehicular systems and the emergence of new concepts like integrated chassis control. To contribute to this topic, a consortium of several industrial and academic partners from EU, South Africa, and USA has performed consolidated research and innovation actions for the development of new integrated chassis control technologies within the framework of the European project EVE. This paper presents the main EVE outcomes related to the integration of active brake, suspension, and tyre pressure control. Attention is also given to the problems of vehicle and tyre modelling, state estimation, robust chassis control, and experimental validation tools.



https://doi.org/10.1541/ieejjia.8.218
Augsburg, Klaus; Hesse, David
Stand und Entwicklungstendenzen bei der Minderung von Non-Exhaust-Emissionen. - In: [Band], (2019), S. 101-117

Acosta Reche, Manuel;
Vehicle dynamics virtual sensing and advanced motion control for highly skilled autonomous vehicles. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (192 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Diese Dissertation soll den Weg zur Entwicklung einer zukünftigen Generation hochqualifizierter autonomer Fahrzeuge (HSAV) aufzeigen. Kurz gesagt, es ist beabsichtigt, dass zukünftige HSAVs fortgeschrittene Fahrfähigkeiten aufweisen können, um das Fahrzeug trotz der Fahrbedingungen (Grenzen des Fahrverhaltens) oder Umgebungsbedingungen (z. B. Oberflächen mit geringer Manövrierfähigkeit) in stabilen Grenzen zu halten. Aktuelle Forschungslinien zu intelligenten Systemen weisen darauf hin, dass ein solches fortschrittliches Fahrverhalten mit Hilfe von Expertensystemen realisiert werden kann, die in der Lage sind, die aktuellen Fahrzeugzustände zu überwachen, die Straßenreibungsbedingungen kennenzulernen und ihr Verhalten in Abhängigkeit von der ermittelten Situation anzupassen. Solche Anpassungsfähigkeiten werden häufig von professionellen Motorsportfahrern gezeigt, die ihr Fahrverhalten in Abhängigkeit von der Straßengeometrie oder den Reifenreibungsmerkmalen abstimmen. Auf dieser Grundlage werden Expertensysteme mit fortschrittlichen Fahrfunktionen vorgeschlagen, die auf den Techniken hochqualifizierter Fahrer basieren (z. B. hohe Schlupfregelung), um den Betriebsbereich autonomer Fahrzeuge zu erweitern und eine Automatisierung auf hohem Niveau zu erreichen (z. B. Verbesserung der Manövrierfähigkeit auf niedrigem Niveau) -haftende Oberflächen). Um diese Expertensysteme zu konzipieren, werden zwei große Forschungsthemen in dieser Dissertation ausführlich behandelt: Fahrdynamik-virtuelle Wahrnehmung und fortschrittliche Bewegungssteuerung. In Bezug auf erstere wird eine umfassende Forschung durchgeführt, um virtuelle Sensoren vorzuschlagen, die in der Lage sind, die Bewegungszustände der Fahrzeugebenen abzuschätzen und die Straßenreibungseigenschaften aus leicht verfügbaren Messungen kennenzulernen. In Bezug auf die Bewegungssteuerung werden Systeme zur Nachahmung fortgeschrittener Fahrfähigkeiten und zum Erzielen einer robusten Wegfolgefähigkeit angestrebt. Eine optimale koordinierte Wirkung verschiedener Fahrgestellsubsysteme (z. B. Lenkung und individuelle Drehmomentsteuerung) wird durch die Annahme eines zentralisierten, mehrfach betätigten Systemrahmens angestrebt. Die in dieser Arbeit entwickelten virtuellen Sensoren wurden experimentell mit dem Vehicle-Based Objective Tyre Testing (VBOTT) - Prüfstand von JAGUAR LAND ROVER und den fortschrittlichen Bewegungssteuerungsfunktionen mit dem mehrfach betätigten Bodenfahrzeug "DevBot" von ARRIVAL und ROBORACE validiert.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040620
Agliullin, Timur; Ivanov, Valentin; Kaddari, Mohamed Salim; Ricciardi, Vincenzo; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus
Sliding mode methods in electric vehicle stability control. - In: 2019 IEEE ICCVE, (2019), insges. 6 S.

https://doi.org/10.1109/ICCVE45908.2019.8965171
Armengaud, Eric; Hegazy, Omar; Brandstätter, Bernhard; Ivanov, Valentin; Tatschl, Reinhard; De Gennaro, Michele; Sorniotti, Aldo; Van Mierlo, Joeri; Schernus, Christof
European innovation for next generation electrified vehicles and components. - In: 2019 IEEE ICCVE, (2019), insges. 6 S.

https://doi.org/10.1109/ICCVE45908.2019.8964843
Miyahara, Kota; Fujimoto, Hiroshi; Hori, Yoichi; Ivanov, Valentin
Performance benchmark of yaw rate controllers by active front steering : comparative analysis of model predictive control, linear quadratic integral control and yaw moment observer. - In: IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (2019), S. 473-478

https://doi.org/10.1109/IECON.2019.8927733
Savitski, Dzmitry;
Robust control of brake systems with decoupled architecture. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (ix, 143 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Moderne Bremssysteme tendieren zur entkoppelten Konstruktion mit involvierten elektrischen und/oder elektrohydraulischen Aktuatoren. In der vorliegenden Arbeit ist die entsprechende Bremsregelungsarchitektur für die elektrischen und automatisierten Fahrzeuge vorgeschlagen, die beinhaltet Funktionen zur (i) primären Bremsung, (ii) gemischten Bremsung und (iii) Radschlupfregelung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist auf die Robustheit der kontinuierlichen Radschlupfregelung während einer Notbremsung bei hoher und niedriger Fahrbahnreibung gelegt. Als die Lösung sind mehrere Regelungsstrategien entwickelt und experimentell validiert. Die Ergebnisse für drei Fahrzeugprototypen mit individuellen Board- und Radnabemotoren und einem elektrohydraulischen Brake-by-Wire System demonstrieren wesentliche Verbesserung der Bremsleistung und Fahrqualität im Vergleich zu den konventionellen Strategien der Radschlupfregelung.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040266
Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Bernad, Carlos; Dhaens, Miguel; Dutré, Mathieu; Gramstat, Sebastian; Magnin, Pacôme; Schreiber, Viktor; Skrt, Urška; Van Kelecom, Nick
Connected and shared X-in-the-loop technologies for electric vehicle design. - In: World electric vehicle journal, ISSN 2032-6653, Volume 10 (2019), issue 4, 83, 13 Seiten

https://doi.org/10.3390/wevj10040083
Vodovozov, Valerij; Aksjonov, Andrei; Ricciardi, Vincenzo; Raud, Zoja
Fuzzy control of energy recovery in electric vehicles with hybrid energy storage. - In: 7th International Conference on Clean Electrical Power: Renewable Energy Resources Impact, (2019), S. 345-350

https://doi.org/10.1109/ICCEP.2019.8890103
Mikelsons, Lars; Schreiber, Viktor; Blochwitz, Torsten; Baumann, Michael; Beringer, Steffen; Nagarajan, Natarajan; Fu, Desheng; König, Christian; Haid, Timo; Ewald, Stefan
Advanced Co-Simulation Open System Architecture : ACOSAR-Abschlussbericht : gemeinsamer Abschlussbericht : Förderzeitraum: 01.09.2015-31.08.2018. - Renningen : Robert Bosch GmbH. - 1 Online-Ressource (64 Seiten, 2,54 MB)Förderkennzeichen BMBF 01IS15033A-J

https://doi.org/10.2314/KXP:168108287X
Höpping, Kristian;
Ein Beitrag zur Potenzialanalyse von reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystemen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XXX, 253, A-60 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 11)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Bei der Wahl des optimalen Reifenfülldrucks besteht ein sehr großes Spannungsfeld zwischen sich gegenüberstehenden Komfort-, Sicherheits- und Umweltanforderungen. Eine intelligent geregelte Reifenfülldruckregelanlage (RDRA), die den Reifeninnendruck hochdynamisch und radselektiv in Abhängigkeit des Fahrzeug- und Fahrbahnzustands adaptiert, verspricht ein großes Potenzial zur Minimierung der Zielkonflikte. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird eine Methodik zur Realisierung und Bewertung der Leistungsfähigkeit eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems erarbeitet. Die Entwicklung eines Reifenmessanhängers sowie eines Corner-Modul-Prüfstands als mobile bzw. stationäre Prüfeinrichtung zur Charakterisierung von Reifeneigenschaften unter Real- bzw. Laborbedingungen sowie die Erarbeitung einer Mess- und Auswertemethode erlauben die Untersuchung des Kraftschlussverhaltens von Reifen. Neben der Bewertung verschiedener Einflussgrößen quantifizieren die analysierten Messergebnisse erstmals den Einfluss großer Reifenfülldruckvariationen auf das Umfangskraftverhalten von Pkw-Reifen. Da die Reifencharakteristiken, die im Labor auf Prüfstandstrommeln sowie auf realer Asphaltfahrbahn erfasst wurden, teilweise voneinander abweichen, wird eine Umrechnungsmethode erarbeitet, die den Fahrbahnkrümmungseinfluss berücksichtigt. Das Verfahren erlaubt es, Umfangskraftbeiwert-Schlupf-Kennlinien anhand von Reifenlatschmessungen zu skalieren. Schließlich wird die allgemeingültige Anwendbarkeit des Umrechnungsverfahrens sowie der Einfluss der Fahrbahnbeschaffenheit auf das bestimmte Kraftschlussverhalten diskutiert. Der Reifen ist das einzige Bindeglied zwischen dem Kraftfahrzeug und der Fahrbahn. Für numerische Analysen ist die Wahl geeigneter Reifenmodelle sowie die Gewährleistung geringer Approximationsfehler daher unabdingbar. Zur Abbildung des Reifenverhaltens werden die für Fahrdynamiksimulationen besonders relevanten Magic Formula-, HSRI- und Deur-Reifenmodelle für große Reifenfülldruckvariationen erweitert. Eine entwickelte Parametrisierungsmethode erlaubt es, die Koeffizienten der Modelle anhand der Messdaten zu identifizieren. Mit den im Rahmen der hier vorliegenden Forschungsarbeit eingeführten Modellerweiterungen wird erstmals die Möglichkeit geschaffen, mit den genannten Reifensimulationsmodellen große Reifenfülldruckvariationen zu berücksichtigen. Ein entwickeltes Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell zur numerischen Berechnung des Fahrdynamikverhaltens von Kraftfahrzeugen erlaubt, neben der Implementierung der erweiterten Reifenmodellgleichungen, die Integration eines parametrisierten Radschlupfregelsystems sowie einer erarbeiteten Reifenfülldruckregelanlage als MIL-Modelle. Der interdisziplinäre und ganzheitliche Simulationsansatz bietet erstmals die Möglichkeit, den Einfluss einer radselektiven, hochdynamischen Reifenfülldruckadaption auf die Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen zu bewerten. Der Einfluss verschiedener Parametervariationen sowie die Analyse unterschiedlicher Regelphilosophien auf das im Fokus der Forschung stehende Bremswegverkürzungspotenzial wird dargestellt. Die Resultate erlauben die Schlussfolgerung, dass mithilfe einer gezielten Reifenfülldruckadaption der Bremsweg signifikant verringert werden kann. Schließlich werden die Komponenten einer Reifenfülldruckverstellanlage ausgelegt und, zusammen mit einer entwickelten Regelstrategie, in einem Demonstratorfahrzeug implementiert. Damit wird erstmals eine hochdynamische Reifenfülldruckregelanlage in einem Versuchsfahrzeug realisiert und die Möglichkeit geschaffen, das Potenzial einer intelligent geregelten, hochdynamischen Reifenfülldruckregelanlage als Fahrerassistenzsystem experimentell zu bewerten. Durch umfangreiche Fahrversuche auf einem Testgelände wird das Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell validiert. Ein Vergleich numerisch berechneter und experimentell analysierter Bremsweguntersuchungen erlaubt es, die Leistungsfähigkeit der erweiterten Reifenmodelle zur Simulation des Bremswegverkürzungspotenzials durch eine Reifeninnendruckadaption zu bewerten. Nicht zuletzt durch die Analyse des Kraftübertragungsverhaltens im Reifen-Fahrbahn-Kontakt mithilfe eines Radkraftsensors wird das Wirkprinzip eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems nachgewiesen. Mit der vorliegenden Forschungsarbeit wird ein Beitrag zur simulativen und experimentellen Bewertung des Potenzials, insbesondere zur Bremswegverkürzung, eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems geleistet.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000296
Mamakos, Athanasios; Arndt, Michael; Hesse, David; Augsburg, Klaus
Physical characterization of brake-wear particles in a PM10 dilution tunnel. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 10 (2019), 11, 639, insges. 19 S.

A dilution tunnel was designed for the characterization of brake-wear particle emissions up to 10 [my]m on a brake dyno. The particulate matter emission levels from a single front brake were found to be 4.5 mg/km (1.5 mg/km being smaller than 2.5 [my]m) over a novel real-world brake cycle, for a commercial Economic Commission for Europe (ECE) pad. Particle Number (PN) emissions as defined in exhaust regulations were in the order of 1.5 to 6 × 10^9 particles per km per brake (#/km/brake). Concentration levels could exceed the linearity range of full-flow Condensation Particle Counters (CPCs) over specific braking events, but remained at background levels for 60% of the cycle. Similar concentrations measured with condensation and optical counters suggesting that the majority of emitted particles were larger the 300 nm. Application of higher braking pressures resulted in elevated PN emissions and the systematic formation of nano-sized particles that were thermally stable at 350 &ring;C. Volatile particles were observed only during successive harsh braking events leading to elevated temperatures. The onset depended on the type of brakes and their prehistory, but always at relatively high disc temperatures (280 to 490 &ring;C).



https://doi.org/10.3390/atmos10110639
Hesse, David; Augsburg, Klaus
Real driving emissions measurement of brake dust particles. - In: SAE Mobilus, (2019), SAE technical paper 2019-01-2138, Seite 1-13

The measurement of brake dust particles is a complex challenge owing to its open system configuration; indeed, the emitted particles are directly spread into the environment. Measurements on the inertia brake dyno feature controllable and reproducible environmental and operational parameters. Although Real Driving Emission (RDE) measurements enable the detection of brake dust particles emitted in real driving conditions (i.e. traffic condition, driving style, air humidity, vehicle components' wear and ageing, etc.), they are complex and not reproducible due to external, continuously changing parameters (e.g., flow conditions, changing traffic conditions, particulate matter from other sources). The motivation lies in developing a real driving emission sampling system for brake particle emissions, which meets the quality requirements of the measurements, as well as the prevention of particle losses and contamination, thereby supplementing and reviewing laboratory-based procedures. On the basis of knowledge from the computational fluid dynamics and experimental investigations, an advantageous concept of a sampling system for mobile application is presented. The chosen methodological approach shows that the transport efficiency and the uniformity of the number concentration depend on the design, the associated flow conditions and process parameters. In addition, the Particle injection and particle spreading behaviour, influence of disc ventilation and the variable particle properties over the cycle are to be implemented into the evaluation. As a result, an optimized design of a sampling system for mobile applications is derived. Furthermore, the results express the influence of different test environments, test cycles and test setups. The experimental study shows fundamental differences and similarities between laboratory and real-road test environments.



https://doi.org/10.4271/2019-01-2138
Schiele, Martin; Augsburg, Klaus
Datenbasierte Simulationsumgebung für das Training autonomer, maschineller Regelungssysteme. - In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage, (2019), S. 300-309

https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/13829
Augsburg, Klaus; Hesse, David; Hamatschek, Christopher
Außermotorische Feinstaubemissionen an Kraftfahrzeugen - Stand und Entwicklungstendenzen. - In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage, (2019), S. 113-125

Um die Verzögerung von modernen Kraftfahrzeugen gewährleisten zu können, kommen üblicherweise Reibungsbremsen zur Anwendung. Dabei kommt es aufgrund tribologischer Mechanismen zu einem Verschleiß von Scheibe und Belag, was zur Emission eines partikelförmigen Bremsstaubes führt. Die emittierten Verschleißpartikel sind den Größenordnungen des Feinstaubs zuzuordnen, gelangen nahezu ungehindert in die Umwelt und stellen ein gesundheitliches Gefährdungspotential für den Menschen dar. Für die wissenschaftliche Untersuchung sind effiziente Probenahmesysteme erforderlich, welche eine qualitativ hochwertige und reproduzierbare Probe bereitstellen. In einem ersten Teil werden Erkenntnisse zum Partikelinjektions- und ausbreiteverhalten innerhalb eines Probenahmesystems für die Erfassung partikelförmiger Bremsenemissionen vorgestellt. In einem zweiten Teil werden Primär- und Sekundärmaßnahmen zur Minimierung des Feinstaubausstoßes vorgestellt und bewertet.



https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/13829
Gubaidullin, Robert R.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Agliullin, Timur A.; Morozov, Oleg G.; Ivanov, Valentin
Application of addressed fiber bragg structures for measuring tire deformation. - In: 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), (2019), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/SYNCHROINFO.2019.8813908
Agliullin, Timur A.; Kurbiev, I. U.; Gubaidullin, Robert R.; Morozov, Oleg G.; Ivanov, Valentin
Load sensing bearings for automotive applications based on addressed fiber bragg structures. - In: 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), (2019), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/SYNCHROINFO.2019.8814178
Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Ivanov, Valentin; Morozov, Oleg G.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.
Tire dynamic monitoring setup based on microwave photonic sensors. - In: Optical Technologies for Telecommunications 2018, (2019), S. 111461J-1-111461J-9

https://doi.org/10.1117/12.2523847
Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Ivanov, Valentin; Morozov, Oleg G.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.
Addressed FBG-structures for tire strain measurement. - In: Optical Technologies for Telecommunications 2018, (2019), S. 111461E-1-111461E-6

https://doi.org/10.1117/12.2523849
Wenzel, Felix; Augsburg, Klaus
Measurement of tire wear particles. - In: EuroBrake 2019, (2019), S. 187-193

Bakhmutov, Sergey; Umnitsyn, Artem; Ivanov, Valentin
Creation of electric vehicle ABS operation algorithm with possibility of hybrid braking based on slip-slope approach at wheels slip determining. - In: International Automobile Scientific Forum (IASF-2018), intelligent transport system technologies and components, (2019), 012034, S. 1-8

https://doi.org/10.1088/1757-899X/534/1/012034
Niedermeyer, Lars;
Filtrationskinetik offener Partikelfilter. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XXXI, 201 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 10)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Das Reinigen eines partikelbeladenen Aerosols mit Hilfe faserbasierter Filter ist eine weit verbreitete Methode. Die der Reinigung zugrunde liegenden Vorgänge sind hochkomplex und in einfachen Modellen mathematisch nicht zu beschreiben. Die numerische Berechnung faserbasierter Filter in ihrer Gesamtheit stellt heutzutage immer noch eine sehr große Hürde dar. Bekannte Ansätze beschränken sich meist auf die ausschnittsweise Beschreibung der Vorgänge in kleinen Teilen des Filters oder betrachten nur einzelne Fasern des Filters. Die ganzheitliche Berechnung der Vorgänge in einem Partikelfilter muss stets unter Berücksichtigung aller, die Abscheidung von Partikeln betreffender Größenskalen erfolgen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der methodischen Entwicklung eines Berechnungsansatzes für die numerische Berechnung der zeitabhängigen Filtration eines Gesamtfilters in einer 3D Simulation. Berücksichtigt werden dabei insbesondere die in verschiedenen Größenskalen ablaufenden Vorgänge der Filtration. Dazu zählen vor allem das Abscheiden von Partikeln an einzelnen Fasern, die Durchströmung des Vlieses, das Durchströmen des Gesamtfilters sowie die zeitabhängige Beladung des Filters. Den Beginn der Arbeit stellt die Entwicklung eines Programms zur Bestimmung der Einzelfasereffektivität durch die Berechnung der Partikeltrajektorien um die Faser für verschiedene Partikeldurchmesser und Anströmgeschwindigkeiten dar. Berücksichtigung in dieser Berechnung finden Abscheidemechanismen wie die Diffusion, die Interzeption und die Impaktion. Das Ergebnis der Berechnungen ist eine Datenbank, die die Einzelfasereffektivität für das Intervall von Partikelgrößen und Anströmgeschindigkeiten über einen gegebenen Faserdurchmesser wiedergibt. Aufbauend auf diesem Ergebnis wird ein 3D CFD Simulationsmodell des Partikelfilters erstellt und zunächst für den stationären Fall das Strömungsfeld und die Abscheideeffektivität berechnet. Strömungsfeld und Abscheideeffektivität werden anhand geeigneter, experimenteller Untersuchungen plausibilisiert. Mit der Kenntnis der stationären Ergebnisse wird die zeitabhängige Beladung des Modells berechnet. Abschließend wird gezeigt, dass die erarbeitete Methodik für beliebige, faserbasierte Filter anwendbar ist.



https://doi.org/10.22032/dbt.38502
Gerlofs-Nijland, Miriam E.; Bokkers, Bas G. H.; Sachse, Hannes; Reijnders, Jos J. E.; Gustafsson, M.; Boere, A. J. F.; Fokkens, Paul F. H.; Leseman, D. L. A. C.; Augsburg, Klaus; Cassee, Flemming R.
Inhalation toxicity profiles of particulate matter: a comparison between brake wear with other sources of emission. - In: Inhalation toxicology, ISSN 1091-7691, Bd. 31 (2019), 3, S. 89-98

https://doi.org/10.1080/08958378.2019.1606365
Ricciardi, Vincenzo; Ivanov, Valentin; Dhaens, Miguel; Vandersmissen, Bert; Geraerts, Marc; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus
Ride blending control for electric vehicles. - In: World electric vehicle journal, ISSN 2032-6653, Volume 10 (2019), issue 2, 36, Seite 1-13

https://doi.org/10.3390/wevj10020036
Aksjonov, Andrei; Ricciardi, Vincenzo; Vodovozov, Valerij; Augsburg, Klaus
Trajectory phase-plane method - based analysis of stability and performance of a fuzzy logic controller for an anti-lock braking system. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2019), S. 602-607

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722831
Acosta, Manuel; Ivanov, Valentin; Malygin, Sergey
On highly-skilled autonomous competition vehicles: an FSM for autonomous rallycross. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2019), S. 556-561

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722840
Schiele, Martin; Augsburg, Klaus
Using a multidimensional input/output neural network-regression for experienced replay suitability on real world test bench data. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2019), S. 433-439

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722892
Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Morozov, Oleg G.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Tire strain measurement system based on addressed FBG-structures. - In: 2019 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2019), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/SOSG.2019.8706815
Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Morozov, Oleg G.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Microwave-photonic sensory tire control system based on FBG. - In: 2019 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2019), insges. 6 S.

https://doi.org/10.1109/SOSG.2019.8706790
Bernhart, Tobias;
Methodik zur Konzeption und Auslegung von Radbremsen für PKW mit elektrischem Antriebsstrang. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XVIII, 194 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 9)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Angesichts der steigenden Elektrifizierung des Antriebsstrangs, schärferen gesetzlichen Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich Feinstaubemissionen, sowie der stärkeren Entlastung des Fahrers durch weiterentwickelte, intelligente Assistenzsysteme und automatisiertes Fahren, steht die Automobil- und Zuliefererindustrie vor neuen Herausforderungen. In der vorliegenden Arbeit werden Methoden zur Konzeption und Auslegung von Radbremsen für PKW mit elektrischem Antriebsstrang entwickelt. Durch die Rückgewinnung kinetischer Energie beim Bremsvorgang (Rekuperation) wird die Radbremse thermisch entlastet. Jedoch sind derzeit keine automobilen Serienanwendungen bekannt, bei denen komplett auf die konventionelle Reibbremse verzichtet werden kann. Nach der Definition des Forschungsbedarfs werden, basierend auf der systematischen Evaluierung der Rückwirkungen der Rekuperation auf die thermische Belastung der Radbremsen und der Quantifizierung des Verschleißverhaltens, Empfehlungen zur konstruktiven Ausführung der Radbremsen abgeleitet. Bei der Quantifizierung der thermischen Beanspruchung werden sowohl leistungsorientierte Tests als auch die alpine Passabfahrt und kundennahe Fahr- und Verbrauchszyklen berücksichtigt. Das Verschleißverhalten der Radbremsen wird am Schwungmassenprüfstand und durch eine Feldstudie untersucht. Mit Blick auf die steigenden Vorgaben an die Reduktion des CO2-Ausstoßes und der Feinstaubemissionen ergeben sich neue Sichtweisen bezüglich der Dimensionierung in Richtung Leichtbau durch Downsizing und neuer Auslegungszyklen, nachdem das Kundennutzungsverhalten an den aktuellen Standards der Bremsenentwicklung gespiegelt wurde. Die Entwicklungstrends auf dem Gebiet des elektrischen Antriebsstrangs, die Wirtschaftlichkeit, die gesetzlichen Rahmenbedingungen und die Anforderungen der Märkte werden in die Methodik integriert. Durch die detaillierten Betrachtungen wird ein Beitrag zur energieeffizienten Auslegung eines PKW mit elektrischem Antriebsstrang geleistet und ein Ansatzpunkt zur Vermeidung von Überdimensionierungen am Beispiel der Radbremse aufgezeigt.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000467
Augsburg, Klaus; Hesse, David; Feißel, Toni; Wenzel, Felix
CFD based analysis of particle-air interaction within a sampling device for brake dust emissions. - In: EuroBrake 2018, ISBN 978-0-9572076-5-3, (2018), EB2018-VDT-031, insges. 13 S.

Whereas the regulations for exhaust emissions have been steadily tightened, non-exhaust emissions are currently not subject to any legal restrictions with respect to the permissible particle number and / or particle mass. In addition to a missing statutory limit value, there is neither a standardized test procedure, nor a universal measuring method. Therefore, previously published measurement results have been generated with different setups and test procedures - the measurements exhibit poor reproducibility. The present paper focuses on the particle-air-mixing and particle-deposition. A computational-fluid-dynamics-model (CFD) is used to analyse and visualize particulate behaviour effected by different influencing factors. A first measurement campaign gives an outlook into the validation process of the model.



Ricciardi, Vincenzo; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Estimation of power dissipation in disc brakes and tires for motion control applications in electric vehicles. - In: IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (2018), S. 4531-4536

https://doi.org/10.1109/IECON.2018.8592795
Enmei, Tomoki; Fujimoto, Hiroshi; Ivanov, Valentin
Proposal of lateral force disturbance estimation method for in-wheel-motored electric vehicles. - In: IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (2018), S. 4552-4557

https://doi.org/10.1109/IECON.2018.8592791
Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Blundell, Michael; De Nijs, Wouter; Desmet, Wim; Ferrara, Antonella; Kanarachos, Stratis; Kiele-Dunsche, Mathias; Klomp, Matthijs; Metzner, Steffen; Naets, Frank; Nedoma, Pavel; Pluymers, Bert; Stolz, Michael; Corrêa Victorino, Alessandro
Development of multi-actuated ground vehicles: educational aspects. - In: IFAC-PapersOnLine, ISSN 2405-8963, Bd. 51 (2018), 9, S. 236-242
Corrigendum enthalten in: Volume 51 (2018), issue 9, page 482

https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.07.039
de-Angelis, Marco; Ricciardi, Vincenzo; Dalmau, Eugenia
Uncertainty estimation of road-dust emissions via interval statistics. - In: Journal of physics, ISSN 1742-6596, Bd. 1065 (2018), 21, 212023, insges. 5 S.

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1065/21/212023
Kanarachos, Stratis; Savitski, Dzmitry; Lagaros, Nikos; Fitzpatrick, Michael E.
Automotive magnetorheological dampers: modelling and parameter identification using contrast-based fruit fly optimisation. - In: Soft computing, ISSN 1433-7479, Bd. 22 (2018), 24, S. 8131-8149

https://doi.org/10.1007/s00500-017-2757-6
Skrickij, Viktor; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Skačkauskas, Paulius
Investigation of cavitation process in monotube shock absorber. - In: International journal of automotive technology, ISSN 1976-3832, Bd. 19 (2018), 5, S. 801-810

https://doi.org/10.1007/s12239-018-0077-1
Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitrij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Robust continuous wheel slip control with reference adaptation: application to the brake system with decoupled architecture. - In: IEEE transactions on industrial informatics, ISSN 1941-0050, Bd. 14 (2018), 9, S. 4212-4223

Modern and coming generations of electric and automated vehicles are characterized by higher requirements to robust and fault-tolerant operation of chassis systems independently from driving situations and road conditions. In this regard, this paper introduces an adaptive continuous wheel slip control (WSC) developed for the sport utility vehicle equipped with a high-dynamic decoupled electrohydraulic brake system. The system architecture, mathematical formulation of the WSC and state estimator as well as the experimental WSC validation is described in this paper. The focus is given on three continuous WSC strategies based on proportional integral (PI), sliding-mode PI and integral-sliding-mode control techniques. The proposed WSC also includes the state and parameter estimator for the adaptation of the reference wheel slip depending on current road conditions and using the standard on-board vehicle sensors and extremum-seeking algorithm. Adaptability and robustness of all WSC configurations were confirmed by the road experiments performed on low- and high- [my]surfaces with mandatory condition of the same controls adjustments for all test cases. Tests show an enhancement of the vehicle safety and ride quality, compared to the vehicle with the rule-based WSC control.



https://doi.org/10.1109/TII.2018.2817588
Gierth, Paul; Rebenklau, Lars; Niedermeyer, Lars; Bachmann, Eric; Augsburg, Klaus
Entwicklung von miniaturisierten Dickschicht-Thermoelement-Arrays für automobile und industrielle Anwendungen. - In: Sensoren und Messsysteme, (2018), S. 263-268

Aksjonov, Andrei; Vodovozov, Valery; Augsburg, Klaus; Petlenkov, Eduard
Design of regenerative anti-lock braking system controller for 4 in-wheel-motor drive electric vehicle with road surface estimation. - In: International journal of automotive technology, ISSN 1976-3832, Bd. 19 (2018), 4, S. 727-742

https://doi.org/10.1007/s12239-018-0070-8
Noack, Matti; Botha, Theunis; Hamersma, Herman A.; Ivanov, Valentin; Reger, Johann; Els, Schalk
Road profile estimation with modulation function based sensor fusion and series expansion for input reconstruction. - In: Proceedings 2018 IEEE 15th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), ISBN 978-1-5386-1946-9, (2018), S. 547-552

https://doi.org/10.1109/AMC.2019.8371152
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian
Extending the Magic Formula tire model for large inflation pressure changes by using measurement data from a Corner Module Test Rig. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 11 (2018), 2, S. 103-118

Since the tire inflation pressure has a significant influence on safety, comfort and environmental behavior of a vehicle, the choice of the optimal inflation pressure is always a conflict of aims. The development of a highly dynamic Tire Pressure Control System (TPCS) can reduce the conflict of minimal rolling resistance and maximal traction. To study the influence of the tire inflation pressure on longitudinal tire characteristics under laboratory conditions, an experimental sensitivity analysis is performed using a multivalent usable Corner Module Test Rig (CMTR) developed by the Automotive Engineering Group at Technische Universität Ilmenau. The test rig is designed to analyze suspension system and tire characteristics on a roller of the recently installed 4 chassis roller dynamometer. Camber angle, toe angle and wheel load can be adjusted continuously. In addition, it is possible to control the temperature of the test environment between -20 &ring;C and +45 &ring;C. The results of the experimental study that covers a wide range of different wheel loads and inflation pressures for three different tire variations show a significant influence of the inflation pressure on longitudinal tire characteristics as slip stiffness or maximum traction force. To simulate the influence of a TCPS on vehicle dynamics with a numerical simulation tool, it is essential to describe the influence of the inflation pressure on tire characteristics correctly with a tire model. Consequently, the well-known semi-empirical Magic Formula tire model adapted from Pacejka is extended for large inflation pressure changes. The parameters of the tire model are identified with a method of least squares which is implemented in an automatic MATLAB analysis tool. A comparison of the standard and respectively the enhanced tire model show an obvious improvement of the model accuracy.



https://doi.org/10.4271/06-11-02-0009
Thiel, Markus; Werner, Ronny; Brück, Rolf; Kröger, Sylvie; Zaldua-Moreno, Naroa; Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger; Hirth, Peter; Hu, Bin; Schorn, Christian
Katalysatorträgerdesigns für die Abgasnachbehandlung zur Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte. - In: Der Verbrennungsmotor - ein Antrieb mit Vergangenheit und Zukunft, (2018), S. 409-446
Seite 410-431: Der Vollkatalysator vor dem Turbolader - effektive Abgasnachbehandlung vs. Fahrdynamik / Dr.-Ing. Markus Thiel, Dr.-Ing. Ronny Werner, Rolf Brück, Sylvie Kröger, Naroa Zaldua-Moreno, Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg, Rüdiger Horn

https://doi.org/10.1007/978-3-658-19291-4_21
Bakhmutov, Sergey V.; Ivanov, Valentin G.; Karpukhin, Kirill E.; Umnitsyn, Artem A.
Creation of operation algorithms for combined operation of anti-lock braking system (ABS) and electric machine included in the combined power plant. - In: International Automobile Scientific Forum (IASF-2017): Intelligent Transport Systems, (2018), S. 012003, insges. 9 S.

https://doi.org/10.1088/1757-899X/315/1/012003
Gierth, Paul; Rebenklau, Lars; Augsburg, Klaus; Bachmann, Eric; Niedermeyer, Lars
Novel thermocouples for automotive applications. - In: Journal of sensors and sensor systems, ISSN 2194-878X, Bd. 7 (2018), 1, S. 43-49

https://doi.org/10.5194/jsss-7-43-2018
Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Noack, Matti; Shyrokau, Barys; Sandu, Corina; Schalk Els, Pieter
Shared and distributed X-in-the-Loop tests for automotive systems: feasibility study. - In: IEEE access, ISSN 2169-3536, Bd. 6 (2018), S. 4017-4026

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2789020
Falkenberger, Stefan;
Optimierung der Berechnung der Schallabstrahlung von Getriebegehäusen : experimentelle und analytische Untersuchungen zur Geräuschentwicklung von Fahrzeug-Schaltgetrieben. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (XIV, 116 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 8)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Erfassung der dynamischen Schwingungsanregung von Fahrzeuggetrieben, auch im Vergleich mit der Simulation dieser Anregung mit Hilfe eines Mehrkörpersystem-Modells. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Optimierung der Berechnungskette der Schallabstrahlung solcher Getriebe leisten. Nach der Entwicklung eines Messsystems zur Erfassung der dynamischen Lagerkräfte direkt im Kraftfluss zwischen Lageraußenring und Lagersitz des Getriebegehäuses wird ein Konzept für einen Getriebeprüfstand entwickelt. Der Prüfstand wird aufgebaut und in Betrieb genommen. Das untersuchte Getriebegehäuse stammt aus einer aktuellen Serienproduktion. Die Innenteile dieses Getriebes werden komplett neu entwickelt und dabei rigoros vereinfacht. Nun verfügt das Getriebe über eine Stirnradstufe in den beiden Varianten gerad- und schrägverzahnt und vier Lagerstellen. Dieses Vorgehen reduziert so die Komplexität deutlich und lässt ausreichend Raum für den Einbau des entwickelten Lagerkraft-Messsystems. Um Schallleistungsmessungen des verbauten Getriebes durchzuführen, wird die Prüfumgebung in einen Hallraum mit schallharten Wänden nach DIN EN ISO 3740 umgewandelt. Nach der Plausibilisierung der aufgezeichneten Messwerte werden die Wiederholbarkeit überprüft und ein Einlaufszenario für den Getriebeprüfstand festgelegt. Anschließend folgen die Untersuchungen der Schwingungsanregung des Getriebegehäuses im gesamten definierten Betriebsbereich bei drei unterschiedlichen Schmierstofftemperaturen und mit der gerad- und der schrägverzahnten Antriebseinheit. Die Einflüsse unterschiedlicher Viskositäten des Schmierstoffes auf die dynamischen Lagerkräfte und auf die Geräuschentwicklung werden frequenzspezifisch untersucht und bewertet. Nach Abschluss der Validierung der dynamischen Schwingungsanregung des Getriebegehäuses mit Hilfe des erwähnten Mehrkörper-Simulationsmodells werden Schallabstrahlungsberechnungen durchgeführt. Erstmalig werden dabei die validierten dynamischen Lagerkräfte mit in die Berechnungen eingebunden. Als Abschluss werden die simulierten Schallleistungen mit den experimentell erfassten im Frequenzbereich verglichen und bewertet. Insgesamt zeigen die experimentellen und rechnerischen Ergebnisse bei allen Arbeitsschritten eine gute bis hervorragende Übereinstimmung. Damit leistet die vorliegende Arbeit einen signifikanten Beitrag zur Validierung der Schwingungsanregungen und schafft neue Möglichkeiten, Lagerkräfte im Kraftfluss experimentell und simulativ zu ermitteln und in die Berechnungskette der Schallabstrahlung einzubinden.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000544
Augsburg, Klaus; Hauschild, Peter; Beierlieb, Christian
Basic investigations for the evaluation of the creep groan phenomenon. - In: EuroBrake 2017 proceedings, (2017), EB2017-FBR-017, insges. 14 S.

Augsburg, Klaus; Hesse, David; Wenzel, Felix; Eichner, Georg
Measuring and characterization of brake dust particles. - In: EuroBrake 2017 proceedings, (2017), EB2017-VDT-040, insges. 15 S.

The measurement of brake dust particles is a complex challenge owing to the open emission system, where the particles are spread into the environment. The aim of the measurement is to compare the wheel brake with other particle emitters, especially the exhaust of combustion engines. Therefore, the emissions generated by different friction materials are measured along standard cycles (NEDC, WLTC) with a special evacuation chamber. In addition, influence factors on particle flow and resulting particle measurement are presented and compared. Additional advanced research topics in connection with brake particles are the chemical composition of different particle size classes and the run-in behavior (Bedding).



Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
A novel approach for the estimation of the brake friction coefficient for environmental and safety control applications. - In: EuroBrake 2017 proceedings, (2017), EB2017-FBR-007, insges. 10 S.

Heyden, Cornelius; vonNeumann, Jens; Eißler, Werner
Mean value engine model for early stage design of powertrains with turbocharged SI engines. - In: International journal of powertrains, ISSN 1742-4275, Bd. 6 (2017), 4, S. 323-351

https://doi.org/10.1504/IJPT.2017.088483
Bamberg, Stephan; Schnitzer, Jakob; Weber, Manuel; Rusche, Stefan; Eißler, Werner
CFD studies on the surge detection of a radial compressor flow by analyzing the unsteady secondary flow field. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics, ISSN 1617-7061, Bd. 17 (2017), 1, S. 635-636

https://doi.org/10.1002/pamm.201710287
Heidrich, Lukas;
Beitrag zur methodischen Entwicklung von Fahrwerksystemen für elektrische Radnabenmaschinen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (VII, 198 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Elektrische Antriebe eröffnen weitreichende Potentiale zur Steigerung von Fahrsicherheit, Energieeffizienz und Agilität, zur Umsetzung neuer Gesamtfahrzeugkonzepte und Nutzermehrwertfunktionen. Die damit einhergehenden Entwicklungsansätze sind jedoch nicht zwangsläufig allein auf den Antriebsstrang beschränkt, sondern müssen als globale Entwicklungsaufgabe auch um andere Fahrzeugsysteme erweitert werden. Einen möglichen Lösungsansatz für die starke funktionale Integration von elektrischem Antriebsstrang und Fahrwerk stellen sogenannte aktive Corner-Module dar, welche durch die Nutzung elektrischer Radnabenantriebe entstehen. Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur methodischen Systemkonfiguration, Auslegung und Bewertung von Fahrwerksystemen für elektrische Radnabenmaschinen dar. Um dies zu erreichen, sollen verschiedene domänenspezifische Simulationsmodelle genutzt und global in einem interdisziplinären Auslegungsansatz zusammengeführt werden. Ziel ist ein Expertensystem, welches auf einer modularen Struktur beruht und insbesondere in frühen Entwicklungsphasen aktiver Corner-Module belastbare Aussagen zu Bauraumkonzept und funktionalen Eigenschaften liefert. Besonderer Schwerpunkt bildet dabei die Entwicklung und experimentelle Erprobung eines Radbremsmoduls, welches speziell für den Einsatz in aktiven Corner-Modulen unter starken Bauraumlimitationen in der Felge geeignet ist. Gegenüber konventionellen Lösungen zeichnet sich die entstandene Doppelbrücke-Perimeterbremse darüber hinaus durch funktionale Vorteile und konsequenten Leichtbau aus.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000594
Heyden, Cornelius; von
Modellierung und Auslegung von Antriebssträngen mit abgasturboaufgeladenen Ottomotoren. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (X, 133 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Bei der Auslegung von Antriebssträngen mit abgasturboaufgeladenen Ottomotoren ist das transiente Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors von besonderem Interesse. Ein wesentlicher Grund ist die thermodynamische Kopplung von Verbrennungsmotor und Abgasturbolader. Diese hindert den Verbrennungsmotor, einer spontanen Lastanforderung zu folgen und hat bedeutenden Einfluss auf das transiente Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs. Die Simulation des Verbrennungsmotors zusammen mit dem Fahrzeug ermöglicht die Auswertung signifikanter Auslegungsparameter. Aufgrund ihrer hohen Komplexität und langen Rechenzeit genügen zyklusaufgelöste Motorprozess-Simulationen nicht den Anforderungen, die an die Antriebsauslegung in der Vorentwicklung gestellt werden. Darum wird in dieser Arbeit ein Mittelwertmodell zur Auslegung von Antriebssträngen mit abgasturboaufgeladenen Ottomotoren entwickelt. Im Mittelwertmodell wird die Arbeitsprozessrechnung durch einen Datensatz ersetzt und der Ladungswechsel durch nulldimensionale (konzentrierte) Volumina modelliert. Nachdem die Größe des Turboladers entscheidenden Einfluss auf den transienten Motorprozess ausübt, wird die Wechselwirkung zwischen Abgasturbolader und Verbrennungsmotor untersucht. Um mit einem einzigen Datensatz unterschiedliche Turboladergrößen zu erfassen, wird bei der Vorausberechnung des Datensatzes die Turbine durch eine skalierbare Abgasdrossel ersetzt. Für die Skalierung wird eine Korrelation zwischen Turbinengröße und dem Durchmesser der Abgasdrossel vorgestellt. Zwei neue Gleichungen für Turbinenfaktoren werden hergeleitet, um den Linearisierungsfehler in der Mittelwert-Turbine zu kompensieren. Die neu eingeführten Turbinenfaktoren befähigen das Mittelwertmodell zur Vorausberechnung des transienten Betriebsverhaltens. Das Modell wird erfolgreich mit Messdaten aus transienten Fahrmanövern abgeglichen und es werden Anwendungsbeispiele, u. a. mit einem hybridisierten Antriebsstrang gezeigt. Das entwickelte Mittelwertmodell verkürzt die Rechenzeit gegenüber einem zyklusaufgelösten Verbrennungsmotormodell um den Faktor 30-40 und eignet sich insbesondere für Auslegungsrechnungen, in denen Parameter wie Achsübersetzung oder Turboladergröße systematisch variiert werden.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000483
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian
Vergleich des Reifenfülldruckeinflusses auf Reifenkennlinienmessungen unter Labor- und Realbedingungen. - In: 16. Internationale VDI-Tagung Reifen-Fahrwerk-Fahrbahn 2017, (2017), S. 233-256

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Ruderman, Michael; Schiffer, Johannes
Interdisciplinary design methodology for systems of mechatronic systems : focus on highly dynamic environmental applications. - In: Proceedings IECON 2017 - 43nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, ISBN 978-1-5386-1127-2, (2017), S. 4062-4067

https://doi.org/10.1109/IECON.2017.8216696
Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Individual wheel slip control using decoupled electro-hydraulic brake system. - In: Proceedings IECON 2017 - 43nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, ISBN 978-1-5386-1127-2, (2017), S. 4055-4061

https://doi.org/10.1109/IECON.2017.8216695
Ricciardi, Vincenzo; Acosta, Manuel; Augsburg, Klaus; Kanarachos, Stratis; Ivanov, Valentin
Robust brake linings friction coefficient estimation for enhancement of ehb control. - In: ICAT 2017, ISBN 978-1-5386-3337-3, (2017), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/ICAT.2017.8171600
Ivanov, Valentin;
Advanced automotive active safety systems : focus on integrated chassis control for conventional and electric vehicles with identification of road conditions. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (155 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2017

Die vorliegende Arbeit fasst die aktuellen Entwicklungen von den aktiven Fahrsicherheitssystemen zusammen und stellt eine Reihe neuer wissenschaftlicher Ergebnisse vor, die aus Forschungsaktivitäten des Autors in Kooperation mit den internationalen akademischen und industriellen Partnern entstanden sind. In Kapitel 1 werden die grundlegenden Themen der Fahrzeugdynamik vorgestellt, bei denen es um die aktive Fahrsicherheit geht. Insbesondere werden (i) die Wechselwirkung des rollenden Reifens mit der Fahrbahnoberfläche sowie (ii) die Fahrzeugdynamik in Längs- und Querrichtung betrachtet. Außerdem gibt Kapitel 1 einen Überblick über die Funktionalität der Fahrsicherheitssysteme mit Bezug auf ihre Steuerungsarchitektur. Der Inhalt adressiert sequentiell die Brems-, Antriebs- und Stabilitätsregelungssysteme. Kapitel 2 beschäftigt sich mit Methoden und Verfahren zur Definition von Reifen-Fahrbahn-Interaktionsparametern als wichtigste Informationen für Algorithmen aktiver Fahrsicherheitssysteme. Es wird explizit die Indentifizierung der Reifen-Fahrbahn-Reibung betrachtet. Kapitel 3 gibt die Perspektive für die Verbesserung der aktiven Fahrsicherheit durch die Implementierung der integrierten Fahrdynamikregelung. Besonderes Augenmerk wird auf die neuen Varianten der Systemarchitektur mit aktiven Fahrwerkssystemen gelegt. Kapitel 4 beschreibt aktive Fahrsicherheitssysteme für Elektrofahrzeuge. Sowohl Stand der Technik als auch innovative Lösungen werden vorgestellt.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000475
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian
Extending the HSRI tyre model for large inflation pressure changes. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 20 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-085:6
Pfeffer, Kathleen; Eißler, Werner
Experimental investigation of an efficient method for measuring turbocharger maps. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 11 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-107:8
Ricciardi, Vincenzo; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Estimation of brake friction coefficient for blending function of base braking control. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 10 (2017), 3, S. 774-785

https://doi.org/10.4271/2017-01-2520
Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitrij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Sliding mode approach in semi-active suspension control. - In: Sliding mode control of vehicle dynamics, (2017), S. 191-228

Regolin, Enrico; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Ferrara, Antonella
Lateral vehicle dynamics control via sliding modes generation. - In: Sliding mode control of vehicle dynamics, (2017), S. 121-158

Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin
Survey on modelling and techniques for friction estimation in automotive brakes. - In: Applied Sciences, ISSN 2076-3417, Bd. 7 (2017), 9, 873, S. 1-23

http://dx.doi.org/10.3390/app7090873
Gierth, Paul; Rebenklau, Lars; Augsburg, Klaus; Bachman, Eric; Niedermeyer, Lars
Novel thermocouples for temperature measurement in automotive applications. - In: AMA conferences 2017, ISBN 978-3-9816876-4-4, (2017), S. 456-459

Stegmann, Philippe;
Ein Ansatz zur Charakterisierung der Robustheit von Scheibenbremssystemen hinsichtlich Bremsenquietschens
1. Auflage. - Göttingen : Cuvillier Verlag, 2017. - xv, 111 Seiten. - (Audi-Dissertationsreihe ; Band 121)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

ISBN 3-7369-9554-7

In der heutigen Entwicklung von Radbremsen ist einer der Schwerpunkte die Reduzierung von Bremsgeräuschen. Gleichzeitig gibt es einen wachsenden Bedarf für neue und effizientere Methoden zur Bewertung der Robustheit von Radbremsen, um letztendlich den Entwicklungsaufwand zu reduzieren. Im Hinblick auf diese Herausforderungen beschreibt diese Arbeit eine Methodik, die auf der experimentellen Ermittlung der modalen Eigenschaften basiert, um die Robustheit des Schwingungsverhaltens von Scheibenbremssystemen zu bewerten. Zunächst wird ein vereinfachtes Modell eines nichtlinearen reiberregten Systems verwendet, um die Parameterabhängigkeit der modalen Eigenschaften und die Interaktion der Schwingungsmoden zu charakterisieren. Darüber hinaus wird gezeigt, wie die Übertragungsfunktionen im Frequenzbereich zur Untersuchung der Robustheit verwendet werden können. Gleichzeitig werden aus den Modellbetrachtungen Hypothesen für die experimentelle Untersuchung der Robustheit abgeleitet. Anschließend wird ein experimenteller Ansatz vorgestellt, um die Übertragungsfunktionen eines Bremssystems während des Betriebs zu bestimmen. Zur Bewertung der Systemrobustheit erfolgt die Betrachtung der erzwungenen Schwingungsamplituden und der Resonanzfrequenzen der betrachteten Schwingungsmoden. Zur Bestimmung der Übertragungsfunktionen während des Bremsvorgangs werden neue Konzepte für die selektive Anregung des Systems sowie zur Erfassung der Systemantwort für alle relevanten Schwingungsmoden eingeführt. Die Systemanregung des Systems wird mithilfe eines kraftgesteuerten piezoelektrischen Aktuators realisiert, der in den Bremskolben integriert ist. Um die Systemantwort für alle relevanten Schwingungsmoden zu erfassen, wird ein Verfahren zur optimalen Sensorpositionierung basierend auf einem FE-Modell und numerischen Verfahren genutzt. Die anschließenden experimentellen Untersuchungen wenden die entwickelte Methode zur Bewertung der Robustheit auf ausgesuchte Varianten der Radbremse, die sich in der Sattelkonstruktion und im Material der Bremsbeläge unterscheiden, an. Die ermittelte Robustheit für die verschiedenen Schwingungsmoden jeder Variante wird visualisiert und die Bedeutung für die Entwicklung von Scheibenbremssystemen diskutiert. Die vorgestellte Methode zeigt das Potential der Charakterisierung der Robustheit von Radbremsen, in frühen Entwicklungsphasen den Aufwand für zeit- und kostenintensive Prüfstands- und Fahrzeugtests zu reduzieren.



Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Savitski, Dzmitry; Schreiber, Viktor; Els, Schalk; Dhaens, Miguel
Collaborative engineering of integrated chassis control for ground vehicle : case study of lifelong learning technologies in automotive mechatronics. - In: Proceedings, 2017 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), ISBN 978-1-5090-4538-9, (2017), S. 449-454

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2017.7921149
Wöhner, Philipp;
Brennverfahren zur Umsetzung von Biogas in mittelgroßen Industriemotoren - eine 3D-CFD-Brennverfahrensstudie zur Vorkammer-, Micro-Pilot- und Direktzündung. - Ilmenau, 2017. - XII, 127 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die Verbrennung von Biogas in Industriemotoren stellt bereits ab Zylinderhubräumen von nur 2 Litern eine besondere Herausforderung dar. Auf Grund der vergleichsweise niedrigen laminaren Flammengeschwindigkeit dieses Sondergases, kommt es zu einer langsamen Verbrennung mit entsprechenden Nachteilen im motorischen Wirkungsgrad und den Emissionen. Im Rahmen dieser Arbeit werden drei Brennverfahren betrachtet: die Direktzündung, die Zündverstärkung über gespülte Vorkammer und die Micro-Pilot-Zündung. Mittels 3D-CFD-Verbrennungsberechnungen kann ein ortsaufgelöster und zeitabhängiger Einblick in diese Brennverfahren im Kontext der Biogasverbrennung gegeben werden. Hierfür erfolgte der Aufbau von 0D/1D-Motorprozess- und Ladungswechselmodellen, welche die Randbedingungen zu den 3D-CFD-Simulationen (RANS) lieferten. Die Modelle wurden an Hand von Messungen am Motorprüfstand zu allen drei Brennverfahren validiert. Es standen jeweils Hochdruckindizierungsmessungen über alle sechs Zylinder zur Verfügung. Zur 3D-CFD-Verbrennungsberechnung wird die laminare Flammengeschwindigkeit benötigt. Um dazu für Biogas im Betriebsbereich moderner Vorkammer-Gasmotoren mit belastbaren Werten zu arbeiten, erfolgten reaktionskinetische Berechnungen. Durch ein eigens geschriebenes Script konnte eine hohe Ergebnisgüte, bei gleichzeitig zuverlässiger Konvergenz der Berechnungen, erreicht werden. Die Validierung dieser Berechnungen erfolgte mittels Literaturwerten. Die daraus erzeugte Datenbasis diente als Grundlage, um eine neue Korrelation zur Bestimmung der laminaren Flammengeschwindigkeit abzuleiten und in das 3D-CFD-Tool zu implementieren. Diese Korrelation bildet die Abhängigkeit von Temperatur, Druck, Luftzahl, Kohlenstoffdioxidanteil im Biogas und Restgasanteil in einem sehr weiten Betriebsbereich ab. Auf Grund ihres kompakten Aufbaus, kann sie zukünftig auch problemlos in anderen 3D-CFD-Tools und zur prädiktiven Motorprozessrechnung verwendet werden. Die mittels der neuen Korrelation berechneten 3D-CFD-Ergebnisse wurden an Hand von Motorprüfstandsmessungen validiert. Damit ist ein Ergebnisvergleich der Brennverfahren zueinander legitim. Auf diese Weise wird ein Einblick in die Flammenausbreitung und Stickoxidbildung gegeben, sowie Orte mit hoher Konzentration an unverbranntem Kraftstoff lokalisiert. Zur Untersuchung der drei Brennverfahren bei nur 2 Litern Zylinderhubraum mit Biogas als Sonderkraftstoff steht dadurch eine neue Tiefe an Informationen zur Verfügung. Basierend auf diesen Ergebnissen, wurde ein neuer Vorkammerprototyp gefertigt und am Motorprüfstand mittels Vorkammer-Druckindizierung vermessen. Damit ist es möglich, die Vorhersagefähigkeit der 3D-CFD-Berechnungen zu beurteilen.



Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitrij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Jimenez, Emilio; He, Rui; Sandu, Corina; Barber, Phil
Improvement of traction performance and off-road mobility for a vehicle with four individual electric motors: driving over icy road. - In: Journal of terramechanics, ISSN 0022-4898, Bd. 69 (2017), S. 33-43

http://dx.doi.org/10.1016/j.jterra.2016.10.005
Els, Pieter Schalk; Stallmann, M. Joachim; Botha, Theunis R.; Guthrie, A. G.; Wright, K. R. S.; Augsburg, Klaus; Höpping, Kristian; Bernius, V.; Sandu, C.; Jimenez, E.
Comparison of tire footprint measurement techniques. - In: ASME digital collection, (2016), DETC2016-59944, V003T01A027, 9 pages

With all wheeled vehicles, the tire contact patch is the only connection between the vehicle and the road. All the forces, except for aerodynamic forces, that are acting on the vehicle are generated in the tire contact patch. The size, shape and the pressure distribution of the contact patch are important to the performance, ride qualities and handling characteristics of a vehicle. Tire footprint studies are essential in understanding tire force generation and tire wear mechanisms. It is thus important to accurately determine the tire contact patch size and dimensions. This paper discusses various methods for measuring the static tire contact patch dimensions. A set of tests are conducted on various tires and at different inflation pressures. These tests are used to discuss the suitability of the methods depending on the type, size, load and contact surface of the tire. A list of advantages and disadvantages for each method is generated and discussed. The aim of this paper is not to study the tire footprints but to discuss the various testing methods. Insight into the different methods can help to select the suitable method for future tire contact studies.



https://doi.org/10.1115/DETC2016-59944
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Hutengs, Kevin; Dherbomez, Gérald; Wang, Bin; Victorino, Alessandro; Charara, Ali
Analysis of the effect of tire inflation pressure on tire road interaction during braking. - In: Road, (2016), S. 739-748

Heidrich, Lukas; Augsburg, Klaus; Stibbe, Thorald; Albrecht, Rico
Method for integration of electric in-wheel motors into chassis systems of modern passenger cars. - In: Creative thinking for future automobiles, (2016), F2016-AVCB-012, insges. 11 S.

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Development of innovative vehicle systems using collaborative training and educational technologies. - In: Creative thinking for future automobiles, (2016), F2016-ETS-001, insges. 11 S.

Kirchner, Stefan; Augsburg, Klaus
An alternative and customised human-machine-interface (HMI) for braking passenger cars. - In: EuroBrake 2016, ISBN 978-0-9572076-4-6, (2016), insges. 10 S.

Augsburg, Klaus; Hauschild, Peter; Gramstat, Sebastian
Fundamental tests of low-frequency noise phenomena especially creep groan, with a simplified test setup. - In: EuroBrake 2016, ISBN 978-0-9572076-4-6, (2016), insges. 16 S.

Schreiber, Viktor; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Schyr, Christian
Advanced braking system control portotyping using networked hardware-in-the-loop technique. - In: EuroBrake 2016, ISBN 978-0-9572076-4-6, (2016), insges. 10 S.

He, Rui; Jimenez, Emilio; Savitski, Dzmitry; Sandu, Corina; Ivanov, Valentin
Investigating the parameterization of Dugoff tire model using experimental tire-ice data. - In: [SAE 2016 Commercial Vehicle Engineering Congress], (2016), Paper 2016-01-8039, insges. 10 S.

Aksjonov, Andrei; Augsburg, Klaus; Vodovozov, Valerij
Design and simulation of the robust ABS and ESP fuzzy logic controller on the complex braking maneuvers. - In: Applied Sciences, ISSN 2076-3417, Bd. 6 (2016), 12, 382, S. 1-18

http://dx.doi.org/10.3390/app6120382
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Shyrokau, Barys; Wragge-Morley, Robert; Pütz, Thomas; Barber, Phil
The new paradigm of an anti-lock braking system for a full electric vehicle: experimental investigation and benchmarking. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-2991, Bd. 230 (2016), 10, S. 1364-1377

http://dx.doi.org/10.1177/0954407015608548
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Schleinin, Dmitrij; Augsburg, Klaus; Pütz, Thomas; Lee, Chih Feng
Advanced control functions of decoupled electro-hydraulic brake system. - In: 2016 IEEE 14th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), ISBN 978-1-4799-8464-0, (2016), S. 310-317

http://dx.doi.org/10.1109/AMC.2016.7496368
Niedermeyer, Lars; Augsburg, Klaus; Wodtke, Axel; Rebenklau, Lars; Grießmann, Horst; Gierth, Paul; Irrgang, Klaus; Lippmann, Lutz; Bechtold, Franz
Entwicklung neuartiger thermoelektrischer Module für automotive und industrielle Anwendungen. - In: Sensoren und Messsysteme 2016, ISBN 978-3-9816876-0-6, (2016), S. 638-644

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Pütz, Thomas; De Smet, Jasper; Theunissen, Johan
Experimental investigations on continuous regenerative anti-lock braking system of full electric vehicle. - In: International journal of automotive technology, ISSN 1976-3832, Bd. 17 (2016), 2, S. 327-338

https://doi.org/10.1007/s12239-016-0033-x
Savitski, Dzmitry; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
Base-brake functions of electric vehicle: disturbance compensation in decoupled brake system. - In: International journal of vehicle design, ISSN 1741-5314, Bd. 70 (2016), 1, S. 69-97

http://dx.doi.org/10.1504/IJVD.2016.073702
Rebenklau, Lars; Irrgang, Klaus; Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus; Bechtold, Franz; Gierth, Paul; Grießmann, Horst; Lippmann, Lutz; Niedermeyer, Lars
Novel thermoelectric temperature sensors. - In: Additional conferences (Device packaging, HiTEC, HiTEN, & CICMT), ISSN 2380-4491, Bd. 2015 (2015), CICMT (Apr.), Seite 000230-000233

https://doi.org/10.4071/CICMT-WP14
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Knauder, Bernhard; Barber, Phil; Zehetner, Josef
Wheel slip control for all-wheel drive electric vehicle. - In: 18th International Conference of the International Society for Terrain Vehicle Systems 2014 (ISTVS 2014), ISBN 978-1-5108-0000-7, (2015), S. 56-63

Wirtz, Michael; Sachse, Hannes; Lienert, Peter; Lugovyy, Dmytro; Augsburg, Klaus
Inertia brake dynamometer dust particle measurement. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 12 S.

Stegmann, Philippe; Kruse, Sebastian; Augsburg, Klaus
Robustness of disc brake systems regarding squeal. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 11 S.

Heidrich, Lukas; Augsburg, Klaus; Albrecht, Rico; Eisele, Christian; Mäurer, Peter; Stibbe, Thorald
Study of operational behaviour and design of perimeter wheel brakes for active corner modules. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 15 S.

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Wragge-Morley, Robert; Pütz, Thomas; Barber, Phil
Design and comparative analysis of anti-lock braking system for full electric sport utility vehicle. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 9 S.

Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus
Study on appropriate measurement methods and test procedures for assessment of brake-induced emissions. - In: XXXIV. Internationales [My]-Symposium Bremsen-Fachtagung, (2015), S. 134-160

Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus
Untersuchungen zu geeigneten Messmethoden und Prüfverfahren für die Bewertung bremseninduzierter Emissionen. - In: XXXIV. Internationales [My]-Symposium Bremsen-Fachtagung, (2015), S. 1-29

Hoppert, Maik;
Analytische und experimentelle Untersuchungen zum Wirkungsgradverhalten von Achsgetrieben. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2015. - 1 Online-Ressource (X, 128 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015

Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur Wirkungsgradberechnung von Achsgetrieben im Betriebsbereich. Die Optimierung des Achsgetriebes kann bei Fahrzeugen mit längseingebautem Motor bzw. Allradantrieb einen signifikanten Beitrag zur Verbesserung des Wirkungsgrades und damit zur Reduktion der CO2-Emission leisten. Daher besteht der Wunsch den Einfluss der maßgeblichen Parameter auf den Wirkungsgrad bzw. die Verlustleistung bei der Auslegung der Komponenten darzustellen und bewerten zu können. Die Entwicklung entsprechender Methoden ist Gegenstand der Arbeit. Der Fokus liegt hierbei auf dem Einfluss konstruktiver Parameter auf Reibwert und Wirkungsgrad bei der Auslegung der Radsätze. Es wird ein thermo-elasto-hydrodynamisches Mischreibmodell für elliptische Kontakte entwickelt und auf Hypoidradsätze angewandt. Das Verzahnungsverlustmodell wird mit Methoden zur Berechnung der Lager-, Plansch- und Dichtungsverluste zu einem Achsgetriebeverlustmodell erweitert. Der verwendete Prüfstandsaufbau zur Wirkungsgradmessung wird beschrieben und Vergleiche mit experimentellen Ergebnissen werden gezogen. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet die Parameterstudie zum Einfluss makro- und mikrogeometrischer Verzahnungsparameter auf Reibwert und Wirkungsgrad. Anhand der Parametervariation werden qualitative und quantitative Aussagen zum Einfluss der konstruktiven Parameter auf den Wirkungsgrad erarbeitet. Weiterhin wird am Beispiel eines Achsgetriebes aufgezeigt welchen Einfluss die verwendeten Fahrzyklen auf die Zusammensetzung der Verluste besitzen. Die ganzheitliche Betrachtung der Wirkungsgradproblematik schließt mit einer kennfeldbasierten Bewertung von Optimierungsmaßnahmen im Betriebsbereich.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000713
Neugärtner, Jörg; Holstein, Peter; Probst, Christian
Untersuchung der Reibungsbeiträge an Steuerkettentrieben mittels Ultraschallverfahren. - In: Reibung, Schmierung und Verschleiß, (2015), Seite 77/1-77/11

Savitski, Dzmitry; Höpping, Kristian; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Influence of the tire inflation pressure variation on braking efficiency and driving comfort of full electric vehicle with continuous anti-lock braking system. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 8 (2015), 2, S. 460-467

http://dx.doi.org/10.4271/2015-01-0643
Lee, Chih Feng; Savitski, Dzmitry; Manzie, Chris; Ivanov, Valentin
Active brake judder compensation using an electro-hydraulic brake system. - In: SAE International journal of commercial vehicles, ISSN 1946-3928, Bd. 8 (2015), 1, S. 20-26

http://dx.doi.org/10.4271/2015-01-0619
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Dhaens, Miguel; Els, Schalk; Sandu, Corina
State-of-the-art and future developments in integrated chassis control for ground vehicles. - In: 13th European conference of the ISTVS, (2015), S. 65-77

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; De Smet, Jasper; Theunissen, Johan
Experimental study on continuous ABS operation in pure regenerative mode for full electric vehicle. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 8 (2015), 1, S. 364-369

http://dx.doi.org/10.4271/2015-01-9109
Neugärtner, Jörg; Holstein, Peter; Probst, Christian
Untersuchung der Reibungsbeiträge an Steuerkettentrieben mittels Ultraschallverfahren. - In: Reibungsminimierung im Antriebsstrang, (2015), insges. 14 S.

Rebenklau, Lars; Gierth, Paul; Paproth, Angelika; Irrgang, Klaus; Lippmann, Lutz; Wodtke, Axel; Niedermeyer, Lars; Augsburg, Klaus; Bechtold, Franz
Temperature sensors based on thermoelectric effect. - In: 2015 European Microelectronics Packaging Conference (EMPC), ISBN 978-0-9568086-2-2, (2015), insges. 5 S.

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7390759
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Orus, Javier; Fortun, Jose Manuel Rodriguez; Sorniotti, Aldo; Gruber, Patrick
All-wheel-drive electric vehicle with on-board motors: experimental validation of the motion control systems. - In: IECON 2015 - Yokohama, ISBN 978-1-4799-1762-4, (2015), S. 001729-001734

http://dx.doi.org/10.1109/IECON.2015.7392351
Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Savitski, Dzmitry; Höpping, Kristian; Ivanov, Valentin
Vehicle motion control with subsystem prioritization. - In: Mechatronics, ISSN 1873-4006, Bd. 30 (2015), S. 297-315

https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2014.11.004
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry
Systematization of integrated motion control of ground vehicles. - In: IEEE access, ISSN 2169-3536, Bd. 3 (2015), S. 2080-2099

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2496108
Augsburg, Klaus; Vehmann, Heinz-Dieter
Das Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik. - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte, ISSN 2198-6746, Bd. 18 (2015), S. 253-259

Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Shyrokau, Barys
A survey of traction control and antilock braking systems of full electric vehicles with individually controlled electric motors. - In: IEEE transactions on vehicular technology, ISSN 1939-9359, Bd. 64 (2015), 9, S. 3878-3896

https://doi.org/10.1109/TVT.2014.2361860
Stegmann, Philippe; Kruse, Sebastian; Augsburg, Klaus
Robustness of disc brake systems regarding squeal. - In: Topics in modal analysis, ISBN 978-3-319-15250-9, (2015), S. 79-86

Ivanov, Valentin;
A review of fuzzy methods in automotive engineering applications. - In: European transport research review, ISSN 1866-8887, Bd. 7.2015, 3, Article 29, insges. 10 S.

https://doi.org/10.1007/s12544-015-0179-z
Faenger, Bernd; Becker, Felix; Brandl, Michael; Fränzel, Norbert; Fremerey, Max; Köhring, Sebastian; Lawin, Meike; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Weichert, Frank; Schumann, Nikolaus; Graßme, Roland; Kurz, Eduard; Scholle, Hans-Christoph; Zimmermann, Klaus; Augsburg, Klaus; Bergmann, Jean Pierre; Ament, Christoph; Linß, Gerhard; Notni, Gunther
Mobilitätssysteme für Best Ager (50plus): neue Präventionsansätze - Update 2014. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2015), S. 355-375
Richtiger Name des Verf.: Gunther Notni

Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Barber, Phil; Knauder, Bernhard; Zehetner, Josef
Wheel slip control for all-wheel drive electric vehicle with compensation of road disturbances. - In: Journal of terramechanics, ISSN 0022-4898, Bd. 61 (2015), S. 1-10

https://doi.org/10.1016/j.jterra.2015.06.005
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Barber, Phil
Electric vehicles with individually controlled on-board motors: revisiting the ABS design. - In: 2015 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), ISBN 978-1-4799-3634-2, (2015), S. 323-328

http://dx.doi.org/10.1109/ICMECH.2015.7083996
Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Thomas, Bernard; Hutengs, Kevin
Charcterization of spatial porosity distributions of friction linings and their impact on the friction zone. - In: EuroBrake 2014, (2014), S. 104-105
EB2014-DF-010

Stegmann, Philippe; Kruse, Sebastian; Augsburg, Klaus
Comparison of excitation concepts for the characterization of brake systems robustness regarding squeal. - In: Proceedings, (2014), insges. 11 S.

Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Enhancement of energy efficiency, vehicle safety and ride comfort for all-wheel drive full electric vehicles. - In: Proceedings, (2014), insges. 18 S.

Holstein, Peter; Probst, Christian; Savitski, Dzmitry; Tharandt, Andreas
Untersuchungen zur Linearisierbarkeit von AE-Sensorkennlinien am Beispiel von Reibungsvorgängen an einem Bremsmodell. - In: The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics, Bd. 19 (2014), 3, DGZfP 2013, Session: Schallemissionsprüfung (AT), Poster 33, insges. 2 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200239
Holstein, Peter; Probst, Christian; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Tharandt, Andreas
Hochfrequente Vibrationen als Indikator für die Untersuchung von Bremsprozessen. - In: "Fortschritte der Akustik", (2014), S. 307-308

Polesel, Mattia; Shyrokau, Barys; Tanelli, Mara; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Ferrara, Antonella
Hierarchical control of overactuated vehicles via sliding mode techniques. - In: IEEE 53rd Annual Conference on Decision and Control (CDC), 2014, ISBN 978-1-4673-6089-0, (2014), S. 4095-4100

http://dx.doi.org/10.1109/CDC.2014.7040026
Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Wang, Danwei
Influence of active subsystems on electric vehicle behavior and energy characteristics. - In: SAE Mobilus, 2014, 2014-01-0876

https://doi.org/10.4271/2014-01-0876
Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Orus, Javier; Meneses, Rubén; Rodríguez-Fortún, José-Manuel; Theunissen, Johan; Janssen, Karel
Design and testing of ABS for electric vehicles with individually controlled on-board motor drives. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 7 (2014), 2, S. 902-913

http://dx.doi.org/10.4271/2014-01-9128
Augsburg, Klaus; Savitski, Dzmitry; Heidrich, Lukas; Ivanov, Valentin
Combined testing technique: development of friction brake system for electric vehicle. - In: SAE Mobilus, 2014, 2014-01-2529

https://doi.org/10.4271/2014-01-2529
Gramstat, Sebastian;
Methoden der in-situ Visualisierung der Reibzonendynamik trockenlaufender Reibpaarungen unter Ergänzung physikalischer und chemischer Charakterisierungen der Reibpartner. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 333 S., 57,22 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 7) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
Parallel als Druckausg. erschienen

Das tribologische Verhalten trockenlaufender Reibpaarungen ist bis heute nicht vollständig beschreibbar. Der Bedarf an der Kenntnis daran, was während einer Bremsung in der Reibzone geschieht, ist enorm groß. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit betrifft daher die Überwindung bisheriger Grenzen der in-situ Betrachtung der Reibzonenvorgänge auf einem Multiskalenniveau (Nano, Mikro, Makro), um die Wirkmechanismen der Reibschicht zu charakterisieren. Hierfür wurden neuartige in-situ Visualisierungsuntersuchungen unter Nutzung speziell entwickelter Bremsscheiben und originalen Komplettreibbelägen von Personenkraftwagen unternommen. Für Letztere erfolgte eine Berücksichtigung verschiedener Rezepturen (ECE, NAO sowie kupferfreie ECE-Mischungen). Als Ergebnis kann zunächst die Vergleichbarkeit der Erkenntnisse des in- situ Prüfkonzepts auf konventionelle Reibpaarungen (Grauguß-Bremsscheibe - organischer Reibbelag) nachgewiesen werden, was die Tauglichkeit und Aussagefähigkeit der neuartigen Methode verdeutlicht. Das sich einstellende Patchverhalten zeigt direkte Analogien hinsichtlich der Anzahl, Größe und Gestalt der Plateaus. Mit Hilfe der Visualisierungs- und ergänzenden Analysemethoden wird nun erstmals die Dynamik der Patchlebenszyklen als Patchfläche über die Bremsungsdauer charakterisiert. Auch die reibkraftübertragenden Reibzonenanteile zwischen den Bremsungen werden bestimmt und lassen somit Rückschlüsse auf die Ausprägung von Restbremsmomenten zu. Neben den Patchanalysen werden erstmalig die Bewegungsgeschwindigkeiten und -bahnen sowie die Verweildauern der Abriebpartikel in der Reibzone charakterisiert. Dabei zeigt sich nicht nur, daß sie sich zumeist im Vergleich zur Rotorgeschwindigkeit deutlich langsamer bewegen, sondern auch, daß die Belagrezeptur einen wesentlichen Einfluß auf die Ausprägung der Partikelbahnen sowie die gegenseitige Beeinflussung des Partikelbewegungsverhaltens ausübt. Der Charakterisierungsansatz, der zudem lokal aufgelöste Belagtopographie-, Kompressibilitäts- und Porositätsanalysen (mittels dreidimensionaler Computertomographie) sowie chemische Analysen mittels EDX vorsieht, offenbart zudem Zusammenhänge zwischen der Patchdynamik und der Reibbelagphysik und -chemie in Bezug auf das tribologische (Naß- und Trockenreibung) und thermische (Thermoelastische Instabilität) Verhalten. Letzteres erlaubt es zum ersten Mal, Hitzeflecken in der Reibzone zu beschreiben, indem ihre Anzahl und Flächen dynamisch bestimmt werden. Mittels der vorgestellten Methode ist es nun möglich, die Dynamik und Wirkmechanismen vom einzelnen Patch über verschiedene Patchzonen bis hin zur kompletten Reibzone (inklusive Reibringverlagerungen) zu charakterisieren.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=24859
Schreiber, Viktor; Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus
Range prediction of electric vehicles. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 11 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-190:8
Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Trautmann, Carsten; Egenhofer, Frederic
An approach to lower the particle emission of friction brakes on vehicles. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 7 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-195:7
Faenger, Bernd; Becker, Felix; Brandl, Michael; Fränzel, Norbert; Holder, Silvio; Köhring, Sebastian; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Weichert, Frank; Schumann, Nikolaus; Scholle, Hans-Christoph; Zimmermann, Klaus; Augsburg, Klaus; Ament, Christoph; Linß, Gerhard; Pezoldt, Kerstin; Wenzel, Andreas; Witte, Hartmut
Mobilitätssysteme für Best Ager (50plus): neue Präventionsansätze. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2014), S. 363-375

Figler, Thomas;
Entwicklung eines Getriebes mit hydrodynamischer Kupplung für Turboverbundaufladesysteme, 2014. - XI, 118 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014

Zur Einhaltung immer strengerer Emissions- und Verbrauchskennwerte für die Zulassung neuer Nutzfahrzeuge wird in dieser Arbeit das Verfahren der Turboverbundaufladung bei Verbrennungsmotoren erläutert. Dabei handelt es sich um eine intelligente Kombination einer zweistufigen Abgasturboaufladung mit dem Turbocompoundverfahren. In Motorprozesssimulationen kann der positive Einfluss auf den Verbrauch sowie auf zu erwartende Emissionen ermittelt werden. Als Kernelement dieses innovativen Aufladesystems ist eine schalt-/ regelbare hydrodynamische Kupplung vorgesehen. Diese muss sowohl die Leistung übertragen, Drehschwingungen der Kurbelwelle wirkungsvoll dämpfen und eine Drehzahlanpassung von Turbine und Verdichter ermöglichen. In dieser Arbeit werden drei wesentliche Aspekte dieser Technologie untersucht. Erstens werden Methoden zur Auslegung des Gesamtsystems insbesondere zur Abbildung der hydrodynamischen Kupplung und der Getriebeverluste in Simulationen entwickelt. Zweitens wird eine Kupplung mit vier verschiedenen Profilgestaltungen untersucht und hinsichtlich ihrer Übertragungsfähigkeit bewertet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für eine Präzisierung der Simulationsmodelle. Drittens werden die genannten Kupplungen hinsichtlich ihrer Schaltgeschwindigkeiten untersucht und dafür eine Methode zu Charakterisierung der Schaltzeiten entwickelt. Auf Basis umfangreicher Messungen wurde empirisch ein Zusammenhang der Ausschaltzeiten von Kupplungsdrehzahl und Schlupf hergeleitet. Dieser bildet die Grundlage für eine Transfermethode statisch gemessener Schaltzeiten für die Betrachtung dynamischer Vorgänge im Gesamtsystem. Abschließend wird noch eine Steuerstrategie entwickelt, in der beschrieben wird, wie aus Motorbetriebsgrößen ein optimales Schalt-/ Regelverhalten der Kupplung ermöglicht wird. Diese dynamischen Kupplungsuntersuchungen bilden die Basis zur späteren Optimierung des transienten Verhaltens des gesamten Motors. Dies wird besonders in der Zukunft einen hohen Stellenwert einnehmen, da zur Bestimmung der Verbrauchs- und Emissionsgrenzwerte transiente Testzyklen einen wesentlichen Bestandteil darstellen.



Niedermeyer, Lars; Augsburg, Klaus; Augustin, Silke; Fröhlich, Thomas; Krapf, Gunter; Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias
Untersuchung thermo-mechanischer Belastungen in Abgassystemen bei hochdynamischer Druckpulsation. - In: Sensoren und Messsysteme 2014, (2014), insges. 6 S.

Heidrich, Lukas; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Wang, Danwei
Hardware-in-the-loop test rig for integrated vehicle control systems. - In: IFAC Proceedings Volumes, ISSN 1474-6670, Bd. 46 (2013), 21, S. 683-688

https://doi.org/10.3182/20130904-4-JP-2042.00027
Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin
Vehicle dynamics control with energy recuperation based on control allocation for independent wheel motors and brake system. - In: International journal of powertrains, ISSN 1742-4275, Bd. 2 (2013), 2/3, S. 153-181

https://doi.org/10.1504/IJPT.2013.054158
Holstein, Peter; Probst, Christian; Tharandt, Andreas; Savitski, Dzmitry; Münch, Hans-Joachim
Schallemissionssensoren auf Piezokompositbasis. - In: The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics, Bd. 18 (2013), 5, DGZfP 2012, Session: Schallemissionsprüfung, Poster 31, insges. 2 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200245
Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Wang, Danwei; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Analysis of coordination and novel blending strategy between friction brake system and electric motors. - In: Proceedings, (2013), insges. 17 S.

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Heidrich, Lukas; Augsburg, Klaus; Pütz, Thomas
Experimental investigation of braking dynamics of electric vehicle. - In: Proceedings, (2013), insges. 11 S.

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Schellakowsky, Benjamin; Stengl, Benjamin
Analysis of processes inside the friction zone of passenger car brake systems. - In: Proceedings, (2013), insges. 11 S.

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Thomas, Bernard; Schellakowsky, Benjamin
New characterization methods of spatial porosity distributions of friction linings. - In: Proceedings, (2013), insges. 12 S.

Savitski, Dzmitry; Probst, Christian; Augsburg, Klaus; Holstein, Peter; Tharandt, Andreas
Noise emission analysis in sliding friction. - In: AIA-DAGA 2013, ISBN 978-3-939296-05-8, (2013), S. 551-554

Ivanov, Valentin;
Fuzzy applications in ground vehicle engineering: focus on identification. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, 2013, S. VI

http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611720
Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Heidrich, Lukas; Höpping, Kristian
Analysis of subsystems coordination for electric vehicle during straight-line braking and brake-in-turn. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, (2013), S. 61-67

Coordination between friction brake system, individual-wheel drive electric motors and tire inflation pressure system is considered. To coordinate vehicle subsystems, optimization-based control allocation is used. The influence of subsystem coordination on criteria of vehicle dynamics (braking distance, RMSE of longitudinal acceleration, RMSE of yaw rate, sideslip angle) and energy consumption and losses (recuperated energy during maneuver and tire energy dissipation) were analyzed for straight-line braking and brake-in-turn maneuvers by simulation investigation. The proposed control system was investigated using HIL test rig with hardware components of friction brake system and tire inflation pressure system.



http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611730
Wang, Bin; Victorino, Alessandro; Charara, Ali; Augsburg, Klaus; Höpping, Kristian
Assessment of rollover stability based on risk indicator : case study for an electric vehicle. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, (2013), S. 56-60

http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611729
Savitski, Dzmitry; Plihal, Jiri; Nedoma, Pavel; Machan, Jaroslav; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Cost functions for assessment of vehicle dynamics. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, (2013), S. 48-55

The paper addresses methodology of the assessment of vehicle dynamics on the basis of a set of cost functions. The proposed concept covers different domains like longitudinal, lateral and vertical dynamics with a possibility to deduce a complex cost function having three main attributes: (i) dimensionless form, (ii) range from 0 to 1, and (iii) weighting factors for each individual domain. The attributes (i) and (ii) are subjected to the comparison of baseline, reference, and actual values of corresponding parameters of vehicle dynamics like acceleration, yaw rate, slip and others. The attribute (iii) links to the choice of weighting factors from the analysis of vehicle maneuvers. Application fields of the developed individual and complex cost functions are assessment of vehicle performance and stability, optimization of relevant control systems, and choice of proper control strategies / tuning of control gains by autonomous or cooperative operation of several systems of vehicle dynamics control. The paper introduces the implementation of the proposed methodology by the example of Electronic Stability Program (ESP) system. Case studies illustrate results of the calculation of the cost functions for the avoidance and slalom maneuvers. The corresponding computational procedures are based on full vehicle software simulator, validated with experiments on the real vehicle.



http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611728
Schwarzer, Steffen;
Optimierung der Auslegung und des Betriebsverhaltens von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 172 S., 13,41 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 6) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

Zahnradpumpen werden nach wie vor sehr verbreitet in der Antriebstechnik sowie in Anlagensystemen zur hydraulischen Kraftübertragung verwendet. Für die industrielle Anwendbarkeit der Pumpen sind vor allem niedrige Geräuschemissionen, niedrige Herstellungskosten und hohe Leistungen zu vereinen. Werden Innenzahnradpumpen mit Außenzahnradpumpen verglichen, zeichnen sich Innenzahnradpumpen durch niedrigere Geräuschemissionen aus, sind jedoch wegen ihrer höheren Herstellungskosten weniger verbreitet und erforscht. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Optimierung der Auslegung und des Betriebsverhaltens von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen. Ziel ist es, allgemeingültige Auslegungsregeln für industriell umsetzbare Innenzahnradpumpen zu entwickeln. Die erarbeiteten Gestaltungskriterien führen vornehmlich zu einer Minderung von Druckpulsationen und Druckwechselkräften. Um den Druck im Druckabbauvorgang zu reduzieren, wird mit einem neuen geometrischen Verfahren die Pumpenverzahnungsgeometrie dahingehend ausgelegt, große Druckerhöhungen in der Zahnkammer zu vermeiden. Die im Gehäuse platzierten Stege werden über das Berechnungsverfahren so angepasst, dass eine weitere Reduzierung des Spitzendrucks erfolgt. Für die Ermittlung des Druckgradienten im Druckaufbauvorgang wird ein analytisches Verfahren erstellt, das es ermöglicht den Druck in der Zahnkammer während einer Umdrehung zu berechnen. Damit können im Bereich der Sichel über Nutungen gezielte Leckströme erzeugt werden, um den Druckgradienten zu senken. Für die Verifikation des Auslegungsmodells wird der Druckverlauf in der Zahnkammer mit einem im Zahnfuß eingebauten Miniaturdruckaufnehmer gemessen. Durch das Antriebskonzept können bei hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen aufgrund exzentrisch angreifender Kräfte Verkippungen an den Pumpenrädern auftreten. Die Verkippungen werden unter dynamischen Bedingungen mit zwei Wirbelstromsensoren überprüft. Es wird ein Kennfeld erarbeitet, das es dem Konstrukteur ermöglicht, Verkippungen bereits unter Beachtung des Wirkungsgrads im Auslegungsstadium zu vermindern. Aus den erhaltenen Erkenntnissen wird das Programm HGP-SIM zur Auslegung von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen mit optimiertem Betriebsverhalten erstellt. Über die Eingabe von Vorgabedaten werden in Unterprogrammen optimierte Auslegungsgeometrien für die einzelnen Teilbereiche ausgegeben. Nach den erarbeiteten Regeln ausgelegte hohlradgetriebene Innenzahnradpumpen zeichnen sich bei ähnlichen Herstellungskosten durch niedrigere Schallemissionen wie Außenzahnradpumpen aus. Dadurch wird das Potenzial von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen zur industriellen Anwendung und Umsetzung bewiesen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=22629
Schwarzer, Steffen; Augsburg, Klaus; Körner, Tillmann; Bruckner, Johannes
Hohlradgetriebene Innenzahnradpumpen - Antriebskonzept, Konstruktion und Versuche. - In: Konstruktion, ISSN 0373-3300, Bd. 65 (2013), 9, S. 83-87

Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Vehicle dynamics with brake hysteresis. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-2991, Bd. 227 (2013), 2, S. 139-150

http://dx.doi.org/10.1177/0954407012451961
Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Kruchkova, Katja; Höpping, Kristian; Gramstat, Sebastian; Bogdevicius, Marijonas; Kiss, Peter
Project Adtyre: towards dynamic tyre inflation control. - In: Proceedings of the FISITA 2012 World Automotive Congress, ISBN 978-7-900796-00-4, 2013, Vol. 10, S. 185-198

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Savitski, Dzmitry; Plihal, Jiri; Nedoma, Pavel; Machan, Jaroslav
Advanced cost functions for evaluation of lateral vehicle dynamics. - In: Proceedings of the FISITA 2012 World Automotive Congress, ISBN 978-7-900796-00-4, 2013, Vol. 10, S. 425-440

De Novellis, Leonardo; Sorniotti, Aldo; Gruber, Patrick; Shead, Leo; Ivanov, Valentin; Höpping, Kristian
Torque vectoring for electric vehicles with individually controlled motors: state-of-the-art and future developments. - In: World electric vehicle journal, ISSN 2032-6653, Bd. 5 (2012), 2, S. 617-628

https://doi.org/10.3390/wevj5020617
Holstein, Peter; Surek, Dominik; Tharandt, Andreas; Gramstat, Sebastian; Münch, Hans-Joachim
Maschinendiagnose mit erweitertem Frequenzbereich. - In: The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics, Bd. 17 (2012), 11, DGZfP AE-2011, Vortrag 13, insges. 8 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200252
Augsburg, Klaus; Sachse, Hannes; Krischok, Stefan; Horn, Rüdiger; Rieker, Marcus; Dierks, Uwe
Investigation of brake wear particles. - In: Readout, (2012), 39, S. 34-38

Over the last years, brake dust has become a topic in different fields. The first research to brake dust after the abolishment of asbestos was done to understand the staining of the wheel. Since then, several attempts were made to understand the synthesis, composition and distribution of brake dust because of the growing awareness of environmental and health effects, for example with antimony and copper in the brake pads. The published measurements for the number and size of brake particles vary widely [1-5]. This is mainly because of the complex and susceptible characteristics of a brake system and the limited resolution of many measurement systems. With every change in temperature, braking speed, braking pressure, pad formulation, brake type and history of the friction partner, differences in the properties of brake dust particles will be recognizable. One approach to measure the size of the particles is to analyze a sample of collected brake dust in a scanning electron microscope. The handicap of this method is the characteristic of the debris to agglomerate and to deposit dependent on the particle size. A precise analysis of airborne particulate matter requires a more complex methodology which is known from the combustion engine particle measurement. HORIBA offers equipment to detect the particle size from ˜2nm up to 600nm, for example the Mexa-2100SPCS with a DMA 3081 classifier and a CPC 3776.



Augsburg, Klaus; Kiss, Peter; Kruchkova, Katsiaryna; Höpping, Kristian
Dynamic tyre pressure control system for improvement of all-terrain vehicle mobility. - In: Proceedings of the 12th European Regional Conference of the ISTVS, ISBN 978-0-9838742-1-8, 2012, Session 8, insges. 1 S.

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Augsburg, Klaus *1954-*;
Torque vectoring for improving the mobility of all-terrain electric vehicles. - In: Proceedings of the 12th European Regional Conference of the ISTVS, ISBN 978-0-9838742-1-8, 2012, Session 7, insges. 8 S.

Torque vectoring (TV) is one of the most promising technologies in vehicle dynamics control as it has the potential to provide distinctive benefits for mobility and agility of all-wheel drive ground vehicles. Especially in all-terrain driving, TV control can support both vehicle stability and driving efficiency. Within this context, the paper presents the state-of-the-art in TV control and introduces a new methodological approach for the development of TV control systems for all-terrain electric ground vehicles. This approach implements individually controlled electric powertrains to tune the vehicle dynamic characteristics in steady-state and transient conditions. The presented research is carried out within the European Union (EU) funded Seventh Framework Programme (FP7) project E-VECTOORC "Electric-Vehicle Control of Individual Wheel Torque for On- and Off-Road Conditions".



Kirchner, Stefan; Sendler, Jan; Augsburg, Klaus
Braking systems of electric and hybrid electric vehicles under ergonomic aspects. - In: EVS 26, (2012), insges. 10 S.

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Horn, Rüdiger; Ivanov, Valentin; Sachse, Hannes; Shyrokau, Barys
Test-rig-in-the-loop (TRIL) application to controllable brake processes. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-16, S. 1-10

Augsburg, Klaus; Sachse, Hannes; Krischok, Stefan; Horn, Rüdiger; Rieker, Marcus; Scheder, Daniel
Brake dust measurement. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-13, S. 1-10

Augsburg, Klaus; Heimann, Stefan
The brake drag torque of disc brakes. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-09, S. 1-8

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Stengl, Benjamin
Visualisation possibilities of the friction zone of dry-running friction couples. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-02, insges. 11 S.

Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Modelling and control of hysteresis-characterized brake processes. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-MS-25, insges. 10 S.

Kirchner, Stefan; Sendler, Jan; Augsburg, Klaus
Brake pedal feeling of decoupled braking systems for electric and hybrid electric vehicles. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-FU-04, insges. 10 S.

Augsburg, Klaus
Entwicklung eines wartungsfreien Partikelfilter-Systems mit Wärmerückgewinnung im Oxikat zur Erfüllung der nächsten Generation von KFZ-Abgasnormen : Projektbeschreibung ; Kurztitel: Partikelfilter-System mit Wärmerückgewinnung ; Projektabschlussbericht. - Ilmenau : TU, Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik. - Online-Ressource (VI, 43 S., 3,36 MB)Förderkennzeichen BMBF 19U7004C. - Verbund-Nr. 01056512. - Auch als gedr. Ausg. vorhanden. - Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

https://edocs.tib.eu/files/e01fb12/729383202.pdf
Beruscha, Frank;
Nutzerorientierte Gestaltung haptischer Signale in der Lenkung : zum Einsatz direktionaler Lenkradvibrationen in Fahrerassistenzsystemen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: X, 256 S., 2,25 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 5) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

Die vorliegende Arbeit widmet sich dem Einsatz von Lenkradvibrationen zur Informationsübermittlung an der Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Fahrer unter Berücksichtigung physiologischer und psychologischer Aspekte. Als besondere Eigenschaft wird die Möglichkeit zur Erzeugung örtlich aufgelöster Vibrationen erkannt. Damit ist es möglich, über einseitige Lenkradvibrationen Richtungsinformationen an Fahrer zu kommunizieren. In drei Hauptstudien werden mit insgesamt 150 Probanden verschiedene Aspekte der Fahrerreaktion auf einseitige Lenkradvibrationen untersucht. Zunächst wird in einem grundlegenden Laborexperiment die intuitive Reaktion auf einseitige Lenkradvibrationen ermittelt. Im Anschluss wird die subjektive Präferenz der einseitigen Lenkradvibration in der Anwendung als Spurverlassenswarnsignal nachgewiesen. Zuletzt wird der Versuch unternommen, die einseitige Lenkradvibration zur Initiierung einer Ausweichreaktion in einer drohenden Frontalkollisionssituation einzusetzen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20885
Sendler, Jan;
Untersuchungen zur ergonomiegerechten Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von aktuellen Pkw-Bremsanlagen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: XII, 153 S., 15,56 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 4) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Rückgewinnung von kinetischer Fahrzeugenergie beim Bremsvorgang ist eine wichtige Maßnahme zur Effizienzerhöhung von Kraftfahrzeugen mit Elektromotor. Heute sind noch keine Kraftfahrzeuge im Serieneinsatz bekannt, die ausschließlich per rekuperativem Bremsmoment gebremst werden und damit vollständig auf eine Reibbremse verzichten können. Je nach maximal verfügbarem rekuperativen Bremsmoment und Bremssituation muss ein zusätzlicher Anteil an Reibbremsmoment erzeugt werden, um das Zielbremsmoment zu erreichen. Solche Bremsanlagen stellen besondere Anforderungen an die Ausgestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen. Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur ergonomiegerechten Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von aktuellen Pkw-Bremsanlagen. Dazu zählen insbesondere rekuperative Bremsanlagen und entkoppelte Bremsanlagen. Es sollen grundlegende Methodiken erarbeitet werden, mit denen neben den technischen Aspekten der Thematik auch physiologische und psychologische Faktoren berücksichtigt werden. Zunächst werden Möglichkeiten zur Erfassung der Abläufe bei der Bremsbetätigung aus humanphysiologischer Sicht beschrieben. Untersucht werden Einflüsse des Cockpitdesigns, des Bremsmanövers, des Probanden und der Pedalcharakteristik auf die Betätigungsabläufe. Die Besonderheiten unterschiedlicher entkoppelter Bremsanlagen werden unter Nutzung einer speziell für solche Anwendungen entwickelten Pedalbetätigungsautomatik herausgearbeitet. Insbesondere die potenziell für den Fahrer störenden Effekte, die bei der Bremsenergierückgewinnung (z. B. Störungen im Verzögerungsverlauf) und bei der Pedalcharakteristiksimulation (ungeeignete und/oder synthetische Pedal- und Bremscharakteristiken) auftreten können, stehen dabei im Vordergrund. Einen weiteren Schwerpunkt bilden gezielte Probandenuntersuchungen zu Fühlbarkeits- und Akzeptanzschwellen des Fahrers bei der Bremsbetätigung. Es werden Grundsatzuntersuchungen vorgestellt, die Hinweis darauf geben, welche der Besonderheiten von entkoppelten Bremsanlagen für den Fahrer spürbar und welche sogar störend sein können. Abschließend werden Empfehlungen für die Auslegung von Bremsanlagen mit Schwerpunkt auf den Pedalcharakteristiksimulatoren und Bremsmomenterzeugungssystemen von entkoppelten Bremsanlagen abgeleitet.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20865
Heimann, Stefan;
Methodische Ansätze zur Untersuchung des Restbremsmomentes von Scheibenbremsen, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVII, 170 Bl., 24,15 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorgestellte Arbeit beinhaltet detaillierte praktische und theoretische Analysen zum Restbremsmoment an Scheibenbremsen. Restbremsmomente entstehen in der so genannten Offbrake-Phase, d. h. bei nicht betätigter Bremse, wenn aufgrund einer ungünstigen Konstellation von Lüftspiel (kolben-/fingerseitig) und dynamischem Runout ein Reibkontakt zwischen Belag und Scheibe erfolgt. Diese Reibverluste führen zu einem Kraftstoffmehrverbrauch und folglich zu einer CO2-Mehremission. Das Restbremsmoment wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem Messsystem untersucht, das die axialen Bremskomponentenbewegungen von Sattel, Belag sowie Scheibe, an Faustsattelbremsen erfassen. Die geometrischen Abweichungen können direkt einer Variation des RBMs zugeordnet werden. Daneben erfolgt die Verwendung eines Kraftmesssystems, das die Erfassung der Normalkräfte im Bremsbelag während des Betriebes ermöglicht. Weiterhin wird ein Laborversuchsaufbau vorgestellt, der die Abbildung realitätsnaher Betriebszustände der Radbremse, z. B. der Simulation von Seitenkräften, erlaubt. Es hat sich gezeigt, dass Restbremsmomente während eines Untersuchungszyklus zeitlich erheblich differieren können. Außerdem kann erstmals dargestellt werden, wie sich ein Lüftspiel zwischen Scheibe und Belag während eines Zyklus verändert und wie sich der Verlauf auf das RBM auswirkt. Für weitere Einflussgrößenuntersuchungen wird zudem eine kombiniertes FEM-/MKS-Modell verwendet. Das Modell erlaubt eine schnelle und kostengünstige Analyse von Einflussparametern auf Größe und Verlauf des RBMs während einer Scheibenumdrehung. Die ganzheitliche Betrachtung der Restbremsmomentproblematik schließt mit einer Analyse der Auswirkung des RBMs auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges ab.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20917
Heimann, Stefan; Augsburg, Klaus
Methodical approaches to studying the brake drag torque of disc brakes. - In: XXX. Internationales [My]-Symposium - Bremsen-Fachtagung, (2011), S. 123-160

Neher, Jochen;
Rechnerische und experimentelle Untersuchungen der Schallabstrahlung bei Fahrzeuggetrieben. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 173 S., 15,58 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 3) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011
Parallel als Druckausg. erschienen

Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag zur Verbesserung der Akustiksimulation von Fahrzeuggetrieben geleistet werden. Zunächst wird das Betriebsgeräusch eines Getriebes bei konstanten Drehzahlen simuliert. Dabei wird eine Methode zur Entkopplung des rechenintensiven vom drehzahlabhängigen Teil der Simulation aufgezeigt. Ferner werden die berechneten Geräusche an einem PC Arbeitsplatz auralisiert. Die Ergebnisse sind aufgrund getroffener Annahmen als Vorgriff zu verstehen, das synthetische Betriebsgeräusch hört sich jedoch authentisch an. Die Bauteilverbindungs-Modellierung beeinflusst die Ergebnisse der Köperschallberechnung innerhalb der Akustiksimulation entscheidend. FE Modelle mit Schraubenverbindungen und Wälzlagern werden deshalb schrittweise, separat und systematisch durch Messungen verifiziert. Nach der Klassifizierung von Simulationsmodellen für Schraubenverbindungen werden Modellvarianten abgeleitet und bei drei unterschiedlichen etriebebaugruppen mit Flanschverbindungen umgesetzt. Die Ergebnisse der Rechnerischen Modalanalysen werden in einem breiten Frequenzbereich ausführlich mit Messungen verglichen. Weil sie annähernd Einzelbauteil-Qualität aufweisen, kann eine Modellierungs-Empfehlung gegeben werden. Bei ähnlichen Baugruppen sind die zu erwartende Ergebnisgüte und der Stellenwert von Schraubenverbindungen nun a priori abschätzbar. Das Nachgiebigkeitsverhalten von Wälzlagern wird durch linearisierte Steifigkeitsmatrizen beschrieben. Die FE Modelle zweier Baugruppen werden bei relevanten Eigenfrequenzen mit Messungen an Getrieben mit stillstehenden Wellen verifiziert. Unsicherheiten bei der Wälzlagermodellierung und wichtige Einflüsse sind damit abschätzbar. Insgesamt wird mit den Untersuchungen zur Körperschallsimulation eine Entscheidungshilfe bei der Bauteilverbindungs-Modellierung gegeben.An drei Getriebegehäusen mit unterschiedlich komplexen Abstrahlflächen werden auf Basis von Körper und Luftschallmessungen sowie mittels hochwertiger FE Modelle umfangreiche Untersuchungen der Luftschallsimulation mit der DBEM, der IBEM, der Fast-Multipole BEM und der FEM in einem breiten Frequenzbereich durchgeführt. Durch messtechnisch optimierte Eingangsdaten werden die Abweichungen der Luftschallsimulation von der Messung separiert. Es zeigt sich, dass Schallkennfelder mit verschiedenen Verfahren sehr genau vorausberechnet werden können. Auch andere Aspekte zur Wahl des Simulationsverfahrens werden umfangreich diskutiert, beispielsweise die Rechenzeiten. Die Genauigkeit der Luftschallsimulation lässt sich abhängig von der Komplexität der abstrahlenden Oberflächen darstellen. Die Ergebnisse eines verrippten Getriebegehäuses werden für Akustikmodelle mit und ohne Rippen ausgewertet, so dass der Einfluss der Vernachlässigung dieser Geometriedetails erkennbar wird. Ferner werden verschiedene Möglichkeiten zur Verhinderung fiktiver Resonanzen bei der BEM bewertet. Insgesamt erweitert die vorliegende Arbeit die Möglichkeiten der Akustiksimulation in mehreren Bereichen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19761
Augsburg, Klaus; Sachse, Hannes; Horn, Rüdiger; Gramstat, Sebastian
Brake dust emission. - In: Combustion generated nanoparticles, ISBN 978-3-03-303027-5, (2011), insges. 3 S.

Beside combustion particles the wheel brake is the main emitter of nano-sized particles of passenger cars. The environmental problems of brake dust were reviewed in previous scientific works, e.g. "Method for visualization and handling of brake dust emissions" by Audi AG and TU Ilmenau, chassis.tech 2010. Especially copper is known to harm the environment. Therefore the State of California introduced a law for the ban of copper in brake pads. With a combination of different measurement techniques the emissions were characterized on a brake dynamometer. Brake dust from the surface of a wheel was analyzed by SEM-EDX and XRD to find out the physical properties and the chemical structure. Several papers proved a wide size distribution from a few nanometers to few micrometers. If a Gaussian distribution is assumed the peak of the size distribution is below 250nm. Another key fact to understand the effects of brake dust is the material composition of the emitted particles. The friction system of a brake is a complex structure which contains more than a dozen substances. Properties of the particles vary widely dependant on the braking temperature, rotating speed, braking pressure and the friction partners. EDX showed an equal composition of the brake dust to the brake pads, only with a higher amount of iron, coming from the brake disc. The main ingredients of brake pads are e.g. iron, copper, silicon, aluminum, manganese and others. The exact chemical bond was examined by XRD, which can detect crystallographic materials. The outcome was a distribution with high rates of iron oxides, graphite, silicon oxide, copper, potassium oxide and corundum. In their different chemicals compounds these ingredients are converted to micro and nanoparticles. In an accumulation process after the generation, particles tend to adhere together. The result is a mixture of all brake dust ingredients to small clustered particles. Current research aims towards an understanding of the exact composition of brake wear particles and their effects on mechanical components and human health. Therefore, tribological behavior was studied on a special brake test for the characterization of particle generation process. A setup with a transparent brake disc and a high-speed camera was used to visualize the friction zone.



Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger; Sachse, Hannes
Characterization of particulate emissions of vehicle wheel brakes. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future, (2011), insges. 9 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19651
Heimann, Stefan; Augsburg, Klaus
Methodische Ansätze zur Untersuchung des Restbremsmomentes von Scheibenbremsen. - In: XXX. Internationales [My]-Symposium - Bremsen-Fachtagung, (2011), S. 14-51

Restbremsmomente (RBM) entstehen in der so genannten Offbrake-Phase, d.h. bei nicht betätigter Bremse, wenn aufgrund einer ungünstigen Konstellation von Lüftspiel (kolben- und fingerseitig) und dynamischem Runout ein Reibkontakt zwischen Belag und Scheibe erfolgt. Das RBM wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem Messsystem untersucht, das die axialen Bremskomponentenbewegungen (von Sattel, Belag und Scheibe) an einer Faustsattelbremse erfasst. Die geometrischen Abweichungen können direkt einer Variation des RBM zugeordnet werden.. Weiterhin wird ein Laboraufbau vorgestellt, der die Abbildung realitätsnaher Betriebszustände der Radbremse, z.B. der Simulation von Seitenkräften, erlaubt. Die ganzheitliche Betrachtung der Restbremsmomentproblematik schließt mit einer Analyse der Auswirkung des RBM auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs ab.



Holstein, Peter; Surek, Dominik; Tharandt, Andreas; Münch, Hans-Joachim; Gramstat, Sebastian
Möglichkeiten der Maschinendiagnose mit Ultraschall. - In: Fortschritte der Akustik, (2011), S. 485-486

Ivanov, Valentin;
Fuzzy architecture of systems with alterable information: case study for tyre-ground friction estimators. - In: International journal of reliability and safety, ISSN 1479-3903, Bd. 5 (2011), 3/4, S. 398-419

The presented work deals with practical application of fuzzy sets to the identification of 'vehicle tyre-ground' interaction parameters. This task requires the adaptation of fuzzy object description both to low- and highdynamic characteristics of driving environment. As a consequence, the identifying system should possess features of the short-term and long-term forecasting ability. To ensure adaptive and forecasting properties outlined, a tool for the alteration of fuzzy object description is proposed. These issues are being considered as applied to tyre friction factors, which are key parameters for active safety control systems of ground vehicles.



http://dx.doi.org/10.1504/IJRS.2011.041187
Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Horn, Rüdiger; Sachse, Hannes
Measures development for brake dust emissions with computational fluid dynamics and particle imaging velocimetry. - In: SAE Mobilus, 2011, 2011-01-2345, insges. 10 S.

https://doi.org/10.4271/2011-01-2345
Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Horn, Rüdiger; Ivanov, Valentin; Sachse, Hannes; Shyrokau, Barys
Investigation of brake control using test Rig-in-the-Loop technique. - In: SAE Mobilus, 2011, 2011-01-2372, insges. 8 S.

https://doi.org/10.4271/2011-01-2372
Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys
Fuzzy identification of uncertain ground parameters for autonomous mobile machines. - In: International journal of vehicle autonomous systems, ISSN 1471-0226, Bd. 9 (2011), 3/4, S. 219-240

One of the most crucial problems by the 'Vehicle-Mover-Terrain' interaction lies in sufficiently exact identification of the friction and rolling parameters as well as in the subsequent interpretation of this information for on-board control systems. The simple analytical solutions are possible here in the case that a vehicle moves on the road or other anthropogenic surface. Otherwise the uncertainty of the motion environment complicates the problem. Especially this is true for unmanned autonomous vehicles and planetary rovers. Within the framework of the presented investigation the fuzzy method for handling the identification tasks is under discussion for the wheel-surface interaction by conditions with the different grade of uncertainty. Examples of fuzzy sets are considered for the physical characteristics of a bearing surface and vehicle dynamics parameters. The simulation results for vehicle control algorithms on the basis of the fuzzy derived information about the driving parameters are given in addition.



http://dx.doi.org/10.1504/IJVAS.2011.041386
Ivanov, Valentin;
Fuzzy methods in ground vehicle engineering : state-of-the-art and advanced applications. - In: Proceedings of the 8th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2011, ISBN 978-90-76019-31-4, (2011), S. 3008-3015

The paper discusses the evolution of fuzzy methods for core applications of ground vehicles and presents the results of several original works and conceptual solutions. The article introduces statistics of relevant research publications with special attention given to fuzzy control of brakes, suspension, vehicle stability, and energy management in hybrid and full electric ground vehicles. An analysis of nearly thirty-year bibliography dedicated to automotive fuzzy systems indicates steady trend to expansion of this research area. To illustrate implementation of fuzzy methods, the article presents the architecture of an integrated vehicle dynamics control system using parallel information channels from driving environment, vehicle dynamic parameters, and driver.



Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Vantsevich, Vladimir; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Multi-task integrated vehicle dynamics control. - In: Programme and proceedings, 2011, EAEC2011_C31, insges. 13 S.

An active implementation of mechatronic technologies and electronic drives leads to an essential increase of autonomy of sub-systems in modern and coming ground vehicles. On the one hand it makes possible efficient technologies of multi-task control. On the other hand the autonomy of vehicle sub-systems can call for internal conflicts of properties, for instance, between comfort and safety. From these positions the presented research discusses the following issues. 1) Multi-agent vehicle architecture: Analysis of connections between vehicle sub-systems and properties; introduction of vehicle structure composed from agents. 2) Multi-task strategy of vehicle dynamics control using objective functions: Search of a set of actuations to generate required yaw torque for vehicle stabilization taking into account estimated power demand and losses of energy during curvilinear motion of the vehicle. 3) Case study: Integrated control of handling, stability and performance of motion with different automotive sub-systems; Particular contribution of each subsystem under complex integrated control; Analysis of results obtained by computer simulation. The research outcomes show that an intelligent placing of priorities by the control on autonomous vehicle sub-systems allows achieving a certain simultaneous effect in performance and safety. The results of the presented research are oriented towards applications for electric vehicles, autonomous mobile machines, and vehicles with an intensive embedding of X-by-wire technologies.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Advancement of vehicle dynamics control with monitoring the tire rolling environment. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 3 (2010), 1, S. 199-216

One of the most important challenges for electronic stability control (ESC) systems is the identification and monitoring of tire rolling environment, especially actual tire-road friction parameters. The presented research considers an advanced variant of the ESC system deducing the mentioned factors based on intelligent methods as fuzzy sets. The paper includes: Overview of key issues in prototyping the algorithms of Electronic Stability Control. Case study for vehicle model. Procedures for monitoring of tire rolling environment: theoretical backgrounds, computing methods, fuzzy input and output variables, fuzzy inference systems, interface with ESC algorithm. Case study for ESC control algorithm. Examples of simulation using Hardware-in-the-Loop procedures. The proposed approach can be widely used for the next-generation of ESC devices having the close integration with Intelligent Transport Systems.



http://dx.doi.org/10.4271/2010-01-0108
Beruscha, Frank; Wang, Lei; Augsburg, Klaus; Wandke, Hartmut
Do drivers steer toward or away from lateral directional vibrations at the steering wheel?. - In: Proceedings of European Conference on Human Centred Design for Intelligent Transport Systems, ISBN 978-2-9531712-1-1, (2010), S. 227-236

A study was conducted to reveal whether drivers steer toward or away from vibro-tactile stimuli applied at either the left or the right half of the steering wheel. When instructed to react with a fixed mapping, steering toward the stimuli seems to be easier in an abstract environment with significantly faster reactions and fewer errors. However this effect is neutralized an tends to be inverted in a driving environment where steering away from the stimuli seems to be more logical.



Beruscha, F.; Engeln, A.; Augsburg, Klaus; Gasperi, N.; Riedel, S.; Simon, N.
Beeinflussung der Interpretation synthetischer Lenkradvibrationssignale durch Variation der Stimulusparameter. - In: Useware 2010, (2010), S. 49-58

Vantsevich, Vladimir; Augsburg, Klaus; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
Kinematic discrepancy minimization for AWD terrain vehicle dynamics control. - In: SAE Mobilus, 2010, 2010-01-1895, insges. 16 S.

Stability of motion, turnability, mobility and fuel consumption of all-wheel drive terrain vehicles strongly depends on engine power distribution among the front and rear driving axles and then between the left and right wheels of each axle. This paper considers kinematic discrepancy, which characterizes the difference of the theoretical velocities of the front and rear wheels, as the main factor that influences power distribution among the driving axles/wheels of vehicles with positively locked front and rear axles. The paper presents a new algorithm which enables minimization of the kinematic discrepancy factor for the improvement of AWD terrain vehicle dynamics while keeping up with minimal power losses for tire slip. Three control modes associated with gear ratio control of the front and rear driving axles are derived to provide the required change in kinematic discrepancy. Computer simulation results are presented for different scenarios of terrain and road conditions. The effectiveness of the proposed control algorithm was analytically proved by modeling the same vehicle with no kinematic discrepancy control.



https://doi.org/10.4271/2010-01-1895
Thiel, M.; Werner, R.; Zellbeck, H.; Brück, R.; Kröger, S.; Zaldua-Moreno, N.; Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger
Der Vollkatalysator vor dem Turbolader - effektive Abgasnachbehandlung vs. Fahrdynamik. - In: 5. [Fachtagung] Emission Control, (2010), insges. 22 S.

Moderne Dieselmotorenkonzepte mit variabler Turbinengeometrie zeichnen sich durch eine hohe spezifische Leistung und niedrigen Kraftstoffverbrauch aus. Der hohe Wirkungsgrad führt jedoch zu niedrigeren Abgastemperaturen. Dieser Effekt beeinflußt die Funktion der notwendigen Abgasnachbehandlungssysteme nachteilig. Im Hinblick auf eine sich weiter verschärfende Abgasgesetzgebung und der Entwicklungstendenz hin zu zweistufigen Aufladesystemen stellt die möglichst motornahe Positionierung des Oxidationskatalysators einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde ein Vorturbolader-Katalysator mit bis zu einem Liter Volumen für maximale Konvertierungsraten entwickelt.



Shyrokau, Barys; Vantsevich, Vladimir; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Slip power loss and fuel consumption control in 4x4 terrain vehicle applications. - In: Proceedings, 2010, insges. 15 S.

4x4 terrain vehicle applications widely use positively locked power dividing units (PDU) in the transfer case. Such PDUs considerably improve vehicle mobility by keeping identical rotational velocities of the front and rear wheels and re-distributing the torque between the driving axles as terrain conditions require. The mentioned equality of the angular speeds leads to kinematic discrepancy in linear velocities of the driving axles when a vehicle undertakes turns. The paper presents an analytical method to evaluate this discrepancy and analytically demonstrates its influence on extra power losses on slippage of the front and rear tires and thus on extra fuel consumption. To avoid these extra power losses and fuel consumption, the paper presents a method for controlling the kinematic discrepancy by reducing it to zero values. This was done without negative impacts on vehicle dynamics. The theoretical propositions are illustrated by computer simulations of a 4x4 heavy-duty truck turning in terrain. A comparative analysis is presented with regard to the same truck but without kinematic discrepancy control. The results proved the proposed approach to managing the kinematic discrepancy in 4x4 vehicles with positive engagement of the driving axles to improve vehicle energy efficiency.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Vantsevich, Vladimir
System fusion in off-road vehicle dynamics control. - In: Proceedings, 2010, insges. 14 S.

One of the most challenging problems in off-road vehicle dynamics control is connected with development of new generation of systems aimed at simultaneous optimization of performance, safety, and mobility. Progress in this area is closely associated with fusion of driveline, braking and steering control on the basis of intelligent architecture. The presented work contributes to this topic and discusses the following aspects.1) Multi-level architecture of integrated off-road vehicle control: Controlling systems and vehicle properties as intelligent agents, decision-making process.2) Fusion of control systems: Control philosophy of integrated electronic stability program, torque vectoring, and active front steering from viewpoint of vehicle performance and stability. 3) Simulation: Case studies for simultaneous operation of electronic stability program, torque vectoring and active front steering. The results presented in the paper can be used by development of vehicle dynamics control systems both for off-road mobile machines and for autonomous vehicles.



Ivanov, Valentin;
Analysis of tire contact parameters using visual processing. - In: Advances in tribology, ISSN 1687-5923, 2010, Article ID 491723, insges. 11 S.

This paper discusses the application of noncontact methods to analyze the tire-surface contact interaction. This approach uses the tire test bench with the set of contact patch monitoring based on image processing procedures. The first part of this paper presents the results of experimental estimation of the contact patch area depending on the normal wheel load and inflation pressure for different car tires. The data were obtained for test bench conditions on the basis of the visual processing of tread footprint. Further, the contact length in the cohesion area during wheel rolling for single points on the tire profile has been chosen as a benchmark criterion. This paper has analyzed the influence of the wheel normal load and tire inflation pressure on the contact length with small rolling velocities. The results of the investigations are given for winter and racing tires with different grades of wear.



http://dx.doi.org/10.1155/2010/491723
Roth, Martin;
Ein Beitrag zur Lösung des Zielkonflikts zwischen Performance und Kraftstoffverbrauch bei modernen Sportwagen, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 209 S., 399,05 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
Parallel als Druckausg. erschienen

Nach Bewertung des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) ist der anthropogene Ausstoß von CO2 sehr wahrscheinlich die Hauptursache der globalen Erwärmung. Zur Abschwächung dieses globalen Effekts sind massive Reduzierungen von CO2-Emissionen in den nächsten Jahrzehnten erforderlich. Dazu sind Beiträge von allen Emittenten wie Kraft- und Heizwerke, Industrie und Gewerbe sowie Privathaushalte und Verkehr notwendig. In dieser Arbeit wird der Fokus auf die Möglichkeiten der CO2- und Verbrauchsreduzierung von Sportwagen gelegt. Diese Kategorie von Fahrzeugen steht in der öffentlichen Wahrnehmung, wegen höheren CO2-Emissionen, besonders stark in der Kritik. Technische Lösungen zur Reduzierung des Verbrauchs müssen bei Sportwagen aber weiterhin Sportwagen-typische Fahreigenschaften ermöglichen, da sonst die Attraktivität beim Kunden sinkt. Dazu zählen z. B. überragende Beschleunigung und Höchstgeschwindigkeit. Vor diesem Hintergrund können technische Maßnahmen nur im Zielkonflikt Performance und Verbrauch entwickelt und bewertet werden. Die theoretische und experimentelle Analyse von Performance Maßnahmen zeigt Lösungswege und Ansätze auf, wie die maximale Performance für ein Sportwagenkonzept durch optimierte Auslegung und Applikation dargestellt werden kann. Analysethemen sind: Turbo-Motor-Downsizing, Hochdrehzahlkonzepte, Erhöhung der Gang-stufen-Anzahl, Schaltungsablauf, Gesamtfahrzeugparameter etc. Die Anstrengungen zur Verbrauchsreduzierung führten in den letzten Jahren zu einer Fokussierung auf die Verbrauchsangabe. Daher ist eine weiter steigende Differenz zwischen Angabe und Verbrauch beim Kunden zu vermeiden. Beispielhaft wird dazu die Möglichkeit einer innovativen Fahrstrategie analysiert. Durch die Nutzung von digitalen Routeninformationen und einer Umfelderfassung ist eine prädiktive Optimierung der Betriebspunkte und der Fahrstrategie möglich. Ansätze für die Entwicklung einer prädiktiven Fahrstrategie werden analysiert und die daraus resultierenden Fragestellungen diskutiert. Zur Einhaltung der restriktiven Vorgaben der EU sind in den nächsten Jahren für Sportwagen Lösungen zur CO2- und Verbrauchsreduzierung von mindestens 50% bei gleicher Performance zu entwickeln. Ansätze und ein Lösungsvorschlag für einen Sportwagen-Hybrid mit leistungsstarkem E-Motor, Schwungradspeicher und massiv verkleinertem Verbrennungsmotor werden analysiert und bewertet. Diese und weitere Maßnahmen verbessern die Effizienz eines Sportwagens im Zielkonflikt Performance und Verbrauch. Durch die Wechselwirkungen der Maßnahmen auf beide Zielsysteme ist die Bewertung der Effizienz schwierig, z. B. beeinflussen Gewicht und Aerodynamik jeweils Verbrauch und Performance. Zur Bewertung der Effizienz einer Maßnahme wird eine neue Methode entwickelt und vorgeschlagen. Die empfohlenen Ansätze und Methoden können von Fahrzeugherstellern und -zulieferern angewandt oder weiterentwickelt werden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=15897
Weber, Christian; Höhne, Günter; Husung, Stephan; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Sound-Design und Maschinenakustik in der Virtuellen Realität. - In: Industrie-Management, ISSN 1434-1980, Bd. 26 (2010), 2, S. 57-60
Zsfassung in engl. Sprache

Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys
Fuzzy architecture of safety-relevant vehicle systems. - In: REC 2010, (2010), S. 57-75

Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Algin, Vladimir
Fuzzy evaluation of tyre-surface interaction parameters. - In: Journal of terramechanics, ISSN 0022-4898, Bd. 47 (2010), 2, S. 113-130

The paper discusses the problems in identifying parameters characterizing the interaction of a tyre with different ground surfaces. Corresponding methods of tyresurface contact monitoring are proposed on the basis of the fuzzy sets theory. Cases of a wheel rolling on both a road and on deformable ground are considered with particular emphasis on the identification of the friction and rolling resistance parameters in relation to environmental properties and tyre loading modes. The theory developed is illustrated by examples of cascade fuzzy observers using the off-board and on-board information space. To verify the proposed theoretical propositions, the work also contains the corresponding results of the hardware- and software-in-the-loop simulation. These fuzzy computing procedures can be used in various control systems of cars, off-road vehicles, and agricultural machines as well as in applications of Intelligent Transportation Systems. This paper is an extended version of the work "Identification and Prediction of TyreSurface Interaction Parameters" presented at the 16th ISTVS Conference.



http://dx.doi.org/10.1016/j.jterra.2009.08.003
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Schumann, Nikolaus; Scholle, Hans-Christoph
Methods of evaluating and developing pedal and brake characteristics. - In: ATZ worldwide, ISSN 2192-9076, Bd. 111 (2009), 7/8, S. 60-66

https://doi.org/10.1007/BF03225091
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Schumann, Nikolaus; Scholle, Hans-Christoph
Bewertungs- und Entwicklungsmethoden zur Pedal- und Bremscharakteristik. - In: Automobiltechnische Zeitschrift, ISSN 2192-8800, Bd. 111 (2009), 7/8, S. 568-574

Fahrzeugeigenschaften, die während der unmittelbaren Interaktion zwischen Fahrzeugführer und Fahrzeug erlebt werden, sind die entscheidenden Differenzierungsmerkmale. Besondere Bedeutung kommt der Betriebsbremse zu, weil sie die Fahrdynamik und die aktive Fahrzeugsicherheit unmittelbar betrifft. Der Beitrag gibt einen Überblick zu einer an der TU Ilmenau entwickelten umfassenden Methodik für die objektive und aussagekräftige Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Fahrer und Fahrzeug beim Bremsen.



https://doi.org/10.1007/BF03222095
Husung, Stephan; Weber, Christian; Weber, Christian *1954-*; Gramstat, Sebastian;
Simulation of acoustical product properties for technical systems in virtual environments. - In: Design has never been this cool, ISBN 978-1-904670-16-2, 2009, W4-ME9, S. 5-85-5-96

Werner, R.; Zellbeck, Hans; Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger; Brück, Rolf; Kröger, Sylvie; Zaldua, Naroda
Ein Vollkatalysatorsystem vor Abgasturbolader; Auslegung, Berechnung und Untersuchungen am Motorprüfstand. - In: 14. Aufladetechnische Konferenz, 2009, Nr. 13, insges. 21 S.

Moderne hocheffektive Dieselmotoren zeichnen sich durch hohe spezifische Leistungen und niedrige Kraftstoffverbräuche aus. Als für die katalytische Nachbehandlung ungünstiger Nebeneffekt sinken die Abgastemperaturen immer weiter ab. Um die Abgasgrenzwerte einzuhalten, werden motorische Katalysatorheizmaßnahmen notwendig, die jedoch den Kraftstoffverbrauch negativ beeinflussen. Da, vor allen bei zweistufiger Aufladung, die Turbolader eine Wärmesenke darstellen und gleichzeitig noch Energie aus dem Abgas entnehmen, stellt die Position vor Turbolader eine günstige Lage für den Katalysator dar. Im Rahmen eines Forschungsprogramms wurde ein Vorturbolader-Katalysator mit bis zu einem Liter Volumen und eine neue Krümmerkonstruktion entwickelt. Die Auslegung erfolgte mittels CFD-Berechnungen und Messungen am dynamischen Motorprüfstand. Erste Ergebnisse zeigten sehr gute Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid Umsatzraten.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus;
Application of uncertain tyre-surface parameters to intelligent vehicle control. - In: Conference proceedings, (2009), insges. 11 S.

The paper discusses the interpretation of tyre interaction with the road or pavement surface by uncertain friction conditions and limited information space. Monitoring and identification of the tyre-surface friction can be realised using different analytical methods, but the presented research deals with the fuzzy inference procedures. The fuzzy sets allow overcoming both the stochastic and linguistic uncertainties, which arise by the influence of multiple external factors on tyre-surface interaction process. Taking into account these points, a family of fuzzy models computing the dynamic parameters of the rolling tyre can be proposed. Input variables of the models under discussion are both variables of vehicle dynamics and off-board parameters of driving environment. Output variables cover the tyre dynamic variables needed for the vehicle control systems. On the basis of the developed models the corresponding algorithms can be proposed for the control on mobile systems. Within the framework of this paper the control variants are examined for traditional off-road vehicle. The results of Hardware-in-the-Loop-Simulation illustrate the functionality of the developed control strategy.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus;
Handling tyre parameters by uncertain conditions. - In: 21st International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks, (2009), insges. 20 S.

Husung, Stephan; Neher, Jochen; Gramstat, Sebastian; Weber, Christian; Wender, Bernd; Augsburg, Klaus
Auralisierung simulierter akustischer Eigenschaften eines Hinterachsgetriebes unter Nutzung von Virtual Reality. - In: Augmented & virtual reality in der Produktentstehung, (2009), S. 257-271

Kliauzovich, Siarhei; Augsburg, Klaus; Sendler, Jan
Development of brake-by-wire systems for alternative vehicle concepts. - In: Europe in the second century of auto-mobility, (2009), insges. 14 S.

Today the Brake-by-Wire (BBW) technology is one of the most prospective decisions of the future taking into consideration constantly growing safety, reliability and performance requirements and also taking into account the expansion of vehicle concepts. The update of conventional brake system for hybrid vehicle is obligatory condition for realization of regenerative brake system, since the additional control system for control of combined action of hydraulic/pneumatic brake system and of regenerative brake system is required. Thus the brake system of hybrid vehicle with the possibility of brake energy regeneration is a complex system that consists of BBW system, regenerative brake system and control system. Investigations on development of BBW systems were carried out in Ilmenau University of Technology, Germany with the use of Multitronic Brake System (MBS) which bases on a Multicar commercial vehicle and AMESim software.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus;
Model- and hardware-in-the-loop-simulation for problems of bus dynamics control. - In: Europe in the second century of auto-mobility, (2009), insges. 11 S.

The paper is devoted to the challenges of bus dynamics control with special emphasis on the problems of an objective vehicle model and its subsequent application to the procedures of Model- and Hardware-in-the-Loop-Simulation. The generalised theoretical propositions of the paper are illustrated with specific results applied to the intercity mid-sized bus.



Grzesik, Axel;
Physiologiebasierte Simulation des Bremsverhaltens von Fahrzeugführern. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2009. - Online-Ressource (PDF-Datei: 193 S., 8,43 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 2) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2009
Enth. außerdem: Thesen

Die Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Fahrzeugführer ist nach wie vor ein Feld, das im Automobilbereich große Aufmerksamkeit erfährt. Ein Verständnis der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion wird Entwicklungsingenieuren früh im Entwicklungsprozess die Berücksichtigung der Fahrerreaktionen in unterschiedlichen Fahrsituationen ermöglichen und somit Sicherheit und Komfort der Fahrzeuge erhöhen und gleichzeitig zu einer Reduktion der Entwicklungskosten beitragen. Trotz reichhaltiger Literatur zum Thema Fahrermodellierung wird in dieser Arbeit argumentiert, dass konventionelle Ansätze den Anforderungen beim Einsatz von Fahrermodellen in einem industriellen Kontext nicht genügen. Insbesondere mangelt es ihnen entweder an Wirklichkeitstreue oder an Weite des Validitätsbereich. In dieser Arbeit wird ein neuartiger Ansatz vorgeschlagen, der wohlbekannte neurophysiologische Konzepte aufgreift, um sie erfolgreich auf die Nachbildung menschlichen Bremsverhaltens zu übertragen. Der so entwickelte Regler formalisiert die menschimmanente Fähigkeit, ständig Vorhersagen über die Zukunft zu treffen. Er beinhaltet zwanglos Verzögerungszeiten, die dem menschlichen Regelkreis unweigerlich innewohnen und umgeht die kontroverse explizite Modellierung von Reaktionszeiten. Zur Bewältigung der Bremsaufgabe nutzt der Regler ebenso kinematisches Größen wie propriozeptives Feedback am Bremspedal. Zur Parametrierung und Validierung des Reglerentwurfs wurde menschliches Bremsverhalten in Realfahrzeugexperimenten mit insgesamt 73 Probanden durchgeführt.Die Experimente wurde in einer kontrollierten Umgebung auf Teststrecken der Robert Bosch GmbH mit einem Fahrzeug mit programmierbarem Bremssystem durchgeführt. Insbesondere zeigen die Versuchsdaten, dass sich die menschliche Strategie zur Kontrolle der Bremsaufgabe aus dem Wechselspiel zweier Wahrnehmungsvariablen ergibt. Dies ist eine Verallgemeinerung bekannter Ergebnisse über menschliche Bremsstrategien beim Bremsen in den Stand in künstlichen Umgebungen Diese Ergebnisse werden hier auch erstmals in Realfahrzeugversuchen bestätigt. Das Fußen dieses neuartigen Reglers auf neurophysiologischen Fakten trägt zu seiner Validität bei. Die Ideen, die in dieser Arbeit vorgestellt werden, lassen sich nach der in dieser Arbeit erarbeiteten Simulation von Bremsverhalten insbesondere zwanglos auf das Lenkverhalten übertragen, und sollten daher wegweisend für zukünftige Anstrengungen sein, menschliches Fahrverhalten realistisch nachzubilden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=12343
Stahl, Joachim;
Komfort und Fahrsicherheit. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 17

Stahl, Joachim;
Wasserstoffantriebe. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 7

Stahl, Joachim;
Elektroantriebe. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 6

Stahl, Joachim;
Hybridfahrzeuge. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 5

Stahl, Joachim;
Reduzierung des Verbrauchs und der Schadstoffemissionen. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 4

Schumann, Nikolaus; Sendler, Jan; Grassme, Roland; Fetter, Robert; Augsburg, Klaus; Scholle, Hans-Christoph
Die muskuläre Beanspruchung bei Bremsmanövern im PKW. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2008), S. 447-458

Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Algin, Vladimir
Identification and prediction of tyre-surface interaction parameters. - In: 16th International Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems, (2008), S. 59-68

The paper discusses the problems of identification of the parameters characterizing the interaction of a tyre with different ground surfaces. The corresponding methods of tyre-surface contact monitoring are proposed on the basis of the fuzzy sets theory. The both cases of wheel rolling on the road and on deformable ground are considered with particular emphasis on the identification of the friction and rolling resistance parameters in relation to environmental properties and tyre loading modes. These fuzzy computing procedures can be used in various control systems of cars, off-road vehicles and agricultural machines as well as in applications of Intelligent Transport Systems.



Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Augsburg, Klaus *1954-*; Shirokov, Barys N.
Evaluation of tire contact properties using nondestructive testing : part 2: experimental determination and fuzzy model of the contact parch in the static state. - In: Journal of friction and wear, ISSN 1934-9386, Bd. 29 (2008), 6, S. 448-454

The paper presents the results of experimental determination of the contact parch area of various automobile tires in response to normal loading on the wheel and tire inflation pressure. The data are obtained for test bench conditions by visual processing of tread footprint. The test program covers five tire types of different manufacturers with different rubber blends. The experimental results are used to construct regression dependences and a multipurpose fuzzy model for determination of the contact parch area in response to loading on the wheel and tire inflation pressure.



http://dx.doi.org/10.3103/S1068366608060068
Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus;
Assessment of tire contact properties by nondestructive analysis : part 1, the contact length in the region of adhesion at slow rolling. - In: Journal of friction and wear, ISSN 1934-9386, Bd. 29 (2008), 5, S. 362-368

http://dx.doi.org/10.3103/S1068366608050073
Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Algin, Vladimir
Fuzzy applications to tyre environment. - In: FISITA 2008 World Automotive Congress, (2008), insges. 12 S.
F2008-12-001

Sendler, Jan; Augsburg, Klaus; Schumann, Nikolaus; Trutschel, Ralf; Scholle, Hans-Christoph
A novel method for objectifying the physiological stress of the car driver while braking. - In: FISITA 2008 World Automotive Congress, (2008), insges. 13 S.
F2008-02-040

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Augsburg, Klaus *1954-*; Shyrokau, Barys
Alterable fuzzy computing for monitoring tire parameters. - In: Proceedings of AVEC'08, ISBN 978-4-904056-22-6, (2008), S. 63-68

The new approach to the computing methods of the identification, forecasting and monitoring of tire parameters is described in the paper. It is based on the application of fuzzy sets with the dynamically alterable membership functions. A multi-stage fuzzy model is proposed to estimate the tire-road contact properties with relation to the short-term and long-term fuzzy prediction of friction parameters. For this purpose, the wide spectrum of experimental data has been served including the environmental data and results from the tire test rig using methods of visual information processing. The approach described in the paper can find the proper application both in the advanced automotive control systems and in the promising systems with controllable tire contact properties.



Tretsiak, Dzmitry V.; Kliauzovich, S. V.; Augsburg, Klaus; Sendler, Jan; Ivanov, Valentin G.
Research in hydraulic brake components and operational factors influencing the hysteresis losses. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-2991, Bd. 222 (2008), 9, S. 1633-1645

http://dx.doi.org/10.1243/09544070JAUTO673
Shyrokau, Barys N.; Ivanov, Valentin G.
Alterable fuzzy sets in automotive control applications. - In: International journal of modelling, identification and control, ISSN 1746-6180, Bd. 3 (2008), 3, S. 305-317

This paper discusses the application of fuzzy sets with dynamically alterable membership functions for automotive control systems. The proposed method covers the building of control algorithms based on fuzzy logic with adjustment of the input and output variable descriptions during the control object operation. An application of alterable fuzzy sets is considered by the examples of two variants for the control processes with the different persistence of fuzzy object. In the former case, the wheel slip control in an active safety system is investigated. The second solution is considered for monitoring of tyre/surface friction properties in Intelligent Transportation Systems (ITSs). The simulation results obtained on Virtual Proving Ground (VPG) illustrate theoretical aspects of the presented research work.



http://dx.doi.org/10.1504/IJMIC.2008.020128
Grochowicz, Jarosław; Ruymen, Jos; Abendroth, Harald; Augsburg, Klaus; Votteler, Max
Mojacar brake wear and NVH: dyno simulation concept. - In: SAE Mobilus, 2007, 2007-01-3959

https://doi.org/10.4271/2007-01-3959
Klocke, Fritz; Stadtfeld, Hermann J.; Klein, Alexander
Fräswerkzeug für bogenverzahnte Kegelräder. - In: VDI-Z. Special ... / Verein Deutscher Ingenieure. - Düsseldorf : VDI Fachmedien, 1994-[2019] , ISSN: 0931-864X , ZDB-ID: 1378110-8, ISSN 0931-864X, Bd. 149 (2007), 2, S. 67-69

Kraftfahrzeugtechnische Berichte. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - Online-Ressource, 1.2007 -Gesehen am 18.01.2022

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00008856
Trutschel, Ralf;
Analytische und experimentelle Untersuchung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von Pkw-Bremsanlagen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: XV, 189 S., 32,31 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 1) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Parallel als Druckausg. erschienen

Moderne Pkw zeichnen sich durch einen hohen technischen Stand aus und sind für den Kunden technologisch immer weniger differenzierbar. Deshalb sind Eigenschaften, die in der unmittelbaren Interaktion mit dem Fahrzeug erlebt werden, bedeutende Differenzierungsmerkmale. Der Betriebsbremse kommt hierbei besondere Bedeutung zu, weil sie den Fahrprozess und damit die aktive Fahrzeugsicherheit unmittelbar betrifft. Da es der Fahrzeugforschung bisher nicht gelungen ist, zuverlässige Methoden zur zielgerichteten Entwicklung des Bremspedalgefühls bereitzustellen, wird die kritische Auseinandersetzung mit der bisherigen Methodik und den erarbeiteten Ergebnissen zunehmend gefordert. Die vorliegende Arbeit greift diese Forderung auf und verfolgt sie systematisch. Zunächst wird der veröffentlichte Stand kritisch analysiert. Nach der grundsätzlichen Auseinandersetzung mit der mechanischen Mensch-Maschine-Interaktion folgt die Charakterisierung der Teilsysteme Fahrer und Fahrzeug sowie der Fahrer- Fahrzeug-Interaktion beim Abbremsen. Auf dieser Grundlage werden drei Schwerpunkte verfolgt. Zunächst wird eine objektive Methode zur Beschreibung der Pedalund Bremscharakteristik moderner Mittelklasse-Pkw entwickelt. Resultat sind u. a. eine Pedalbetätigungsautomatik zur experimentellen Identifikation sowie ein parametrisches Modell, das die Pedal- und Bremscharakteristik bei Komfortbremsungen umfassend beschreibt. Den zweiten Schwerpunkt bilden Subjektiv-Objektiv- Untersuchungen. Eingesetzt wird das Forschungsfahrzeug PEGASYS, dessen besonderes Merkmal die Fähigkeit zur modellbasierten Veränderung der Pedal- und Bremscharakteristik ist. Nach der Beschreibung wesentlicher Anforderungen an eine authentische Haptiksimulation und deren technische Umsetzung in PEGASYS werden Probandenfahrversuche vorgestellt, die Auskunft über das Betätigungsverhalten des Normalfahrers, die subjektive Wirkung objektiver Parameter und das Potenzial neuartiger Konzepte für die Pedal- und Bremscharakteristik geben. Aus den Ergebnissen werden Gestaltungsrichtlinien für komfortoptimale Pedal- und Bremscharakteristiken abgeleitet. Der dritte Schwerpunkt ist schließlich die Benennung konstruktiver Einflussgrößen auf die Pedal- und Bremscharakteristik. Zu diesem Zweck wird ein detailliertes physikalisches Modell der Bremsanlage eines Mittelklasse-Pkw entwickelt. Anhand von Messungen und Simulationsrechnungen werden die Merkmale der Schnittstellencharakteristik bis zur Einzelkomponente zurückverfolgt. Die Arbeit schließt mit Vorschlägen für Schwerpunkte zukünftiger Forschungstätigkeit zur Mensch-Maschine-Interaktion beim Abbremsen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=7970
Graf, Bernd;
Validierung von Methoden zur Berechnung und Reduzierung der Schallabstrahlung von Getriebegehäusen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIV, 133 S., 8,17 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Parallel als Druckausg. erschienen

An drei unterschiedlich komplexen Getriebegehäusen, einem unverrippten Prinzip-Getriebegehäuse, einem Hinterachsgetriebegehäuse und einem hochgradig verrippten Synchrongetriebegehäuse, wird die quantitative Aussagekraft der Schwingungs- und Schallabstrahlungsberechnung mittels der Finite-Element- bzw. der Boundary-Element-Methode bei den ersten 40 Eigenfrequenzen untersucht und optimiert. Um die Genauig-keit der einzelnen Simulationsschritte und die Auswirkungen der Fertigungsungenauigkeiten auf die Strukturdynamik quantitativ bestimmen zu können, werden auch digitalisierte Modelle verwendet und deren Ergebnisse parallel zu jedem Schritt den Messungen gegenübergestellt. Eine Validierung der Berechnungsverfahren kann durch einen mittleren MAC-Wert von bis zu 98 % und die Reduzierung der Streuung der Schallabstrahlungsberechnung auf 0,7 dB auf hohem Niveau erreicht werden. Die experimentell ermittelten Größen fließen in zusätzliche Berechnungen ein, um die Effektivität von globalen Model-Updating-Methoden zu quantifizieren. Diese Vergleiche ermöglichen es dem Anwender, die Genauigkeit von Schallabstrahlungsberechnungen, in Abhängigkeit von der Komplexität des Gehäuses, der Modellgüte und der Updating-Methode, abzuschätzen. Ein effizienterer Einsatz von Messungen und eine Verringerung der Anzahl an Prototypen ist damit möglich. Die validierte Methodik der Schallabstrahlungsberechnung wird in einem folgenden Schritt angewendet, um mittels Parameterstudien Richtlinien für die Konstruktion von akustisch optimierten Getriebegehäuse-Verrippungen bis 4000 Hz aufzustellen. Die Einführung und Anwendung von gemittelten generalisierten Anregungskräften ermöglicht es hierbei, die Neigung jeder Eigenform zur Schallabstrahlung unabhängig vom Anregungsort zu ermitteln. Dadurch kann die Effektivität von Verrippungen bei allen Eigenfrequenzen eindeutig und frequenzbereichsabhängig analysiert werden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=7708
Bader, Daniel;
Eine flexible akustische Messmethode zur Detektierung von verzahnungstechnischen Problemen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: XI, 123 S., 3,37 MB) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006 u.d.T.: Bader, Daniel: Entwicklung einer flexiblen akustischen Messmethode zur Detektierung von verzahnungstechnischen Qualitätsproblemen
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Untersuchung von Geräusch- und Schwingungsereignissen gewinnt in der Fahrzeugtechnik weiter an Bedeutung. Dabei stellt neben der Auswertung harmonischer Signalanteile auch die Erkennung kleinster zeitlich beschränkter Ereignisse in Signalen ein wichtiges Feld dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erkennung solcher nichtstationärer Signalanteile. Sie orientiert sich dabei am praktischen Bedarf und untersucht Körperschallsignale von Stirnradverzahnungen am Ende des Fertigungsprozesses. Das Einsatzgebiet dieser Verzahnungen liegt im Antrieb von Massenausgleichssystemen, welche für die Eliminierung von freien Massenkräften im Motor verantwortlich sind. Aus diesem Grund bestehen an ihr Schwingungsverhalten die höchsten in der Fahrzeugtechnik bekannten Anforderungen. Ausgehend von den bekannten Methoden der Schwingungsanalyse und den zu erkennenden Signalanteilen werden verschiedene Anforderungen an eine Analyseumgebung abgeleitet. Diese ergeben sich sowohl aus der Verwendung einer geeigneten Signaltransformation, als auch aus der statistisch geprägten Weiterverarbeitung der Transformationsergebnisse hinsichtlich der Generierung von zielführenden Merkmalsparametern zur Fehlerdetektion. An beispielhaften Untersuchungen wird die Eignung der Wavelet-Analyse als mögliche Transformation nachgewiesen und danach eine Analysestrategie erarbeitet. Als Ergebnis entsteht eine modulare Layerstruktur, die alle Anforderungen an die zu erstellende Auswerteumgebung vereint. Basierend auf den abgeleiteten Anforderungen wird ein modulares Analysewerkzeug entwickelt, welches als Kernfunktion die schnelle Diskrete Wavelet- Transformation nutzt. Mit diesem Werkzeug werden Untersuchungen zur Erkennung von Einzelfehlern von Verzahnungen unter den Bedingungen der Fertigungskontrolle durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der auf der Wavelet-Transformation basierenden Analysemethode eine neue Qualitätsstufe in der Erkennung von Einzelfehlern erreicht wird. Es wird weiterhin dargestellt, dass diese Auswertemethode, deren zentrale Operationen auf der Wavelet-Transformation beruhen, auch bei der Erkennung verteilter Fehler Einsatzpotenzial besitzt. Um die Einsatzmöglichkeiten der gewählten Transformation auch in weiteren Bereichen der Fahrzeugtechnik zu demonstrieren, werden mit dem Analysewerkzeug beispielhaft Untersuchungen an typischen Bremssignalen durchgeführt. Es zeigt sich dabei, dass auch von gestörten Signalen aus rauen Umgebungen, bei denen die Standardauswertemethoden versagen, qualitativ hochwertige Ergebnisse gewonnen werden können. Die vorgestellten Untersuchungen liefern einen neuartigen Ansatz in der Analyse von Signalen der Fahrzeugtechnik, dargestellt anhand von Einsätzen in der Praxis. Sie machen die Einsatzmöglichkeiten der Wavelet-Analyse parallel zu den klassischen auf der Fourier-Transformation basierenden Methoden sichtbar. Zusätzlich legen sie eine Grundlage für weitere Arbeiten auf dem Gebiet der Einzelfehlererkennung, die in Klassifizierungssystemen ihren Abschluss finden können.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=7566
Stadtfeld, Hermann J.;
The optimal high speed cutting of bevel gears - new tools and new cutting parameters. - Alexandria, Va. : AGMA, 2006. - 13 S. - (AGMA technical paper ; 2006FTM14) ISBN 1555898963

Sendler, Jan; Augsburg, Klaus; Fetter, Robert; Auler, Frank
Analyse des Gewöhnungsverhaltens von Normalfahrern in Bezug auf die Bremspedalcharakteristik. - In: brake.tech 2006, (2006), insges. 21 S.

Der optimalen Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen der Bremsanlage kommt wegen ihrer Komfort- und Sicherheitsrelevanz eine entscheidende Bedeutung zu. Diese Schnittstellen müssen so ausgelegt sein, dass der Fahrzeugführer die Fahrzeuggeschwindigkeit intuitiv und möglichst ohne Eingewöhnungszeit bestmöglich den Aufgaben einer Bremsanlage entsprechend beeinflussen kann. Vorgestellt wird eine interdisziplinäre Methode, mit der das Gewöhnungsverhalten in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern erfasst und analysiert werden kann. Die methodischen Ansätze umfassen den Fahrversuch mit Forschungsfahrzeugen mit variabler Bremspedalcharakteristik, die statistische Auswertung von Probandenbefragungen und die statistische Auswertung des Betätigungsverhaltens. Zusätzlich werden erste Ergebnisse von Verfahren zur Erfassung der Beinbewegung und -beanspruchung während des Bremsvorgangs vorgestellt.



Augsburg, Klaus; Sendler, Jan; Trutschel, Ralf
Subjektive und objektive Beschreibung von Mensch-Maschine-Schnittstellen im Kraftfahrzeug am Beispiel des Bremspedalgefühls. - In: Innovationen für Arbeit und Organisation, (2006), S. 83-86

Das Bremspedalgefühl steht im Fokus der Bremsanlagenentwicklungen, weil es sowohl komfort- als auch fahrsicherheitsrelevante Gesichtspunkte umfasst. Im Beitrag wird eine Methode vorgestellt, mit der die Bremspedalcharakteristik von Kraftfahrzeugen analysiert werden kann. Daneben wird ein Forschungsfahrzeug vorgestellt, mit dem die Pedalcharakteristik für Einzelparameterversuche gezielt verändert werden kann. Beispielhafte Ergebnisse von Probandenversuchen werden diskutiert.



Fetter, Robert; Heimann, Stefan; Augsburg, Klaus
Konzeption und Konstruktion eines Ergonomie-Prüfstandes zur Variation der Handbremshebel-Orientierung. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [11.06], insges. 21 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17720
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Ergonomie von Mensch-Maschine-Schnittstellen in Kraftfahrzeugen. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [11.05], insges. 20 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17718
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Simulation des dynamischen Verhaltens von konventionellen Bremsanlagen und Fahrwerksystemen. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [10.06], insges. 22 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17709
Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Sendler, Jan
Methoden und Erkenntnisse zur Komfortbewertung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von Kfz-Betriebsbremsen. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [10.05], insges. 22 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17695
Augsburg, Klaus; Bader, Daniel
Neuer Antriebsstrang-Prüfstand an der TU Ilmenau. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [10.03], insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17693
Augsburg, Klaus; Sendler, Jan; Fetter, Robert
Eine komplexe Methode zur Bewertung des Bremspedalgefühls. - In: Subjektive Fahreindrücke sichtbar machen, (2005), insges. 22 S.

Das Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der Fakultät für Maschinenbau an der TU Ilmenau hat seine Forschungstätigkeit zum Thema Bremspedalgefühl in Teilaufgaben unterteilt. Es werden aufbauend auf den Arbeiten von R. Trutschel Methoden und Hilfsmittel vorgestellt, die sowohl wissenschaftlichen als auch industriellen Ansprüchen gerecht werden. - Zur Gewinnung einer hochwertigen Basis an Meßwerten für die Bremspedalcharakteristik einer Bremsanlage wird der Einsatz einer Betätigungsautomatik (Bremsroboter) vorgestellt. Das im Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik entwickelte System ist sowohl für den stationären als auch für den mobilen Einsatz geeignet. Anhand von Meßwerten mehrerer Mittelklasse-PKW werden Strukturmodelle abgeleitet und diskutiert, die den Bereich von Komfortbremsungen sehr gut abbilden können. Sie bilden die Grundlage für den Aufbau eines mechatronischen Brake-by-Wire-Systems mit vollaktivem Bremspedal (PEGASYS). Die zwei bisher umgerüsteten Fahrzeuge erlauben die Variation der Bremspedalcharakteristik sowie die Aufzeichnung wichtiger längsdynamischer Größen. Mit der Durchführung von Einzelparameter-Versuchen wurde begonnen, statistische Zusammenhänge zwischen der technischen Ausführung der Bremsanlage und dem Subjektivurteil aufzudecken. Es werden dafür repräsentative Beispiele dargestellt



Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Analyse der Bremspedalcharakteristik von Pkw unter der Nutzung einer neuartigen Methode. - In: Brems-Tech, (2004), 11

Holstein, Peter; Koch, Michael; Bader, Daniel; Augsburg, Klaus
Fortgeschrittene Zeit-Frequenz-Signal-Verarbeitung - Stand und Möglichkeiten. - In: Tagungsband, (2004), 5

Bader, Daniel; Augsburg, Klaus; Holstein, Peter; Koch, Michael
Echtzeiterkennung von nichtstationären Signalanteilen - Betrachtungen für ein Verfahren zur Analyse von Verzahnungssignalen. - In: Tagungsband, 2004, 6.1-6.10, insges. 10 S.

Hildebrandt, Alexander; Sawodny, Oliver; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Nonlinear control design for implementation of specific pedal feeling in brake-by-wire car design concepts. - In: Proceedings of the 2004 American Control Conference, ACC, (2004), S. 1463-1468

Bader, Daniel; Holstein, Peter; Mackenzie, D.; Marx, H.; Holinski, O.; Augsburg, Klaus
Real-time diagnostics for non-stationary gear noise on automotive tooth gears. - In: Proceedings, (2004), insges. 8 S.

Bader, Daniel; Holstein, Peter; Marx, Heiko
Wavelet-transformation und Verzahnungsgeräusche. - In: Proceedings of the Joint Congress CFA/DAGA '04, Strasbourg, March 22 - 25, 2004, (2004), S. 605-606

Augsburg, Klaus; Günther, Hagen; Abendroth, Harald; Wernitz, Boris
Comparison between different investigation methods of quasi-static and dynamic brake pad behaviour. - In: SAE Mobilus, 2003, 2003-01-3340, insges. 10 S.

https://doi.org/10.4271/2003-01-3340
Stadtfeld, Hermann J.;
Die zweite Revolution im Verzahnen von Kegelrädern. - In: Werkstatt + Betrieb, ISSN 0043-2792, Bd. 136 (2003), 6, S. 10-19, insges. 7 S.

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Model simulation a car braking system to permit identification and optimization of its static and dynamic behaviour. - In: Conference 'Computer-Simulation in Automotive Engineering', (2003), insges. 24 S.

Hildebrandt, Alexander; Trostmann, S.; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Sawodny, Oliver
Modelling and flatness based control of electrohydraulic brakes. - In: Informations- und Elektrotechnik - Werkstoffe, Bauelemente, Systeme und Technologien für die Zukunft, (2003), S. 695-696

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Development tools to assist in the objective description of brake pedal feel. - In: Advanced brake technology, (2003), S. 121-147

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Development tools to assist in the objective description of brake pedal feel. - In: XXII. Internationales [My]-Symposium, Bremsen-Fachtagung, (2002), S. 123-149

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Entwicklungswerkzeuge zur objektiven Beschreibung des Bremspedalgefühls. - In: XXII. Internationales [My]-Symposium, Bremsen-Fachtagung, (2002), S. 34-60

Augsburg, Klaus;
Experimental indoor NVH-investigations of brakes - requirements to the equipment :
Experimentelle Untersuchungen des NVH-Verhaltens von Bremsen im Labor - Anforderungen an die Mess- und Prüftechnik. - In: Brems-Tech, (2000), 16, Seite 1-7, [14] Seiten

Augsburg, Klaus;
Interactions between the properties of suspensions and brakes regarding braking comfort aspects :
Interaktion von Fahrwerks- und Bremseneigenschaften bezüglich ausgewählter Aspekte des Bremskomforts. - In: Brems-Tech, (2000), 13, Seite 1-7, [15] Seiten

Augsburg, Klaus; Brunner, Horst; Jeschor, Maik; Schmaler, Jens
Neues Prüffeld Reifen- und Fahrwerkstechnik am IVK der TU Dresden. - In: Automobiltechnische Zeitschrift, ISSN 2192-8800, Bd. 101 (1999), 10, Seite 774-776, 778-779

https://doi.org/10.1007/BF03221520
Frank, Günter;
Wärme-Kraft-Kopplung für die Wohnung. - In: HLH, ISSN 1436-5103, Bd. 50 (1999), 11, S. 24-29, insges. 4 S.

Augsburg, Klaus;
Untersuchungen zum Bremskomfort an PKW-Fahrwerken. - In: 44. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, (1999), insges. 4 S.

Frank, Günter;
Einhundert Jahre Dieselmotor : lebendige Technikgeschichte (3). - In: Ilmenauer Uni-Nachrichten, Bd. 40 (1997), 1, S. 16

Frank, Günter;
Fünf Jahre Fahrzeugtechnik an der TU Ilmenau. - In: Ilmenauer Uni-Nachrichten, Bd. 39 (1996), 1, S. 11


Publications of the Fachgebiet Fahrzeugtechnik

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Nguyen, Nam T.; Ta, Minh C.; Vo-Duy, Thanh; Ivanov, Valentin
Enhanced fuzzy-MFC-based traction control system for electric vehicles. - In: IEEE Xplore digital library, ISSN 2473-2001, (2023), insges. 6 S.

Modern vehicles require the installation of motion control systems to ensure driving safety. In electric vehicles, these systems are convenient to be developed and applied due to the better response of the electric motor compared to the internal combustion engine. Therefore, the development of traction control systems for electric vehicles is of great interest to many researchers. In this study, a wheel slip control algorithm for electric vehicles is proposed by considering the vehicle as an equivalent inertial system. Based on the monotonicity of the algorithm, a fuzzy controller is also incorporated in the study so that the wheel slip control can adapt to the actual road conditions. Its performance is verified by comparative simulations with baseline anti-slip methods for different road conditions and vehicle velocities.



https://doi.org/10.1109/VPPC60535.2023.10403162
Hoffmann, Patrick; Gorelik, Kirill; Ivanov, Valentin
Applicability study of model-free reinforcement learning towards an automated design space exploration framework. - In: 2023 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence (SSCI), (2023), S. 525-532

Design space exploration is a crucial aspect of engineering and optimization, focused on identifying optimal design configurations for complex systems with a high degree of freedom in the actor set. It involves systematic exploration while considering various constraints and requirements. One of the key challenges in design space exploration is the need for a control strategy tailored to the particular design. In this context, reinforcement learning has emerged as a promising solution approach for automatically inferring control strategies, thereby enabling efficient comparison of different designs. However, learning the optimal policy is computationally intensive, as the agent determines the optimal policy through trial and error. The focus of this study is on learning a single strategy for a given design and scenario, enabling the evaluation of numerous architectures within a limited time frame. The study also highlights the importance of plant modeling considering different modeling approaches to effectively capture the system complexity on the example of vehicle dynamics. In addition, a careful selection of an appropriate hyperparameter set for the reinforcement learning algorithm is emphasized to improve the overall performance and optimization process.



https://doi.org/10.1109/SSCI52147.2023.10371864
Büchner, Florian; Rieger, David Benjamin; Purschke, Björn; Ivanov, Valentin; Bachmann, Thomas
Extending teleoperated driving using a shared X-in-the-loop environment. - In: Engineering for a changing world, (2023), 3.1.092, S. 1-14

The strong progress in modern vehicle system technology requires new methodological approaches for the development and validation of new vehicle systems. In particular, due to increasing automation, classical development methods and testing scenarios need to be evolved. Consequently, the publication focuses on an extension of teleoperated driving by the X-in-the-loop (XIL) approach. Within this framework, the classical concept based on VPN-LTE networking is analyzed and discussed at first. With this implementation, the remote control of a real vehicle is presented based on the use of a dynamic driving simulator. Especially for the development and validation of such concepts, an extension with the XIL methodology can improve this process. For this reason, the architecture of teleoperated driving is subsequently extended by networking with additional system components. The feasibility, the functionalities as well as the challenges that arise with such an extension based on the XIL methodology are shown. Within the scope of this study, the achieved transmission times for the control variables and for the video data stream are demonstrated. Based on different driving maneuvers, the achievable repeatability is discussed.



https://doi.org/10.22032/dbt.58870
Büchner, Florian; Jestädt, Lukas; Ivanov, Valentin; Bachmann, Thomas
Self-adapting motion cueing algorithm based on a kinematics reference model. - In: Engineering for a changing world, (2023), 3.1.085, S. 1-9

Due to a number of advantages over traditional development methods, the importance of dynamic driving simulators in automotive research and development has grown continuously in recent years. Motion simulation via motion cueing algorithms contributes significantly to the driving experience and provides the driver with valuable information about the current driving dynamics. The adaptation and tuning process of these algorithms can be difficult and timeconsuming tasks. It needs to be repeated after changes to the vehicle or driving scenario. This paper discusses and presents an adaptive or rather self-adapting motion cueing algorithm (MCA) concept. The approach is based on the integration of a kinematic reference model to dynamically and adaptively adjust the motion behavior dynamically and adaptively. This concept allows to reduce the parameter tuning effort drastically in long term, since the algorithm can adapt itself to different conditions such as vehicle type, driving situation, or driver behavior. In the following, the proposed algorithm structure is explained and illustrated. The advantages of the proposed MCA are demonstrated by an experimental comparison with a classical algorithm. Thereby it is shown how a self-adaptation of the algorithm can proceed and how to avoid violation of workspace boundaries.



https://doi.org/10.22032/dbt.58871
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry
Letter from the special issue editors : special issue on modern vehicle dynamics control systems. - In: SAE International journal of vehicle dynamics, stability, and NVH, ISSN 2380-2170, Bd. 7 (2023), 3, S. 265-267

https://doi.org/10.4271/10-07-03-0016
Marotta, Raffaele; Ivanov, Valentin; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro
Estimation of the tire-road interaction forces by using Pacejka’s formulas with combined slips and camber angles. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2023), SAE technical paper 2023-01-0646

The growing market demand for highly automated and autonomous vehicles and the need to equip vehicles with ever higher standards of comfort, safety and performance requires knowledge of physical quantities that are often difficult or expensive to measure directly. The absence of direct sensors, the difficulty of implementation, and their cost have led researchers to identify alternative solutions that allow estimating the physical quantity of interest by aggregating other available information. The interaction forces between tire and road are among the most significant. Given that the dynamics of a vehicle are strongly linked to the forces exchanged between the tire and the road, their knowledge is fundamental in the development of control systems aimed at improving performance in terms of handling, road holding or comfort. This paper presents a new technique for the estimation of tire-road interaction forces based on the integration of models and measures. A Central Difference Kalman filter was applied to a Double Track Model. The non-linear Kalman filter allowed us to handle the non-linearity of the system. The tire-road interaction was modelled through Pacejka's magic formulas that into account the combined longitudinal and lateral slips and the camber angle. This version made it possible to carry out complex and realistic manoeuvres. The realized estimator also considers the influence of lateral and longitudinal load transfers and aerodynamic forces in the three spatial directions. The Camber angle used in this observer was estimated through neural networks. The measures used are longitudinal velocity, yaw rate, longitudinal slip and wheel steering angles.



https://doi.org/10.4271/2023-01-0646
Heydrich, Marius; Kellner, Björn; Ivanov, Valentin
Methodologic assessment of brake-by-wire system modelling with regard to accuracy, model complexity and optimization efforts. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2023), SAE technical paper 2023-01-0666

Brake-by-wire systems are an innovative and important component of modern high-performance and also electrified vehicles. Due to their decoupled architecture, they enable driver-independent vehicle dynamics control (e.g., brake torque blending) and easy integration of assistance functionalities (e.g. Emergency Brake Assist (EBA)). On the other hand, the development of these functions can cause high costs and development effort, and testing can be critical in case of improper gain tuning. Therefore, already in the concept phase, a large part of the testing is shifted to virtual environments and simulations that allow safe and reproducible experiments without damage. Therefore, suitable and reliable models are needed to represent reality as accurately as possible. This paper deals with the modelling of a purely electrohydraulic brake-by-wire system and a hybrid system with electrohydraulic brakes on the front axle and electromechanical brakes on the rear axle. For comparison, both an experimental approach based on a second-order transfer function and an analytical model are used. These approaches are then evaluated in terms of their accuracy and reliability using real measurements in different dynamic test setups. Finally, it is shown how accurate the approaches are and what advantages can be achieved by using the different methods for system modelling.



https://doi.org/10.4271/2023-01-0666
Beliautsou, Viktar; Beliautsou, Aleksandra; Ivanov, Valentin
Road parameter estimation with drone-vehicle communication. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2023), SAE technical paper 2023-01-0664

The presented study is dedicated to the technology supporting vehicle state estimation and motion control with a concept drone, which helps the vehicle in sensing the surroundings and driving conditions. This concept allows also extending the functionality of the sensors mounted on the vehicle by replacing or including additional parameter observation channels. The paper discusses the feasibility of such a drone-vehicle interaction as well as demonstrates several design configurations. In this regard, the paper presents a general description of the proposed drone system that assists the vehicle and describes an experiment in measuring the profile of the road with a range sensor. The results obtained in the experiment are described in terms of the accuracy to be achieved using the drone and are compared with other studies, which use the methods of estimation from the sensors mounted on the vehicle. The proposed measurement concept can be applied to a large number of vehicle systems such as adaptive cruise control, active or semi-active suspension, and wheel slip control. The road profile is captured in real-time by a drone, and the telemetry data is processed by the host computer.



https://doi.org/10.4271/2023-01-0664
Marotta, Raffaele; Ivanov, Valentin; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro
Deep learning for the estimation of the longitudinal slip ratio. - In: 2023 IEEE International Workshop on Metrology for Automotive, (2023), S. 193-198

In a road vehicle, the interaction forces between tire and road are strongly influenced by the longitudinal slip ratio. This kinematic quantity, therefore, represents one of the most important in the study of vehicle dynamics. The real-time knowledge of this quantity can allow the estimation of the interaction forces and the development of control systems to improve safety and handling. In particular, Anti-lock Braking Systems (ABS) and Traction Control Systems (TCS). Direct measurements of this quantity would require the insertion of sensors inside the tire, with consequent manufacturing complexity and increased costs. This paper proposes an estimate of the longitudinal slip ratio based on other easily measurable or estimable quantities. This estimator makes use of Neural Networks and is based on preliminary physical considerations.



https://doi.org/10.1109/MetroAutomotive57488.2023.10219139
Schiele, Martin;
Nutzung verschiedener Methoden des maschinellen Lernens zur Regelung von Fahrzeugsystemen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XX, 219 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Die Steuerung fahrzeugtechnischer und nicht-fahrzeugtechnischer Systeme wird mit zunehmender Vernetzung und Digitalisierung in ihrer Komplexität weiter zunehmen. Die an vielen Stellen manuelle Parametrierung dieser Systeme stößt dabei zunehmend bezüglich Zeit und Kosten an ihre Grenzen. Seit 2010, als der Grafikkartenhersteller NVIDIA mit dem CUDA Toolkit eine Möglichkeit erschuf, Matrixrechenopperationen schnell und effizient auf Graphic Processing Units (GPUs) durchführen zu können, erhielt das maschinelle Lernen (konkreter - Deep Learnings) neue Möglichkeiten sich zu entwickeln. Seitdem hat sich die Nutzung künstlicher neuronaler Netze als Funktionsapproximator für verschiedene Bereiche der Wissenschaft und Technik enorm weiterentwickelt. Dabei wird es möglich real gemessene Daten zu verwenden, um Systemabbildungen (Simulationen) zu erzeugen, ohne den Umweg über eine analytische und/oder numerische Methode gehen zu müssen (welche nach Modellbildung immer mit realen Messwerten validiert werden muss). Ziel ist es ein System ohne Zuhilfenahme menschlicher Arbeitskraft vollautomatisch Regeln zu können. So soll es möglich sein, neu entwickelte und produzierte Maschinen schnell und effizient mithilfe von Aktuatoren und elektronischen Steuerelementen nach spezifischen Vorgaben einsatzfähig zu bekommen. Die vorliegende Arbeit beschreibt eine Methodik, durch überwachtes Lernen (Supervised Learning) datenbasierte Modelle, sogenannte digitale Zwillinge zu entwickeln. Mithilfe künstlicher neuronaler Netze werden stationäre und instationäre Modelle entwickelt und es werden statistischen Methoden zur Datenaufbereitung erläutert. Digitale Zwillinge sind nötig, da reale Umgebungen wie Prüfstände oder Maschinen teuer im Betrieb und langsam bei der Zustandsraumdurchschreitung sind. Nach erfolgreicher Generierung eines digitalen Zwillings wird bestärkendes Lernen (Reinforcement Learning) genutzt, autonom komplexe und mehrdimensionale Zustandsräume zu untersuchen und selbstständig Regelstrategien zu entwickeln. In Summe werden also digitale Zwillinge des Supervised Learnings auf Basis real gemessener Daten als Simulationsumgebungen genutzt, um mithilfe der Algorithmen des Reinforcement Learnings, selbstständig arbeitende Agenten zu trainieren. Drei Systeme werden dabei abgebildet. Ein Rohrsystem, ein semiaktiver Stoßdämpfer und ein Abgasturbolader. Am Beispiel des Abgasturboladers wird gezeigt, wie gut Reinforcement Learning im Vergleich zum klassischen PID Regler performt, dass die Methodik prinzipiell funktioniert, es aber noch weiterer Entwicklung bedarf, um tatsächlich direkt Verwendbare Regelalgorithmen zu erhalten, die denen klassischer Vorgehensweisen von heute ebenbürtig (oder gar überlegen) sind.



https://doi.org/10.22032/dbt.58650
Werner, Denis;
Validierung der Schallleistungsberechnung bei PKW-Getrieben. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XIX, 234 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

In der vorliegenden Arbeit wird die experimentell gestützte Validierung der Schallleistungsberechnung für PKW-Getriebe dokumentiert. Dadurch soll ein Beitrag geleistet werden zur Verbesserung der strukturdynamischen und akustischen Simulation von Fahrzeuggetrieben. Für die experimentellen Untersuchungen wird ein Getriebeprüfstand mit einem eigens entwickelten zweistufigen Getriebe und komplexen Gehäuse verwendet. Eine Besonderheit stellen dabei die speziell entwickelten Sensoren zur Messung der Anregungskräfte an den Festlagern dar. Zugleich werden die Oberflächenbeschleunigungen des Gehäuses sowie die Schallleistung erfasst. Der Getriebeprüfstand wird als MKS-Modell in zwei verschiedenen Tools aufgebaut. Die einzelnen Komponenten (Lager-, Verzahnungs- und Strukturmodelle) werden zunächst isoliert betrachtet und verifiziert. Beim Vergleich des statischen Drehwegfehlers der Verzahnungsmodelle werden gemessene Flankentopologien berücksichtigt. Um die FE-Modelle der Wellen und des Gehäuses zu validieren, werden experimentell und rechnerisch ermittelte Eigenformen und Übertragungsfunktionen verglichen. Während für die Einzelteile ein sehr guter Abgleich über einen großen Frequenzbereich gelingt, zeigt sich bei der Gehäusebaugruppe, dass die Übereinstimmung mit der Messung stark von der jeweiligen Frequenz abhängt und ab ca. 3 kHz abnimmt. Durch den Einbezug der mit 3D-Scans ermittelten Realgeometrie sowie des Einflusses der Gehäusedichtung kann festgestellt werden, dass diese Faktoren nicht für die Unterschiede verantwortlich sind. Umfangreiche Untersuchungen mit den MKS-Gesamtmodellen für konstante Drehzahlen und Hochläufe erlauben einen gründlichen Abgleich mit gemessenen Lagerkräften und Beschleunigungen. Es wird nachgewiesen, dass fertigungsbedingte Flankenabweichungen der Verzahnungen möglichst vollständig in der Simulation berücksichtigt werden sollten, um gute Ergebnisse zu erhalten. Zur Beurteilung des Schwingungsverhaltens im Betrieb werden dabei die Betriebsschwingungs- und die Ordnungsbasierte Modalanalyse eingesetzt, letztere wird dabei auch auf Simulationsdaten angewandt. Der Vergleich zeigt, dass die mit der MKS berechneten Schwingungsantworten durch die numerische Dämpfung beeinflusst werden. Dies wird auch in der Akustiksimulation erkennbar. Diese wird basierend auf berechneten und gemessenen Lagerkräften mit drei unterschiedlichen Methoden (WBT, IBEM, FEM) durchgeführt. Unter Einbezug der Erkenntnisse zur Schwingungsanregung und -antwort sowie der gemessenen Schallleistungen werden sehr gute Übereinstimmungen erzielt. Außerdem können die Ursachen für Abweichungen sehr differenziert herausgearbeitet und bewertet werden. Dadurch werden Möglichkeiten zur Weiterentwicklung ersichtlich und die Akustikanalyse von Fahrzeuggetrieben entscheidend vorangebracht.



https://doi.org/10.22032/dbt.57696
Marotta, Raffaele; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro; Ivanov, Valentin
Camber angle estimation based on physical modelling and artificial intelligence. - In: 2023 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), (2023), insges. 7 S.

The camber angle of a wheel represents one of the most important kinematic parameters in the study of the interaction between tire and road. It influences the forces that the vehicle exchanges with the road and consequently the vehicle's performance in terms of handling, holding and ride comfort. Control systems for these angles can improve in these aspects. Consequently, the measurement of the camber angles represents an aspect of primary importance. There are many solutions for measuring camber angles when the vehicle is not in motion, but developments must be made for measuring these angles during manoeuvres. Direct measurement of camber angles requires the insertion of sensors inside the wheel which increase complexity and production costs. This paper proposes a methodology for estimating such angles that makes combined use of a double-track vehicle model, non-linear Kalman filter and artificial intelligence. It exploits simple measures to be made on a road vehicle: longitudinal velocity, yaw rate, steering angle of the wheels and rotational speed of the wheels. The estimator was tested through three manoeuvres: a lap on the Hockenheim circuit, a slalom and a constant radius cornering. The metrics used to describe the error: are Root Mean Square Error (RMSE) and Normalized Root Mean Square Error (NRMSE).



https://doi.org/10.1109/ICCAD57653.2023.10152425
Storch, Lukas; Hamatschek, Christopher; Hesse, David; Feist, Felix; Bachmann, Thomas; Eichler, Philipp; Grigoratos, Theodoros
Comprehensive analysis of current primary measures to mitigate brake wear particle emissions from light-duty vehicles. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 14 (2023), 4, 712, S. 1-31

Exhaust regulations and improved exhaust gas treatment systems have already initiated the trend that brings emissions from brakes and tires to the forefront of traffic-induced particulate matter. The health and environmental relevance of particulate matter has resulted in regulators, industry, and research institutions prioritising the mitigation of non-exhaust particle emissions. To this end, under the umbrella of the United Nations Economic Commission for Europe World Forum for Harmonisation of Vehicle Regulations (UNECE WP.29), the Working Party on Pollution and Energy (GRPE) mandated the Particle Measurement Programme Informal Working Group (PMP-IWG) to develop a Global Technical Regulation (GTR) for measuring brake dust. The standards and procedures defined within the GTR should eventually form the basis for the introduction of a Euro 7 limit value for brake emissions. The purpose of this measurement campaign is to provide an exemplary overview of the emission behaviour of wheel brakes and friction pairings currently available on the market and to identify possible reduction potential with regard to particulate emissions. All measurements were carried out taking into account the draft GTR valid at the time of execution. For the investigations, brakes were selected using the example of different vehicle classes, brake concepts (disc and drum brake), vehicle axles (front and rear axle), and alternative friction materials (brake disc and pads/shoes). Thus, the use of wear-resistant discs and improved brake pad compositions are able to achieve significantly lower emissions. In addition, the measurement of brake dust emissions from vehicles with different levels of electrification was considered. Electrical braking was modelled and applied to the Worldwide Harmonised Light-Duty Vehicles Test Procedure (WLTP) Brake Cycle, which has demonstrated high emission reduction potentials depending on the electrification level.



https://doi.org/10.3390/atmos14040712
Hauschild, Peter;
Untersuchung bremseninduzierter niederfrequenter Schwingungs- und Geräuschphänomene an Kraftfahrzeugen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XXXI, 244 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Das Bremsenknarzen ist ein niederfrequentes Geräuschphänomen bei Personenkraftwagen, welches in die Teilbereiche Schwingungsanregung, -übertragung und -abstrahlung an die Umwelt zu unterteilen ist. Die Schwingungsübertragung im Fahrzeugfahrwerk wird von schwingungstechnischen Eigenschaften, wie der Übertragungsfunktion der gekoppelten Körper oder durch die Dämpfung in Gelenken, Buchsen und Festkörpern beeinflusst. Bei der Schwingungsentstehung spielen Reibzonenprozesse und die Bremsmaterialpaarung, die Anpressdruckverteilung zwischen Bremsbelag und -scheibe sowie Steifigkeiten des Bremssystems und des Fahrwerkes eine wichtige Rolle. Die Geräuschabstrahlung wird beispielsweise durch die Fahrzeugkarosserie beeinflusst. Einflüsse auf die Knarzgeräuschintensität können in allen aufgeführten Bereichen gefunden werden. In der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf der Identifzierung und Bewertung von Einflussgrößen, die im Wesentlichen dem Teilbereich der Geräuschentstehung zuzuordnen sind. Anhand von Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit durchgeführt werden, kann bewertet werden, wie stark sich die unterschiedlichen Einflussgrößen entlang der Knarzwirkkette auf das niederfrequente Geräusch auswirken. Aus den Untersuchungen ergibt sich, dass die Effektivität von Geräuschgegenmaßnahmen im Bereich der Knarzanregung besonders hoch ist. Im Vergleich zu Maßnahmen, die auf die Knarzschwingungsübertragungskette oder die Knarzabstrahlung wirken, ist hier das Potenzial zur Verringerung oder Vermeidung der Knarzerscheinungen deutlich höher. Eine Literaturrecherche und die oben dargestellten Untersuchungen zeigen die Notwendigkeit der Fokussierung auf die Knarzschwingungsanregung und damit auf die Reibmechanismen. Zur Beschreibung dieser wird die Reibzone von Scheibenbremsen bei knarzrelevanten Betriebsbedingungen, also bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten und Bremsdrücken, In-Situ betrachtet. Die In-Situ Betrachtung ist eine Methode, bei der Vorgänge unmittelbar am Ort und direkt während eines ablaufenden Prozesses beobachtet werden. Bezogen auf Reibprozesse im Kontaktbereich zwischen einer Bremsscheibe und einem Reibbelag bedeutet dies, dass die Reibzonenvorgänge direkt beobachtet werden. Zur Auswertung der Reibzonenprozesse werden in der vorliegenden Arbeit besondere Methoden entwickelt und angewandt.



https://doi.org/10.22032/dbt.56990
Feißel, Toni;
Beitrag zur analytischen und experimentellen Untersuchung des Reifen-Fahrbahnkontaktes in Bezug auf partikelförmige Emissionen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (XIX, 152 Blätter, Blatt XIX-XXXIX)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Im Zuge eines ständig wachsenden Umweltbewusstseins werden anthropogene Schadstoffemissionen zunehmend kritisch begutachtet. Dies betrifft insbesondere auch Emissionen, die mit dem Individualverkehr in Verbindung stehen. In der Vergangenheit hat besonders das Schädigungspotential von Abgasemissionen einen hohen Bekanntheitsgrad erlangt. Infolge der gesetzlichen Festlegung von Abgasgrenzwerten und den daraus resultierenden technischen Abhilfemaßnahmen, konnte die Schadstoffbelastung der Außenluft, trotz erheblich gestiegenem Fahrzeugaufkommen, deutlich reduziert werden. Abgasferne Feinstaubemissionen, die durch den Abrieb von Bremsen, Reifen und der Fahrbahn erzeugt werden, unterliegen hingegen keiner Regulierung. Es wird jedoch angenommen, dass diese bereits die größte fahrzeugbezogene Feinstaubquelle darstellen. Hieraus folgen Regulierungsbestrebungen, die in Bezug auf Bremsstaubemissionen bereits ein fortgeschrittenes Stadium erreicht haben. Die Regulierung von Reifenemissionen wird, aufgrund der Vielzahl der Einflussgrößen, gegenwärtig als zu komplex eingestuft. Im Zuge der Elektrifizierung des Antriebstranges ist damit zu rechnen, dass Abgas- und Bremsstaubemissionen an Bedeutung verlieren werden. Folglich könnte der Reifen als letzte fahrzeugbezogene Schadstoffquelle verbleiben. Der Reifenabrieb gilt zudem als insgesamt größte Mikroplastikquelle. Aufgrund dieser Vorrausetzungen ist mit einem erheblichen medialen und politischen Druck zu rechnen, der in Richtung einer Regulierung abzielt. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Identifikation und Beschreibung von Einflussgrößen, die mit dem Emissionsprozess von Reifenpartikeln in Verbindung stehen. Dies umfasst die Entstehung und Messung von Reifenemissionen sowie deren Ausbreitung in der Umwelt. Hierfür wurden Methoden erarbeitet, die eine prozessübergreifende Einflussgrößenbewertung ermöglichen. Die Arbeit ist in drei Themenkomplexe untergliedert. Der erste Themenkomplex ist der Analyse der Partikel-Strömungs-Interkation gewidmet. Das Verständnis des Partikelverhaltens in Abhängigkeit der Partikelgröße und den Strömungseigenschaften ist insbesondere für die Bewertung der Messfähigkeit von Reifenemissionen sowie deren Ausbreitung in der Umwelt von Relevanz. Der zweite Themenkomplex behandelt die Messung von Reifenemissionen im Fahrversuch, wobei der Zusammenhang zwischen dem Fahrzustand und der Partikelentstehung im Vordergrund steht. Abschließend wird eine Simulationsmethode beschrieben, die es erstmalig erlaubt, die Entstehung von Reifenemissionen vorherzusagen und deren Ausbreitung in der Umwelt nachzuvollziehen. Das Ziel der Arbeit bestand darin, die wichtigsten Einflussgrößen, die sowohl die Emission von Reifenpartikeln als auch deren Immissionswirkung betreffen, qualitativ zu beschreiben.



https://doi.org/10.22032/dbt.56991
Bader, Nicki;
Ein Beitrag zur material- und werkstoffbezogenen Designakustik : Untersuchung der Zusammenhänge mechanischer und akustischer Materialeigenschaften und deren Auswirkungen auf die Attraktivität von Gebrauchsobjekten unter Berücksichtigung der Akzeptanz von nichtstationären Schädigungsgeräuschen bei Leichtbauwerkstoffen und -strukturen mittels designakustischer Werkstoffcharakterisierung. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2023. - 1 Online-Ressource (241 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023

Ziel der Arbeit ist die designakustische Charakterisierung von Materialien unter Berücksichtigung der Zusammenhänge mechanischer und akustischer Eigenschaften. Ausgehend von diesen sollen deren Auswirkungen auf die Attraktivität von Gebrauchsobjekten untersucht werden, indem die technischen Merkmale mit Gestaltungsprinzipien, wie sie im Industriedesign Anwendung finden, verkoppelt werden. Grund dafür ist die Intention ein Werkzeug zu entwickeln, welches Gestaltern im Ingenieur- und Designbereich bei der Auswahl, Bewertung und Generierung akustischer Gebrauchseigenschaften unterstützt. Ausgehend davon, dass die kleinsten, zeitlich beschränkten und nicht stationären Signalanteile, wie sie bei der Schädigung von Strukturen entstehen, die Ursachen für die harmonischen, wahrnehmbaren Nutzungsgeräusche von Gebrauchsgütern sind, wurde das Deformationsverhalten von kurz- und langfaserverstärkten Kompositwerkstoffen untersucht, welche mit Sicht auf deren Verbreitung im industriellen Bereich ausgewählt wurden. Die Experimente zur Untersuchung des zeitlichen und spektralen Verhaltens wurden dabei mittels eines standardisierter Biegeversuchs durchgeführt, welcher mit geeigneter Hard- und Software für die Datenakquisition instrumentiert wurde. Zur Definition dieser Methode wurden mehrere referenzielle Experimente mittels Schallemissionsanalyse, Akustischer Kamera, Hochgeschwindigkeitskamera und verschiedener Mikrofon- und Messhardware durchgeführt. Parallel wurden die entsprechenden signaltheoretischen und psychoakustischen Aspekte untersucht. So konnten die untersuchten Materialien aus akustischer Sicht charakterisiert und hinsichtlich entsprechender Merkmale gruppiert werden. Daraus ergab sich die Erkenntnis, dass die akustische bzw. designakustische Klassifizierung von Werkstoffen von der konventionellen, herkunfts- oder verfahrensorientierten Werkstoffklassifikation abweichen kann. Die Ergebnisse flossen mit Sicht auf diese Erkenntnis in die Entwicklung des Werkzeugs für die designakustische Analyse und Diagnose ein. Bei der vorgeschlagenen Methode wird aus einer repräsentativen Datenmenge einer materialspezifischen Versuchsreihe auf Basis eines eigens dafür entwickelten Modells ein designakustischer Archetyp synthetisiert, der die generelle Charakteristik der Einzelbruchereignisse und der Gesamtschädigung repräsentiert. Ausgehend von der These, dass visuelle und akustische Prinzipien in gleicher bzw. ähnlicher Form wirken und bei Kenntnis und Anwendung die Prognostizierbarkeit der Wirkung und Akzeptanz beim Nutzer ermöglichen, wurden die technischen Merkmale der Archetypen mit eigens eingeführten designakustischen Komplementärpaaren verkoppelt. Diese korrelieren mit entsprechenden gestalterischen Merkmalen aus der visuellen Kompositionstheorie, wie sie im Industriedesign Anwendung findet, wodurch die Übersetzbarkeit des Modells in technische und gestalterische Richtung gewährleistet wird. Die Ergebnisse wurden entsprechend visualisiert und anhand einer ersten Probandenbefragung validiert. Die Weiterentwicklung und Erweiterung der Datenbank zur gezielten Gestaltung von Gebrauchsakustik durch Ingenieure und Designer wäre perspektivisch sinnvoll. Die Ergebnisse liefern einen Beitrag zum noch jungen Feld der Designakustik und zum interdisziplinären Verständnis.



https://doi.org/10.22032/dbt.55770
Hamatschek, Christopher; Augsburg, Klaus; Schobel, David; Gramstat, Sebastian; Stich, Anton; Gulden, Florian; Hesse, David
Comparative study on the friction behaviour and the particle formation process between a laser cladded brake disc and a conventional grey cast iron disc. - In: Metals, ISSN 2075-4701, Bd. 13 (2023), 2, 300, S. 1-19

Brake-wear particle emissions are the result of the components of a friction brake being in tribological contact, and they are classified as non-exhaust emissions. Since most of the emitted particles belong to the size classes of particulate matter (≤10 μm) and differ significantly in terms of their physico-chemical properties from automotive exhaust emissions, this source is of particular relevance to human health and, therefore, the focus of scientific studies. Previous studies have shown that coated brake discs offer significant wear and emission reduction potential. Nevertheless, no studies are available that describe the specific particle formation process, the contact conditions, the structure of the friction layer and the differences compared to conventional grey cast iron discs. The aim of this study is to describe those differences. For this purpose, the tribological behaviour, the structure of the friction layer and the associated particle dynamics within the friction contact between a laser cladding coated disc and a conventional grey cast iron disc are compared. The required investigations are carried out both ex situ (stationary) and in situ (dynamic). Parallel to the tribological investigations, the particle emission behaviour is determined on an inertia dynamometer using a constant volume sampling system (CVS) and equipment for particle number and particle size distribution measurement. The results show that, for two different brake pads, the laser cladding brake disc has lower wear and less particulate emissions than the grey cast iron brake disc. The wear behaviour of the coating varies significantly for the two brake pads. By contrast, the grey cast iron brake disc shows a significantly lower influence.



https://doi.org/10.3390/met13020300
Beliautsou, Viktar; Beliautsou, Aleksandra
Development of torque vectoring controller tuned with neural networks. - In: Advances in dynamics of vehicles on roads and tracks II, (2022), S. 1175-1182

The paper introduces an adaptive Torque Vectoring (TV) controller for all-wheel-drive electric vehicles. The main focus of this study lies in tuning procedures of controller gains in accordance with the manoeuvre conditions. For this purpose, a pre-trained neural network predicts the vehicle behaviour and adjusts the PID gains of the TV controller. The proposed method extends the applicability of the TV system and increases its efficiency as compared to the non-adaptive baseline control methods.



Beliautsou, Viktar; Alfonso, Jesus; Giltay, Joris; Büchner, Florian; Shyrokau, Barys; Castellanos, José A.; Ivanov, Valentin
Validation of integrated EV chassis controller using a geographically fistributed X-in-the-loop network. - In: 2022 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2022), insges. 7 S.

This paper presents the validation of an integrated chassis controller that unites three groups of actuators for the electric vehicle (EV) with independent in-wheel electric motors (IWMs) for each wheel. Controlled actuators are the IWMs, the active suspension, and the braking system. The models of test benches and the designed architecture of the X-in-the-loop network are presented. The proposed design approach allows testing the developed controller on a vehicle model in real-time and on hardware components.



https://doi.org/10.1109/VPPC55846.2022.10003267
Ivanov, Valentin; Beliautsou, Viktar; Schreiber, Viktor; Heydrich, Marius; Gramstat, Elizaveta; Gramstat, Sebastian
Brake blending design using distributed and shared X-in-the-loop test environment. - In: 2022 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2022), insges. 6 S.

Brake blending design is a complex task in the development of electric vehicles (EV) and requires coordinated control on electric powertrain and friction brake system. The presented study discusses the architecture, control strategy, and functional validation of the brake blending as applied to an all-wheel drive EV equipped with four in-wheel motors (IWMs) and the decoupled electro-hydraulic brake system. The main focus is on the use of distributed and shared X-in-the-loop (XIL) test environment as a relevant development methodology enabling a wide spectrum of validation procedures. The paper introduces XIL-based experiments, where the brake blending operation has been evaluated for several test scenarios as the service braking and the Worldwide harmonized Light Duty Test Cycle (WLTC).



https://doi.org/10.1109/VPPC55846.2022.10003445
Armengaud, Eric; Brandstätter, Bernhard; Biček, Matej; Buh, Joze; Sorniotti, Aldo; Hartavi, Ahu Ece; Schernus, Christof; Geury, Thomas; Arapoglou, Stella; Heydrich, Marius; Ivanov, Valentin
Towards brand-independent architectures, components and systems for next generation electrified vehicles optimised for the infrastructure. - In: SAE international journal of advances and current practices in mobility, ISSN 2641-9645, Bd. 4 (2022), 5, S. 1906-1922

E-mobility is a game changer for the automotive domain. It promises significant reduction in terms of complexity and in terms of local emissions. With falling prices and recent technological advances, the second generation of electric vehicles (EVs) that is now in production makes electromobility an affordable and viable option for more and more transport mission (people, freight). Still, major challenges for large scale deployment remain. They include higher maturity with respect to performance (e.g., range, interaction with the grid), development efficiency (e.g., time-to-market), or production costs. Additionally, an important market transformation currently occurs with the co-development of automated driving functions, connectivity, mobility-as-a-service. New opportunities arise to customize road transportation systems toward application-driven, user-centric smart mobility solutions. The target of this paper is to provide a consolidated view of several related European research programs having the common goal to develop innovative, brand-independent architectures, components and systems for next generation electrified vehicles optimised for the infrastructure under the umbrella of the E-VOLVE cluster. This regroups the projects ACHILES, SYS2WHEEL, EVC1000 introducing innovative in-wheel motors for different vehicle segments, CEVOLVER introducing optimized concepts for energy and thermal management, and Multi-Moby focusing on the development of safe, efficient and affordable urban electric vehicles.



https://doi.org/10.4271/2022-01-0918
Žuraulis, Vidas; Kojis, Paulius; Marotta, Raffaele; Šukevičius, Šarōunas; Šabanovič, Eldar; Ivanov, Valentin; Skrickij, Viktor
Electric vehicle corner architecture: driving comfort evaluation using objective metrics. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2022), 2022-01-0921, S. 1-7

The presented paper is dedicated to the driving comfort evaluation in the case of the electric vehicle architecture with four independent wheel corners equipped with in-wheel motors (IWMs). The analysis of recent design trends for electrified road vehicles indicates that a higher degree of integration between powertrain and chassis and the shift towards a corner-based architecture promises improved energy efficiency and safety performances. However, an in-wheel-mounted electric motor noticeable increases unsprung vehicle mass, leading to some undesirable impact on chassis loads and driving comfort. As a countermeasure, a possible solution lies in integrated active corner systems, which are not limited by traditional active suspension, steer-by-wire and brake-by-wire actuators. However, it can also include actuators influencing the wheel positioning through the active camber and toe angle control. Such a corner configuration is discussed in the paper as applied to a sport utility vehicle (SUV). A new chassis design was developed and tested for this reference vehicle using multi-body dynamics simulation. The integrated operation of the active suspension and the wheel positioning control has been analyzed in this study with different driving scenarios and objective metrics for driving comfort evaluation. Additionally, handling and stability tests have also been performed to confirm that new systems do not deteriorate driving safety. The obtained results contribute to a comprehensive assessment of IWM-based architecture, formulated from a driving comfort perspective that is helpful for further designs of electric vehicle corners.



https://doi.org/10.4271/2022-01-0921
Marotta, Raffaele; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro; Ivanov, Valentin
Active control of Camber and Toe angles to improve vehicle ride comfort. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2022), 2022-01-0920, S. 1-14

This paper is part of the European OWHEEL project. It proposes a method to improve the comfort of a vehicle by adaptively controlling the Camber and Toe angles of a rear suspension. The purpose is achieved through two actuators for each wheel, one that allows to change the Camber angle and the other the Toe angle. The control action is dynamically determined based on the error between the reference angle and the actual angles. The reference angles are not fixed over time but dynamically vary during the maneuver. The references vary with the aim of maintaining a Camber angle close to zero and a Toe angle that follows the trajectory of the vehicle during the curve. This improves the contact of the tire with the road. This solution allows the control system to be used flexibly for the different types of maneuvers that the vehicle could perform. An experimentally validated sports vehicle has been used to carry out the simulations. The original rear suspension is a Trailing-arm suspension. It has been modified via Adams Car. The simulations have been carried out using the same software in cosimulation with Simulink. The suspension has been tested through a Parallel Wheel Travel analysis and an Opposite Wheel Travel analysis. The maneuvers carried out have been two variations of Constant Radius Cornering, two variations of Fish-Hook and two variations of Swept-Sine Steer. A decrease in the vertical acceleration of the center of gravity has been achieved by controlling the Camber angle for maneuvers where a trajectory or rotation of the steering is imposed. The Toe angle control has allowed a decrease in vertical acceleration when a trajectory is imposed. In particular, the decrease of the Root Mean Square and the maximum absolute value have been obtained. These results demonstrate an improvement in Ride Comfort.



https://doi.org/10.4271/2022-01-0920
Heydrich, Marius; Ivanov, Valentin; Bertagna, Alessandro; Rossi, Alessandro; Mazzoni, Matteo; Bücner, Florian
Hardware-in-the-loop testing of a hybrid brake-by-wire system for electric vehicles. - In: SAE International journal of vehicle dynamics, stability, and NVH, ISSN 2380-2170, Bd. 6 (2022), 4, S. 477-487

Recent trends in automotive engineering, such as electrification and automatization, are opening chances as well as challenges due to the increased demand on new chassis components (e.g., drivetrain, brakes, steering, suspension, etc.) and control methods. This fast-growing market requires new methods to frontload as much efforts as possible to early design stages. The present article deals with a relevant case study on anti-lock braking system (ABS) design and tuning via hardware-in-the-loop (HIL) tests and rapid control prototyping (RCP) techniques on a hybrid brake-by-wire (BBW) system. Three types of wheel slip control algorithms are tested and benchmarked against each other. It was demonstrated that HIL simulations are suitable to develop vehicle subsystems and control strategies in a quite realistic manner even if the target vehicle or prototype is not available yet. Moreover, the benefits of continuous control approaches against classical rule-based wheel slip control were shown. In the article, aspects such as brake system architecture, control design, HIL testing environment, validation studies, and their analysis are further being discussed.



https://doi.org/10.4271/10-06-04-0031
Feißel, Toni; Büchner, Florian; Kunze, Miles; Rost, Jonas; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Hesse, David; Gramstat, Sebastian
Methodology for virtual prediction of vehicle-related particle emissions and their influence on ambient PM10 in an urban environment. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 13 (2022), 11, 1924, S. 1-14

As a result of rising environmental awareness, vehicle-related emissions such as particulate matter are subject to increasing criticism. The air pollution in urban areas is especially linked to health risks. The connection between vehicle-related particle emissions and ambient air quality is highly complex. Therefore, a methodology is presented to evaluate the influence of different vehicle-related sources such as exhaust particles, brake wear and tire and road wear particles (TRWP) on ambient particulate matter (PM). In a first step, particle measurements were conducted based on field trials with an instrumented vehicle to determine the main influence parameters for each emission source. Afterwards, a simplified approach for a qualitative prediction of vehicle-related particle emissions is derived. In a next step, a virtual inner-city scenario is set up. This includes a vehicle simulation environment for predicting the local emission hot spots as well as a computational fluid dynamics model (CFD) to account for particle dispersion in the environment. This methodology allows for the investigation of emissions pathways from the point of generation up to the point of their emission potential.



https://doi.org/10.3390/atmos13111924
Ivanov, Valentin; Marotta, Raffaele; Strano, Salvatore; Terzo, Mario; Tordela, Ciro
A PID-based active control of camber angles for vehicle ride comfort improvement. - In: Advances in Italian mechanism science, (2022), S. 397-404

In the automotive industry, one of the principal issues is to ensure the comfort of vehicles as much as possible. High vertical accelerations of the vehicle body transmit undesired vibration, causing malaise to passengers. Car vehicles are subjected to vibrations induced by the road roughness or, during a curve travelling, by the roll motion. These factors contribute to generating the total vertical acceleration. The vertical acceleration due to the first factor can be decreased by correctly dimensioning the stiffness and damping of the suspension. In this paper, the active control of the camber angle of the rear wheels is proposed to reduce the vertical acceleration due to the roll motion. The proposed technique has been applied to a validated vehicle model developed in the ADAMS Car environment. The trailing-arm type rear suspension has been modified to include actuators functional for the control system implementation. The tracking of the variable vehicle body roll angle by rear wheels is allowed exploiting two PID controllers to improve the contact of the tire with the road and, therefore, the ride comfort. Two manoeuvres called Sine Steer and Fish-hook have been employed to validate the designed controllers. The RMS and the maximum value of the vehicle body's vertical acceleration decrease, demonstrating the employability of the proposed control system to improve ride comfort.



Hesse, David; Feißel, Toni; Kunze, Miles; Bachmann, Eric; Bachmann, Thomas; Gramstat, Sebastian
Comparison of methods for sampling particulate emissions from tires under different test environments. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 13 (2022), 8, 1262, S. 1-17

Traffic-related emissions are strongly criticised by the public because they contribute to climate change and are classified as hazardous to health. Combustion engine emissions have been regulated by limit values for almost three decades. There is currently no legal limit for non-exhaust emissions, which include tire wear particle emissions and resuspension. As a result, the percentage of total vehicle emissions has risen continuously. Some of the particles emitted can be assigned to the size classes of particulate matter (≤10 µm) and are therefore of particular relevance to human health. The literature describes a wide range of concepts for sampling and measuring tire wear particle emissions. Because of the limited number of studies, the mechanisms involved in on-road tests and their influence on the particle formation process, particle transport and the measuring ability can only be described incompletely. The aim of this study is to compare test bench and on-road tests and to assess the influence of selected parameters. The first part describes the processes of particle injection and particle distribution. Based on this, novel concepts for sampling and measurement in the laboratory and in the field are presented. The functionality and the mechanisms acting in each test environment are evaluated on the basis of selected test scenarios. For example, emissions from external sources, the condition of the road surface and the influence of the driver are identified as influencing factors. These analyzes are used to illustrate the complexity and limited reproducibility of on-road measurements, which must be taken into account for future regulations.



https://doi.org/10.3390/atmos13081262
Kunze, Miles; Feißel, Toni; Ivanov, Valentin; Bachmann, Thomas; Hesse, David; Gramstat, Sebastian
Analysis of TRWP particle distribution in urban and suburban landscapes, connecting real road measurements with particle distribution simulation. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 13 (2022), 8, 1204, S. 1-17

This article deals with methods and measurements related to environmental pollution and analysis of particle distribution in urban and suburban landscapes. Therefore, an already-invented sampling method for tyre road wear particles (TRWP) was used to capture online emission factors from the road. The collected particles were analysed according to their size distribution, for use as an input for particle distribution simulations. The simulation model was a main traffic intersection, because of the high vehicle dynamic related to the high density of start-stop manoeuvres. To compare the simulation results (particle mass (PM) and particle number (PN)) with real-world emissions, measuring points were defined and analysed over a measuring time of 8 h during the day. Afterwards, the collected particles were analysed in terms of particle shape, appearance and chemical composition, to identify the distribution and their place of origin. As a result of the investigation, the appearance of the particles showed a good correlation to the vehicle dynamics, even though there were a lot of background influences, e.g., resuspension of dust. Air humidity also showed a great influence on the recorded particle measurements. In areas of high vehicle dynamics, such as heavy braking or accelerating, more tyre and brake particles could be found.



https://doi.org/10.3390/atmos13081204
Feißel, Toni; Hesse, David; Ricciardi, Vincenzo; Schiele, Martin; Augsburg, Klaus
Novel approaches for measuring and predicting particulate emissions from automotive brakes and tires. - In: 12th International Munich Chassis Symposium 2021, (2022), S. 708-728

Traffic-related emissions are strongly criticised by the public because they con-tribute to climate change and are classified as hazardous to health. Combustion engine emissions have been regulated by limit values for almost three decades. There is currently no legal limit for non-exhaust emissions, which include par-ticulate brake and tire wear and resuspension. As a result, the percentage of total vehicle emissions has risen continuously. Since some of the particles can be as-signed to the size classes of particulate matter (≤ 10 µm), these sources of par-ticulate matter are of particular relevance to human health. To predict the amount of particles emitted as a function of the driving situation or driving condition, a comprehensive database must be prepared and transferred to a prediction model. This makes it possible to simulate environmental pollution in multivalent traffic scenarios. At present, no approaches have been described in the literature by whose application the emission indicators can be effectively pre-dicted. Furthermore, the mechanisms of brake and tire particle formation are as-sociated with highly stochastic phenomena that cannot be captured by traditional deterministic modelling tools. Therefore, machine learning algorithms are used in the present work to identify branched correlations between tribological properties, pad composition and operating conditions. Different experimental methods are presented to determine brake and tire particle emission models. In addition, an approach is presented which reduces the amount of emitted parti-cles on the basis of a situation-dependent driving condition control, especially with regard to future semi-autonomous and autonomous mobility systems.



Hamatschek, Christopher; Hesse, David; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Stich, Anton
Comparison of the particle emission behaviour of automotive drum and disc brakes. - In: 12th International Munich Chassis Symposium 2021, (2022), S. 541-563

Friction brakes are one of the main sources of PM emissions from cars today. However, due to the electrification of the powertrain, the share of friction brakes in vehicle deceleration is continuously decreasing. Due to the reduced number of braking applications and the lower brake pressure level, the amount of emitted particles also decreases. This is associated with the disadvantage of an increased potential for the formation of rust on the surfaces of the friction materials, which is expected to influence friction and wear. Due to the increasing challenge posed by corroded friction partners, drum brakes are increasingly used to decelerate bat-tery electric (EV) and hybrid electric vehicles (HEV). In this study, basic investigations on the particle emission behaviour of drum brakes are carried out using an inertia dynamometer (LINK 3900-NVH). To en-sure representative sampling, a constant-volume sampling system is used, which is optimised in terms of transport efficiency and particle distribution. Condensa-tion particle counters (CPC) and filter holders (TX40) are used to determine PN/PM emission factors. CPCs with differently calibrated cut-off are used to evaluate the formation of nanoscale particle formations. In this context, special at-tention is paid to the influence of temperature on the particle formation process. From the comparison between rear-axle disc brake and rear-axle drum brake it could be proven that the predominant part of the wear mass remains within the drum, which affects the size distribution of the emitted particles. The ratio be-tween PM10 and PM2.5 mass-related emissions factors decreases from about 2 (disc brake) to about 1.3 (drum brake). In addition, the emission behaviour is dif-ferentiated via the bedding procedure of the drum brake. To achieve a reproduci-ble emission level, a doubling of the number of cycles (WLTP-brake cycle) is necessary. Due to a higher temperature level, nanoparticles could be detected dur-ing testing of the drum brake, whereby the number-related emission factor (PM2.5) was partly higher than for the disc brake.



Alfonso, Jesus; Rodriguez, Jose Manuel; Bernad, Carlos; Beliautsou, Viktar; Ivanov, Valentin; Castellanos, Jose Angel
Geographically distributed real-time co-simulation of electric vehicle. - In: 8th-2022 International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT'22), (2022), S. 1002-1007

The present paper shows the capabilities of a distributed real-time co-simulation environment merging simulation models and testing facilities for developing and verifying electric vehicles. This environment has been developed in the framework of the XILforEV project and the presented case is focused on a ride control with a real suspension installed on a test bench in Spain, which uses real-time information from a complete vehicle model in Germany. Given the long distance between both sites, it has been necessary to develop a specific delay compensation algorithm. This algorithm is general enough to be used in other real-time co-simulation frameworks. In the present work, the system architecture including the communication compensation is described and successfully experimentally validated.



https://doi.org/10.1109/CoDIT55151.2022.9804062
Beliautsou, Aleksandra; Beliautsou, Viktar; Zimmermann, Armin
Colored Petri net modelling and evaluation of drone inspection methods for distribution networks. - In: Sensors, ISSN 1424-8220, Bd. 22 (2022), 9, 3418, S. 1-20

https://doi.org/10.3390/s22093418
Augsburg, Klaus; Hesse, David; Ricciardi, Vincenzo; Feißel, Toni
Methoden zur Messung und Prädiktion der Partikelemissionen von Bremse und Reifen. - In: [Hauptband], (2021), S. 185-204

Lehne, Christoph; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian; Schreiber, Viktor; Herman, Jernej; Pašič, Jure; Zavrl, Blaž
Distributed local X-in-the-loop environment - a tool for electric vehicle systems design. - In: Zenodo, (2021), insges. 6 S.

The paper describes methodology and corresponding environment for development, validation and testing of complex electric vehicle (EV) systems. The proposed approach is based on distribution of relevant design tasks between remotely working testing equipment with real-time (RT) data sharing and data exchange. The approach is demonstrated by the example of X-in-the-loop (XIL) environment uniting electric motor test setup, hardware-in-the-loop (HIL) platform with brake-by-wire system, and the brake dynamometer. The study introduces how this configuration of experimental tools can be used by designing the brake blending and control of an EV.



https://doi.org/10.5281/zenodo.4905931
Armengaud, Eric; Wikström, Niklas; Buh, Joze; Dhaens, Miguel; Gramstat, Sebastian; Groppo, Ricardo; Heydrich, Marius; Ivanov, Valentin; Mazzoni, Matteo; Sorniotti, Aldo
Advanced electric vehicle components for long-distance daily trips. - In: Zenodo, (2021), insges. 8 S.

This paper introduces a holistic engineering approach for the design of an electric sport utility vehicle focused on the reliable capability of long-distance daily trips. This approach is targeting integration of advanced powertrain and chassis components to achieve energy-efficient driving dynamics through manifold contribution of their improved functions. The powertrain layout of the electric vehicle under discussion is designed for an e-traction axle system including in-wheel motors and the dual inverter. The main elements of the chassis layout are the electro-magnetic suspension and the hybrid brake-by-wire system with electro-hydraulic actuators on the front axle and the electro-mechanical actuators on the rear axle. All the listed powertrain and chassis components are united under an integrated vehicle dynamics and energy management control strategy that is also outlined in the paper. The study is illustrated with the experimental results confirming the achieved high performance on the electric vehicle systems level.



https://doi.org/10.5281/zenodo.4905907
Schreiber, Viktor; Büchner, Florian; Lehne, Christoph; Ivanov, Valentin
X-in-the-Loop-Ansatz zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen. - In: MTZ extra, ISSN 2509-4580, (2021), 8, S. 18-22

Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin
Optimization using a shared and distributed X-in-the-Loop testing environment. - In: 2021 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2021), insges. 6 S.

X-in-the-loop (XIL) technologies have been receiving increased attention in modern automotive development processes. In particular, collaborative experiments using XIL tools have efficient applications in the design of multi-actuated, electric, and automated vehicles. The presented paper introduces results of such a collaborative study with XIL, which focused on the feasibility of coordinated real-time (RT) simulations for the control of vehicle dynamics systems. The outcomes are based on extensive co-simulation tests performed with remote connections among different geographical locations. The performed study allowed formulating requirements for further shared and distributed XIL-experiments for functional validation of automotive control systems.



https://doi.org/10.1109/VPPC53923.2021.9699231
Armengaud, Eric; Nager, Torsten; Gramstat, Sebastian; Heimann, Stefan; Gaglione, Daniele; Mazzoni, Matteo; Lampic, Gorazd; Buh, Jože; Groppo, Riccardo; Romano, Claudio; Dhaens, Miguel; Rzepka, Sven; Ivanov, Valentin; Sorniotti, Aldo
Electric wheel dual drive: functional integration for e-vehicle. - In: Intelligent system solutions for auto mobility and beyond, (2021), S. 211-222

The EVC1000 project (Electric Vehicle Components for 1000 km daily trips) aims at developing brand-independent components and systems, and demonstrates them through an integrated wheel-centric propulsion architecture and EV (Electric Vehicle) management approach implemented on two different EVs.The project relies on in-wheel motor and provides new chassis components and integrated controllers. Moreover a compact centralised drive for in-wheel motor axles, based on Silicon Carbide technology, targeting superior levels of functional integration and failsafe operation will be integrated in the EVs.



Hesse, David; Hamatschek, Christopher; Feißel, Toni; Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Investigations on the deposition behaviour of brake wear particles on the wheel surface. - In: SAE Mobilus, (2021), SAE technical paper 2021-01-1301, Seite 1-13

The deposition behavior of brake wear particles on the surface of a wheel and the mechanisms on it have not been fully understood. In addition, the proportion of brake wear particles deposited on the wheel surface compared to the total emitted particles is almost unknown. This information is necessary to evaluate the number- and mass-related emission factors measured on the inertia dynamometer and to compare them with on-road and vehicle-related emission behaviour. The aim of this study is to clarify the deposition behavior of brake particles on the wheel surface. First, the real deposition behaviour is determined in on-road tests. For particle sampling, collection pads are adapted at different positions of a front and rear axle wheel. In addition to a Real Driving Emissions (RDE)-compliant test cycle, tests are performed in urban, rural and motorway sections to evaluate speed-dependent influences. Microscopic analysis is used to determine the particle number concentration and particle size distribution of the samples. Another focus is the analysis of particle deposition behaviour on the wheel surface along inertial dynamometer tests with Economic Commission for Europe (ECE) and Non-Asbestos Organic (NAO)-brake pads. For this purpose, a special setup is used which allows the simulation of realistic flow conditions. In addition to simulating the RDE-compliant test cycle, the novel Worldwide harmonized Light-Duty vehicles Test Procedure (WLTP)-brake cycle is used to ensure real world driving and braking conditions. Finally, simulative investigations on the basis of a transient Computational Fluid Dynamics (CFD) model allow the particle motion to be evaluated under consideration of geometry and flow conditions. By implementing a physical deposition model, it is possible to quantify particle deposition as a function of particle size and material properties. The investigations have shown that < 15 % of the total wear mass deposits on the surface of the wheel. In addition, a correlation with the driving speed could be demonstrated. The highest relative proportions could be determined in the urban and motorway sections, the lowest in the city section. In addition, a clear correlation could be established between pad composition, particle size and deposition position.



https://doi.org/10.4271/2021-01-1301
Herzog, Ludwig;
Theoretical and experimental investigations of the friction behavior of automotive shock absorbers. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (IX, 130 Seiten, Seite X-XXIV)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Reibung in Automobil-Schwingungsdämpfern setzt sich aus zwei Reibungstypen zusammen: Die beabsichtigte viskose Flüssigkeitsreibung dämpft geschwindigkeitsabhängig die Fahrwerksschwingungen, während die ungewollte Festkörperreibung zwischen den aneinander reibenden Dichtungen und Führungen des Dämpfers entsteht. Die letztere, sogenannte statische Reibung beeinträchtigt den Fahrkomfort und (bei hohem Reibniveau) die Fahrsicherheit. Die Verminderung der statischen Reibung ist daher ein übliches Ziel in der Dämpferentwicklung. In dieser Dissertation wird eine Methode zur Reibungssimulation vorgestellt, welche die Optimierung der Dämpferreibung früh im Entwicklungsprozess ermöglicht, wodurch Zeit und Kosten für die Untersuchung realer Prototypen deutlich gesenkt werden können. Zur Ermittlung der Parameter, welche in relevanter Weise das Reibverhalten des Dämpfers mitbestimmen, werden neuartige Einzelreibstellenprüfstände entwickelt und aufgebaut, da bereits existierende Dämpferreibungsprüfstände die tatsächlichen Betriebsbedingungen im Gesamtdämpfer nur unzureichend wiedergeben. Die Integrität dieses Experimentalkonzeptes wird durch Reibmessungen am Gesamtdämpfer validiert. Die Einzelreibstellenmessungen werden ausgewertet, woraufhin ein Ansatz zur Reibmodellierung aufgrund des Reibverhaltens entwickelt wird. Da Dämpferreibung in hohem Maße geometrieabhängig und die Variation von Bauteilgeometrie ein üblicher Konstruktionsprozess ist, wird 3D-FEM-Struktursimulation verwendet, um die Verformung der Dämpferbauteile durch Montage und unter veränderlichen Betriebsbedingungen zu bestimmen. In den jeweiligen Kontaktzonen der FEM-Simulation wird ein dynamisches Reibmodell implementiert und mittels Einzelreibstellenmessungen parametriert. Im Anschluss an die Parametrierung des Gesamtreibmodells mit Geometriedaten, Betriebsbedingung, Materialdaten und Reibmodellparametern werden Einzelreibstellensimulationen durchgeführt, ausgewertet und gegen sowohl Einzelreihstellen- als auch Gesamtdämpfermessungen validiert. Es stellt sich heraus, dass die in dieser Arbeit vorgestellte Simulationsmethode die Vorhersage des Reibverhaltens übereinstimmend mit den anfangs auf geführten Anforderungen erlaubt. Die Anwendung dieser Methode ermöglicht es somit, ein weites Feld von dämpferreibungsrelevanten Parametern mit signifikant erhöhter Entwicklungseffizienz zuverlässig zu untersuchen.



https://doi.org/10.22032/dbt.50596
Schreiber, Viktor;
Ein modellbasierter Ansatz zur integralen Systementwicklung im Gesamtfahrzeug. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xxxvi, 244 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Moderne Fahrzeuge werden komfortabler, sicherer und effizienter wie nie zuvor. Um dies zu erreichen, unterliegen sie aufgrund zunehmender Bedeutung von Elektromobilität und Automatisierung einem Systemwandel. Infolgedessen nehmen ihre Komplexität und die damit verbundenen Anforderungen stark zu, was den Entwicklungsaufwand erheblich erhöht. Darüber hinaus wird die Forderung nach kürzer werdenden Durchlaufzeiten immer größer. Daher bedarf es neuartiger Entwicklungsumgebungen, die die Entwicklung solcher Systeme effizienter gestalten. Zwar existieren bereits eine Reihe an Werkzeugen zur Spezifikation des Systementwurfs, jedoch gibt es kein einheitliches Verständnis, keine standardisierten Taxonomien und kein methodisches Vorgehen bei der Systemsynthese. Die wissenschaftliche Arbeit greift dies auf und liefert einen modularen Lösungsansatz zur modellbasierten Entwicklung von Fahrzeugsystemen. Insbesondere spielt die Funktionsabsicherung mit dem sogenannten X-in-the-Loop-Ansatz eine große Rolle, mit dem eine schlanke, robuste und durchgängige Entwicklung möglich werden soll. Hierbei liefert die Arbeit eine einheitliche Schnittstellen-Architektur, mit der das monolithische Vorgehen in der Entwicklung aufgelöst wird. Dabei dienen Simulationswerkzeuge als wichtige Integratoren, mit denen heterogene Prüfumgebungen unabhängig von Werkzeugen, Domänen und Organisationen flexibel miteinander gekoppelt werden können. Die entwickelte Methodologie dient als Rahmen und verringert den Konfigurationsaufwand der Werkzeuge zur Umsetzung von X-in-the-Loop. Damit können die Prozesse zum Systementwurf, zur Systemsynthese und zur Validierung schon frühzeitig in der Entwicklung realisiert werden. Ein weiterer Beitrag der Dissertation ist die Umsetzung einer lokal und global verteilten X-in-the-Loop-Umgebung, die auf ihre Echtzeitfähigkeit, Robustheit und Allgemeingültigkeit überprüft wurde. Dazu wurde eine Beobachter-Distributor-Struktur genutzt, um die verteilten Simulationswerkzeuge und Prüfstände in Echtzeit zu synchronisieren. Als Fallstudie wurde ein elektrohydraulisches Bremssystem betrachtet, da seine Systemarchitektur aufgrund steigender Automatisierung und Elektrifizierung von Fahrzeugsystemen einem systemischen 'Wandel ausgesetzt ist. Zur Demonstration der Methode werden die domänenspezifischen Verfahren wie Model-in-the-Loop, Test-Rig-in-the-Loop, Hardware-in-the-Loop und ein gesamtheitliches X-in-the-Loop-Verfahren, das alle Domänen integriert, entwickelt und anhand des elektrohydraulischen Bremssystem miteinander verglichen.



https://doi.org/10.22032/dbt.49386
Šabanovič, Eldar; Kojis, Paulius; Šukevičius, Šarunas; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin; Dhaens, Miguel; Skrickij, Viktor
Feasibility of a neural network-based virtual sensor for vehicle unsprung mass relative velocity estimation. - In: Sensors, ISSN 1424-8220, Bd. 21 (2021), 21, 7139, insges. 16 S.

With the automotive industry moving towards automated driving, sensing is increasingly important in enabling technology. The virtual sensors allow data fusion from various vehicle sensors and provide a prediction for measurement that is hard or too expensive to measure in another way or in the case of demand on continuous detection. In this paper, virtual sensing is discussed for the case of vehicle suspension control, where information about the relative velocity of the unsprung mass for each vehicle corner is required. The corresponding goal can be identified as a regression task with multi-input sequence input. The hypothesis is that the state-of-art method of Bidirectional Long-Short Term Memory (BiLSTM) can solve it. In this paper, a virtual sensor has been proposed and developed by training a neural network model. The simulations have been performed using an experimentally validated full vehicle model in IPG Carmaker. Simulations provided the reference data which were used for Neural Network (NN) training. The extensive dataset covering 26 scenarios has been used to obtain training, validation and testing data. The Bayesian Search was used to select the best neural network structure using root mean square error as a metric. The best network is made of 167 BiLSTM, 256 fully connected hidden units and 4 output units. Error histograms and spectral analysis of the predicted signal compared to the reference signal are presented. The results demonstrate the good applicability of neural network-based virtual sensors to estimate vehicle unsprung mass relative velocity.



https://doi.org/10.3390/s21217139
Ricciardi, Vincenzo;
Advanced control functions of automotive brake systems for the optimisation of braking performance, brake wear and particle emissions. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xi, 179 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

In den letzten Jahrzehnten wurden Fahrzeuge einem tiefgreifenden Einfluss auf die Anforderungen an Sicherheit, Komfort und Umweltfreundlichkeit ausgesetzt. Heutzutage hat der starke Trend zur Umwandlung traditioneller Fahrzeuge in komplexe Systeme und die ständig steigende Anzahl von Elektro- und Elektronikkomponenten die Industrie dazu gezwungen, neue Regelmethoden und deren Entwicklungsprozesse zu entwerfen. Die Optimierung der Bremsverteilung in elektrischen Antrieben mit Brake-by-Wire-Systemen erfordert die Entwicklung fortgeschrittener Schätzfunktionen. Darüber hinaus fördern die Trends zu strengeren Abgasvorschriften und das nachgewiesene Wachstum der Fahrzeugzulassungen den Bedarf an neuen Anwendungen, die die Hersteller über die Umweltfreundlichkeit ihrer Fahrzeugflotte informieren. In diesem Rahmen werden in der vorliegenden Arbeit Steuerungs- und Schätzlösungen für emissionsarme, multi-aktuierte Fahrzeuge vorgestellt, um die Bremsleistung bei gleichzeitiger Überwachung des Bremsverschleißes und der bremsbedingten Partikelemissionen zu verbessern. Die Erreichung dieses Ziels führt zu interdisziplinären Methoden, die von Fortschritten bei numerischen Modellierungs- und Simulationswerkzeugen über die Anwendung innovativer experimenteller und sensorischer Fusionstechniken bis hin zur Entwicklung und Verifizierung neuartiger Algorithmen zur Zustandsschätzung und -steuerung reichen. Die Entwicklung von Steuerungs- und Schätzfunktionen wird durch Modell-, Software- und Hardware-in-the-Loop-Techniken unterstützt, die durch ein neuartiges, an der Technischen Universität Ilmenau entwickeltes Scheibenbremsmodell verbessert werden. Auf dem Prüfgelände durchgeführte Experimente zeigen, dass die Bremsleistung in Brake-by-Wire-Systemen durch Kompensation unerwünschter Schwankungen des Bremsreibungskoeffizienten verbessert werden kann. Die Kompensationsfunktion bietet dem Fahrer eine Bremsservounterstützung, wenn die erforderliche Verzögerung nicht zu erreichen ist. In Hybrid- und Vollelektrofahrzeugen verbessert die Bremsreibungskompensation das Blending mit Elektromotoren, indem eine bessere Verfolgung der Referenzverzögerung sichergestellt wird. Außerdem ermöglicht die Schätzung des Bremsreibungskoeffizienten zusätzliche Bremsüberwachungsfunktionen. Durch neuartige Design-of-Experiments und Data-Mining-Verfahren werden die relevanten Einflüsse auf den Bremsverschleiß und die Partikelbildung erfasst. Die experimentellen Beweise treiben die Implementierung und Identifizierung fortschrittlicher Schätzverfahren voran, die früheren Schätzverfahren überlegen sind. Die vorgeschlagenen Kontroll- und Schätzfunktionen weisen im Vergleich zu anderen Ansätzen nach dem jüngsten Stand der Technik eine höhere Leistung unter realen Fahrbedingungen aus.



https://doi.org/10.22032/dbt.49391
Žuraulis, Vidas; Sivilevičius, Henrikas; Šabanovič, Eldar; Ivanov, Valentin; Skrickij, Viktor
Variability of gravel pavement roughness: an analysis of the impact on vehicle dynamic response and driving comfort. - In: Applied Sciences, ISSN 2076-3417, Bd. 11 (2021), 16, 7582, S. 1-18

Gravel pavement has lower construction costs but poorer performance than asphalt surfaces on roads. It also emits dust and deforms under the impact of vehicle loads and ambient air factors; the resulting ripples and ruts constantly deepen, and therefore increase vehicle vibrations and fuel consumption, and reduce safe driving speed and comfort. In this study, existing pavement quality evaluation indexes are analysed, and a methodology for adapting them for roads with gravel pavement is proposed. We report the measured wave depth and length of gravel pavement profile using the straightedge method on a 160 m long road section at three stages of road utilization. The measured pavement elevation was processed according to ISO 8608, and the frequency response of a vehicle was investigated using simulations in MATLAB/Simulink. The international roughness index (IRI) analysis showed that a speed of 30-45 km/h instead of 80 km/h provided the objective results of the IRI calculation on the flexible pavement due to the decreasing velocity of a vehicle’s unsprung mass on a more deteriorated road pavement state. The influence of the corrugation phenomenon of gravel pavement was explored, identifying specific driving safety and comfort cases. Finally, an increase in the dynamic load coefficient (DLC) at a low speed of 30 km/h on the most deteriorated pavement and a high speed of 90 km/h on the middle-quality pavement demonstrated the demand for timely gravel pavement maintenance and the complicated prediction of a safe driving speed for drivers. The main relevant objectives of this study are the adaptation of a road roughness indicator to gravel pavement, including the evaluation of vehicle dynamic responses at different speeds and pavement deterioration states.



https://doi.org/10.3390/app11167582
Ivanov, Valentin; Lv, Chen; Boulon, Loic; Hu, Xiaosong; Ongel, Aybike
Guest editorial: Focused section on mechatronics in road mobility systems. - In: IEEE ASME transactions on mechatronics, ISSN 1941-014X, Bd. 26 (2021), 3, S. 1195-1200

The road mobility system is undergoing a paradigm shift towards more sustainable, efficient, safer and smarter transportation. In this context, mechatronic systems requires an ever increasing combination of mechanical, electrical/electronic, control and information disciplines. In addition, emerging smart technologies, including artificial intelligence, cybernetics, internet of things, as well as high-performance computing and control, are changing the way in which road mobility systems interact with the society. Thus, future mobility becomes highly multidisciplinary and requires novel technologies and approaches of mechatronic systems to further improve its safety, sustainability and smartness. Within this context, the main goal of this Focused Section is to compile recent research and development efforts contributing to advances in mechatronics for road mobility systems.



https://doi.org/10.1109/TMECH.2021.3080932
Armengaud, Eric; Eitzinger, Stefan; Pirker, Hannes; Buh, Joze; Gramstat, Sebastian; Heimann, Stefan; Chen, Chiara; Ivanov, Valentin; Heydrich, Marius; Sorniotti, Aldo; Gruber, Patrick; Tavernini, Davide
E-mobility-opportunities and challenges of integrated corner solutions. - In: SAE international journal of advances and current practices in mobility, ISSN 2641-9645, Bd. 3 (2021), 5, 2021-01-0984, S. 2462 - 2475

E-mobility is a game changer for the automotive domain. It promises significant reduction in terms of complexity and in terms of local emissions. With falling prices and recent technological advances, the second generation of electric vehicles (EVs) that is now in production makes electromobility an affordable and viable option for more and more transport mission (people, freight). Current e-vehicle platforms still present architectural similarities with respect to combustion engine vehicle (e.g., centralized motor). Target of the European project EVC1000 is to introduce corner solutions with in-wheel motors supported by electrified chassis components (brake-by-wire, active suspension) and advanced control strategies for full potential exploitation. Especially, it is expected that this solution will provide more architectural freedom toward “design-for-purpose” vehicles built for dedicated usage models, further providing higher performances. Target of this paper are (a) to introduce the EVC1000 project and results achieved so far; (b) with the example of two vehicle platforms (AUDI E-tron and JAC iEV7) to discuss platform migration opportunities and challenges related to corner solutions, and (c) to present preliminary results (simulation based) with respect to expected performance increase.



https://doi.org/10.4271/2021-01-0984
Lehne, Christoph; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Ricciardi, Vincenzo; Büchner, Florian; Schreiber, Viktor
Fail-safe study on brake blending control. - In: SAE international journal of advances and current practices in mobility, ISSN 2641-9645, Bd. 3 (2021), 4, 2021-01-0983, S. 1985-1992

Battery electric vehicles (BEV) share the ability of regenerative braking since they are equipped with two independent types of deceleration devices, namely the electric motor working as a generator and the friction brakes. Correct interaction of these systems in terms of driving safety and energy efficiency is a function of the Brake Blending Control. Individual electric motors for each wheel and a decoupled brake system provides the Brake Blending with a high design flexibility that allows significant advantages regarding energy consumption, brake performance, and driving comfort. This paper is focusing on the fail behaviour and analyses the robustness and redundancy abilities of such systems against various error scenarios. For this purposes, a distributed x-in-the-loop environment, consisting of dedicated simulation and hardware testing components, is introduced. The investigation is carried out based on a high-fidelity real-time simulation model of an electric sport utility vehicle with four in-wheel motors (IWM) and decoupled electro-hydraulic brake system. This model can be used for a detailed analysis of vehicle dynamics in case of brake system fails. The electro-hydraulic decoupled brake system is implemented through a Hardware-in-the-loop test rig, which allows a realistic fault injection. The vehicle stability and controllability is investigated under the circumstances of various brake system failures in the regenerative and friction brake system, respectively. These studies are presented according to standardized test scenarios like Straight line braking (DIN 70028) and Brake-in-turn (ISO 7975). With obtained x-in-the-loop simulation results, the impact of a failure on vehicle dynamics is discussed in the final part of the paper.



https://doi.org/10.4271/2021-01-0983
Viehweger, Marco; Vaseur, Cyrano; Aalst, Sebastiaan; Acosta, Manuel; Regolin, Enrico; Alatorre, Angel; Desmet, Wim; Naets, Frank; Ivanov, Valentin; Ferrara, Antonella; Victorino, Alessandro
Vehicle state and tyre force estimation : demonstrations and guidelines. - In: Vehicle system dynamics, ISSN 1744-5159, Bd. 59 (2021), 5, S. 675-702

This paper presents an in-depth analysis of the application of different techniques for vehicle state and tyre force estimation using the same experimental data and vehicle models, except for the tyre models. Four schemes are demonstrated: (i) an Extended Kalman Filter (EKF) scheme using a linear tyre model with stochastically adapted cornering stiffness, (ii) an EKF scheme using a Neural Network (NN) data-driven linear tyre model, (iii) a tyre model-less Suboptimal-Second Order Sliding Mode (S-SOSM) scheme, and (iv) a Kinematic Model (KM) scheme integrated in an EKF. The estimation accuracy of each method is discussed. Moreover, guidelines for each method provide potential users with valuable insight into key properties and points of attention.



https://doi.org/10.1080/00423114.2020.1714672
Mamakos, Athanasios; Kolbeck, Katharina; Arndt, Michael; Schröder, Thomas; Bernhard, Matthias
Particle emissions and disc temperature profiles from a commercial brake system tested on a dynamometer under real-world cycles. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 12 (2021), 3, 377, insges. 20 S.

The particle emissions from a commercial brake system utilizing copper-free pads have been characterized on a brake dynamometer under two real-world driving cycles. These included a novel cycle developed from analysis of the database of the World Harmonized Test Procedure (WLTP-Brake) and a short version of the Los Angeles City Traffic cycle (3h-LACT) developed in the framework of the European LowBraSys project. Disc temperature measurements using an array of embedded thermocouples revealed a large temporal and spatial non-uniformity with the radial temperature distribution depending also on the test procedure. Averaging over the duration of the cycle, it effectively reduced the influence of thermocouple positioning, allowing for more reliable quantification of the effectiveness of convective cooling. Particulate Matter (PM) emissions were similar for both cycles with PM2.5 averaging at 2.2 (±0.2) mg/km over the WLTP-Brake and 2.2 (±0.2) mg/km over the 3h-LACT, respectively. The corresponding PM10 emissions were 5.6 (±0.2) mg/km and 8.6 (±0.7) mg/km, respectively. The measurements revealed the formation of nanosized particles peaking at 10 nm, which were thermally stable at 350 &ring;C under both cycles. Volatile nanoparticles were observed over the more demanding 3h-LACT cycle, with their emission rates decreasing with increasing the tunnel flow, suggesting nucleation of organic vapors released during braking as a potential formation process.



https://doi.org/10.3390/atmos12030377
Yu, Chuanyang; Zheng, Yanggu; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
MPC-based path following design for automated vehicles with rear wheel steering. - In: 2021 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2021), insges. 6 S.

Many studies have been recently exploited to discuss the path following control algorithms for automated vehicles using various control techniques. However, path following algorithm considering the possibility of automated vehicles with rear wheel steering (RWS) is still less investigated. In this study, we implemented nonlinear model predictive control (NMPC) on a passenger vehicle with active RWS for path following. The controller was compared to two other variations of NMPC where the rear steering angle is proportional to the front or fixed to zero. Simulation results suggested that the proposed controller outperforms the other two variations and the baseline controllers (Stanley and LQR) in terms of accuracy and responsiveness.



https://doi.org/10.1109/ICM46511.2021.9385606
Hesse, David; Hamatschek, Christopher; Augsburg, Klaus; Weigelt, Thomas; Prahst, Alexander; Gramstat, Sebastian
Testing of alternative disc brakes and friction materials regarding brake wear particle emissions and temperature behavior. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 12 (2021), 4, 436$23

In this study, different disc brakes and friction materials are evaluated with respect to particle emission output and characteristic features are derived. The measurements take place on an inertia dynamometer using a constant volume sampling system. Brake wear particle emission factors of different disc concepts in different sizes are determined and compared, using a grey cast iron disc, a tungsten carbide-coated disc and a carbon ceramic disc. The brakes were tested over a section (trip #10) novel test cycle developed from the database of the worldwide harmonized Light-Duty vehicles Test Procedure (WLTP). First, brake emission factors were determined along the bedding process using a series of trip-10 tests. The tests were performed starting from unconditioned pads, to characterize the evolution of emissions until their stabilization. In addition to number- and mass-related emission factors (PM2.5-PM10), the particle size distribution was determined. Another focus was the evaluation of temperature ranges and the associated challenges in the use of temperature readings in a potential regulation of brake wear particle emissions. The results illustrate the challenges associated with establishing a universal bedding procedure and using disc temperature measurements for the control of a representative braking procedure. Using tungsten carbide coated discs and carbon ceramic discs, emission reduction potentials of up to 70% (PM10) could be demonstrated along the WLTP brake cycle. The reduction potential is primarily the result of the high wear resistance of the disc, but is additionally influenced by the pad composition and the temperature in the friction contact area.



https://doi.org/10.3390/atmos12040436
Heydrich, Marius; Ricciardi, Vincenzo; Ivanov, Valentin; Mazzoni, Matteo; Rossi, Alessandro; Buh, Jože; Augsburg, Klaus
Integrated braking control for electric vehicles with in-wheel propulsion and fully decoupled brake-by-wire system. - In: Vehicles, ISSN 2624-8921, Bd. 3 (2021), 2, S. 145-161

https://doi.org/10.3390/vehicles3020009
Aksjonov, Andrei; Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Vodovozov, Valerij; Petlenkov, Eduard
Hardware-in-the-loop test of an open-loop fuzzy control method for decoupled electrohydraulic antilock braking system. - In: IEEE transactions on fuzzy systems, ISSN 1941-0034, Bd. 29 (2021), 5, S. 965-975

https://doi.org/10.1109/TFUZZ.2020.2965868
Kolbeck, Katharina; Augsburg, Klaus
Brake particle movement inside the frictional system and influencing parameters. - Stansted, Essex : FISITA. - 1 Online-Ressource (1 Seiten)Publikation entstand im Rahmen der Veranstaltung: EuroBrake 2020, EB2020-EBS-010

https://doi.org/10.46720/eb2020-ebs-010
Ricciardi, Vincenzo; Schiele, Martin; Hesse, David; Hauschild, Peter; Augsburg, Klaus
Artificial neural network regression models for the prediction of brake-related emissions. - Stansted, Essex : FISITA. - 1 Online-Ressource (1 Seite)Publikation entstand im Rahmen der Veranstaltung: EuroBrake 2020, EB2020-STP-050

https://doi.org/10.46720/eb2020-stp-050
Feißel, Toni; Hesse, David; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Measurement of vehicle related non-exhaust particle emissions under real driving conditions. - Stansted, Essex : FISITA. - 1 Online-Ressource (1 Seite)Publikation entstand im Rahmen der Veranstaltung: EuroBrake 2020, EB2020-STP-039

https://doi.org/10.46720/eb2020-stp-039
Schreiber, Viktor; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Fujimoto, Hiroshi
Novel developing environment for automated and electrified vehicles using remote and distributed X-in-the-Loop technique. - In: 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2020), insges. 5 S.

This paper contributes to an approach for integrated development, optimization and scientific investigation of coupled systems. The focus here is on real-time networking of test fields with model-based development environments.



https://doi.org/10.1109/VPPC49601.2020.9330996
Hott, Lukas; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Ricciardi, Vincenzo; Dhaens, Miguel; Al Sakka, Monzer; Praet, Kylian; Vazquez Molina, Joan
Ride blending control for AWD electric vehicle with in-wheel motors and electromagnetic suspension. - In: 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2020), insges. 5 S.

This paper presents a controller for enhancing the ride comfort of electric vehicles with in-wheel motors (IWM) and electromagnetic suspensions (AS). The combined use of IWMs and AS to increase the ride comfort is referred to as Ride Blending (RB). The purpose of this integrated control, its general idea and concept are discussed. The Ride Blending controller is based on a multi-layer hierarchical control architecture. To continuously allocate the demand between the actuators, the control makes use of a cost function optimisation where the ideal control parameters for the current time step are defined. The goal of each component of this function is explained and the structure of each one is described. The use of the ride blending control is then demonstrated on various driving manoeuvres to show the functionality and the ride quality improvement.



https://doi.org/10.1109/VPPC49601.2020.9330946
Heydrich, Marius; Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Robust design of combined control strategy for electric vehicle with in-wheel propulsion. - In: 2020 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), (2020), insges. 6 S.

This paper introduces a control strategy for battery electric Sport Utility Vehicle (SUV) with the rear wheel drive and the decoupled braking system with electro-hydraulic actuation on the front axle and electro-mechanical actuation on the rear axle. The control architecture includes anti-lock braking system (ABS) and traction control (TC) with additional features as the brake blending for improved energy recuperation. The ABS/TC functions are based on the wheel slip controller realized with Proportional-Integral (PI) and Integral Sliding Mode (ISM) strategies, which are benchmarked in the presented study. The control structure also includes modules for estimation of road slope and vehicle mass allocation via Recursive Least Squares (RLS) algorithm.



https://doi.org/10.1109/VPPC49601.2020.9330832
Aksjonov, Andrei; Vodovozov, Valerij; Augsburg, Klaus; Petlenkov, Eduard
Blended antilock braking system control method for all-wheel drive electric sport utility vehicle. - In: ELECTRIMACS 2019, (2020), S. 229-241

At least two different actuators work in cooperation in regenerative braking for electric and hybrid vehicles. Torque blending is an important area, which is responsible for better manoeuvrability, reduced braking distance, improved riding comfort, etc. In this paper, a control method for electric vehicle blended antilock braking system based on fuzzy logic is promoted. The principle prioritizes usage of electric motor actuators to maximize recuperation energy during deceleration process. Moreover, for supreme efficiency it considers the battery's state of charge for switching between electric motor and conventional electrohydraulic brakes. To demonstrate the functionality of the controller under changing dynamic conditions, a hardware-in-the-loop simulation with real electrohydraulic brakes test bed is utilized. In particular, the experiment is designed to exceed the state-of-charge threshold during braking operation, what leads to immediate switch between regenerative and friction brake modes.



https://doi.org/10.1007/978-3-030-37161-6_17
Iyer, Kunal; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
Offline and online tyre model reconstruction by locally weighted projection regression. - In: 2020 IEEE 16th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), (2020), S. 311-316

https://doi.org/10.1109/AMC44022.2020.9244310
Hesse, David;
Beitrag zur experimentellen und analytischen Beschreibung partikelförmiger Bremsenemissionen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (XIII, 171 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Verkehrsbedingte Emissionen stehen derzeit stark in der öffentlichen Kritik, da diese zur Klimaveränderung beitragen und als gesundheitsgefährdend eingestuft werden. Verbrennungsmotorische Emissionen sind derzeit durch Grenzwerte reguliert. Durch den Einsatz effizienter Antriebsaggregate und effizienter Abgasnachbehandlungssysteme sank der Anteil dieser Emissionen am Gesamtfahrzeugausstoß in den vergangenen Jahren kontinuierlich. Für außermotorische Emissionen, zu denen auch partikelförmiger Bremsenabrieb zu zählen ist, existiert derzeit kein gesetzlicher Grenzwert bezüglich emittierter Partikelanzahl und Partikelmasse, was zu einem kontinuierlichen Anstieg des Anteils am Fahrzeuggesamtbudget führte. Da ein Teil der Verschleißpartikel den Größenklassen des Feinstaubes (= 10 [my]m) zugeordnet werden kann, ist diese Feinstaubquelle für die menschliche Gesundheit von besonderer Relevanz und steht damit im Fokus wissenschaftlicher Untersuchungen. Eine zielgerichtete Bewertung setzt effiziente Probenahmesysteme voraus, durch deren Anwendung eine ganzheitliche Analyse von Emissionscharakteristiken sowie der chemischen und physikalischen Eigenschaften unter Laborbedingungen und im realen Fahrversuch möglich wird. Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Beschreibung der Dynamik partikelförmiger Bremsenemissionen innerhalb eines geschlossenen Probenahmesystems dar. Im Einzelnen sind dies die Partikelinjektion und -verteilung bis hin zur Probenahme oder Abscheidung. Ein weiteres Ziel stellt die Verifizierung der Messfähigkeit der vornehmlich für die Ermittlung verbrennungsmotorischer Abgasemissionen entwickelten Messsysteme für den vorliegenden Anwendungsfall dar. Das übergeordnete Ziel besteht damit in einer ganzheitlichen Bewertung der zur Durchführung regulatorischer Messungen erforderlichen Mess- und Prüftechnik. Den Beginn stellt die Entwicklung einer Methodik zur Analyse des Partikelinjektions- und Abscheideverhaltens dar. Darauf aufbauend werden methodische Ansätze zur experimentellen Validierung vorgestellt. Untersuchungen zur Partikelverteilung und -abscheidung ermöglichen eine allumfassende Bewertung der ablaufenden Vorgänge. Im dritten Teil werden physikalische Messprinzipien zur Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration (PAK), Partikelmasse (PM) bzw. -konzentration (PMK) und Größenverteilungsdichte (GVD) hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit überprüft. Die Erarbeitung von Messkonzepten ermöglicht die Durchführung vergleichender Untersuchungen zur Bewertung von Einflussgrößen und Emissionsminderungspotenzialen. Den Abschluss bilden Untersuchungen zum Emissionsverhalten an variierenden Prüfumgebungen, vom Schwungmassen-Bremsenprüfstand bis hin zum realen Fahrversuch, was eine ganzheitliche Bewertung der Wechselwirkungen und Zusammenhänge ermöglicht.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000613
Alfonso, Jesús; Rodriguez, José Manuel; Salazar, Jean Carlo; Orús, Javier; Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Molina, Joan Vazquez; Al Sakka, Monzer; Castellanos, José Angel
Distributed simulation and testing for the design of a smart suspension. - In: SAE international journal of connected and automated vehicles, ISSN 2574-075X, Volume 3 (2020), issue 2, Article ID 12-03-02-0011, Seite 129-138

https://doi.org/10.4271/12-03-02-0011
Mamakos, Athanasios; Arndt, Michael; Hesse, David; Hamatschek, Christopher; Augsburg, Klaus
Comparison of particulate matter and number emissions from a floating and a fixed caliper brake system of the same lining formulation. - In: SAE technical papers, ISSN 2688-3627, (2020), SAE technical paper 2020-01-1633, Seite 1-11

The particulate emissions of two brake systems were characterized in a dilution tunnel optimized for PM10 measurements. The larger of them employed a fixed caliper (FXC) and the smaller one a floating caliper (FLC). Both used ECE brake pads of the same lining formulation. Measured properties included gravimetric PM2.5 and PM10, Particle Number (PN) concentrations of both untreated and thermally treated (according to exhaust PN regulation) particles using Condensation Particle Counters (CPCs) having 23 and 10 nm cut-off sizes, and an Optical Particle Sizer (OPS). The brakes were tested over a section (trip-10) novel test cycle developed from the database of the Worldwide harmonized Light-Duty vehicles Test Procedure (WLTP). A series of trip-10 tests were performed starting from unconditioned pads, to characterize the evolution of emissions until their stabilization. Selected tests were also performed over a short version of the Los Angeles City Cycle. PM2.5 emissions of burnished pads averaged at 2.6 mg/km/brake and 4.1 mg/km/brake for the FLC and the FXC system, respectively. A large fraction of the airborne PM was found to be larger than 2.5 [my]m, leading to 2.7 times higher PM10 emissions. Therefore, proper PM10 measurements will require careful considerations on the operating tunnel parameters to minimize particle losses. The FXC system yielded ˜50% higher PM and two times higher PN emissions despite the 22% lower disc temperatures measured with an embedded thermocouple. No indication of volatile particle formation was observed, with more than 80% of total PN having an optical diameter larger than 300 nm. The results illustrate the challenges associated with the use of disc temperature measurements for the control of a representative braking procedure.



https://doi.org/10.4271/2020-01-1633
Agliullin, Timur; Gubaidullin, Robert; Sakhabutdinov, Airat; Morozov, Oleg; Kuznetsov, Artem; Ivanov, Valentin
Addressed fiber bragg structures in load-sensing wheel hub bearings. - In: Sensors, ISSN 1424-8220, Bd. 20 (2020), 21, 6191, insges. 14 S.

The work presents an approach to instrument the load-sensing bearings for automotive applications for estimation of the loads acting on the wheels. The system comprises fiber-optic sensors based on addressed fiber Bragg structures (AFBS) with two symmetrical phase shifts. A mathematical model for load–deformation relation is presented, and the AFBS interrogation principle is described. The simulation includes (i) modeling of vehicle dynamics in a split-mu braking test, during which the longitudinal wheel loads are obtained, (ii) the subsequent estimation of bearing outer ring deformation using a beam model with simply supported boundary conditions, (iii) the conversion of strain into central frequency shift of AFBS, and (iv) modeling of the beating signal at the photodetector. The simulation results show that the estimation error of the longitudinal wheel force from the strain data acquired from a single measurement point was 5.44% with a root-mean-square error of 113.64 N. A prototype load-sensing bearing was instrumented with a single AFBS sensor and mounted in a front right wheel hub of an experimental vehicle. The experimental setup demonstrated comparable results with the simulation during the braking test. The proposed system with load-sensing bearings is aimed at estimation of the loads acting on the wheels, which serve as input parameters for active safety systems, such as automatic braking, adaptive cruise control, or fully automated driving, in order to enhance their effectiveness and the safety of the vehicle.



https://doi.org/10.3390/s20216191
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Shyrokau, Barys; Fujimoto, Hiroshi
Recent advancements in continuous wheel slip control. - In: Advances in dynamics of vehicles on roads and tracks, (2020), S. 1525-1535

The paper presents an overview of continuous wheel slip control (WSC) methods as the part of anti-lock braking system (ABS) for the several vehicles configurations with friction brakes and electric motors. Performance of proposed WSC design variants using several control techniques has been experimentally evaluated for three different test vehicles: Sport Utility Vehicle (SUV) with decoupled electro-hydraulic brake (DEHB) system, SUV with four individual on-board electric motors (OBM), and compact vehicle with four individual in-wheel motors (IWM). Obtained results demonstrated that proposed continuous WSC variants provide a simultaneous effect on braking efficiency and ride quality as well as robust operation in various road conditions. Presented summary provides outlook on future perspectives of the continuous WSC and compares its status with conventional rule-based ABS systems.



Agliullin, Timur; Ivanov, Valentin; Ricciardi, Vincenzo; Acosta Reche, Manuel; Augsburg, Klaus; Sandu, Corina; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry
Torque vectoring control on ice for electric vehicles with individually actuated wheels. - In: Advances in dynamics of vehicles on roads and tracks, (2020), S. 1543-1551

Recent studies on torque vectoring control for electric vehicles proposed various efficient solutions demonstrating improvement of vehicle stability for evasive manoeuvres. However, the torque vectoring on very low friction surfaces such as black ice or wet snow is rarely investigated, especially for the electric vehicles with off-road capability. The presented study contributes to this topic by laying the groundwork for further advanced torque vectoring designs. Within the framework of this paper, the target vehicle is a sport utility vehicle equipped with four on-board electric motors controlling each wheel separately. The functionality of the developed controllers is tested under hardware-in-the-loop simulations for icy road conditions. For this purpose, the tyre model has been parameterized and validated based on the experimental data conducted on a unique terramechanics test rig at Virginia Polytechnic Institute and State University. The test results confirm very good functionality of the developed controllers and demonstrate an improvement of the electric vehicle driving performance.



Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Morozov, Oleg G.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Real-time simulation of microwave-photonic system for estimating the tangential deformation of tire. - In: 2020 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), (2020), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/SYNCHROINFO49631.2020.9166028
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Emmei, Tomoki; Fuse, Hiroyuki; Fujimoto, Hiroshi; Fridman, Leonid M.
Wheel slip control for the electric vehicle with in-wheel motors: variable structure and sliding mode methods. - In: IEEE transactions on industrial electronics, Bd. 67 (2020), 10, S. 8535-8544

https://doi.org/10.1109/TIE.2019.2942537
Quaini, Deborah; Sazgetdinov, Kamil; Ivanov, Valentin; Ferrara, Antonella
Optimization based sliding mode control in active suspensions: design and hardware-in-the-loop assessment. - In: European Control Conference 2020, (2020), S. 1607-1612

https://ieeexplore.ieee.org/document/9143835
Dalmau, Maria E.; Augsburg, Klaus; Wenzel, Felix; Ivanov, Valentin
Tire particle emissions: demand on reliable characterization. - In: Tire science and technology, ISSN 0090-8657, Bd. 48 (2020), 2, S. 107-122

Tire emissions are recently becoming an important topic in environmental science and among visionary automotive engineers. Deep understanding of the mechanisms involved in tire wear and emissions and their reliable physical/chemical characterization should be assumed as an urgent task. With the aim to contribute to a trustworthy characterization of tire wear and emissions, this paper presents both (i) analysis of state-of-the-art in this field and (ii) a first experimental approach to the collection of particles from a rotating tire in a new developed test box.



https://doi.org/10.2346/tire.19.170181
Morozov, Oleg G.; Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Modeling of microwave-photonic system for assessing the tangential component of tire deformation. - In: 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, (2020), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/WECONF48837.2020.9131541
Sakhabutdinov, Ajdar Zh.; Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Morozov, Oleg G.; Ivanov, Valentin
Numerical modeling of microwave-photonic sensor system for load sensing bearings. - In: 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, (2020), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/WECONF48837.2020.9131447
Bakhmutov, Sergey V.; Umnitsyn, Artem A.; Ivanov, Valentin
Comparative assessment of vehicle anti-lock braking system operation using friction brake mechanisms and e-machine in the vehicle with electric drive of traction wheels. - In: IOP conference series, ISSN 1757-899X, Bd. 819 (2020), 012035, insges. 6 S.

https://doi.org/10.1088/1757-899X/819/1/012035
Augsburg, Klaus; Hesse, David
Comparative study of brake particle emissions. - In: 11th Int. AVL Exhaust Gas and Particulate Emissions Forum, (2020), insges. 15 S.

Friction brakes are used to ensure the deceleration of motor vehicles. As a result of tribological mechanisms, brake disc and brake pad wear occurs, which also leads to the emission of particulate brake dust. Particulate emissions from powertrain systems are becoming increasingly important, particularly due to their special chemical-physical properties. In the present study, brake emissions are characterized as a function of the tribological formation mechanisms and the operating conditions of the wheel brake. The development of suitable test cycles, the requirements for a laboratory test environment and a target-oriented selection of the metrological framework conditions are addressed. Finally, the challenges that arise during the performance of on-road tests (RDE) are described and evaluated.



Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Morozov, Oleg G.; Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Ivanov, Valentin
Modeling of spectrum response of addressed FBG-structures in load sensing bearings. - In: 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IEEECONF48371.2020.9078659
Morozov, Oleg G.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Kurbiev, I. U.; Nureev, I. I.; Ivanov, Valentin
Interrogator for vibration and shape mode sensing using an address fiber bragg grating array. - In: 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IEEECONF48371.2020.9078576
Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Nureev, I. I.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Application of Gaussian function for modeling two-frequency radiation from addressed FBG. - In: 2020 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2020), insges. 4 S.

https://doi.org/10.1109/IEEECONF48371.2020.9078587
Köhler, Tobias; Schiele, Martin; Glaser, Marcus; Schricker, Klaus; Bergmann, Jean Pierre; Augsburg, Klaus
In-situ monitoring of hybrid friction diffusion bonded EN AW 1050/EN CW 004A lap joints using artificial neural nets. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-3076, Bd. 234 (2020), 5, S. 766-785

In this work, a dissimilar copper/aluminum lap joint was generated by force-controlled hybrid friction diffusion bonding setup (HFDB). During the welding process, the appearing torque, the welding force as well as the plunge depth are recorded over time. Due to the force-controlled process, tool wear and the use of different materials, the resulting data series varies significantly, which makes quality assurance according to classical methods very difficult. Therefore, a Convolutional Neural Network was developed which allows the evaluation of the recorded process data. In this study, data from sound welds as well as data from samples with weld defects were considered. In addition to the different welding qualities, deviations from the ideal conditions due to tool wear and the use of different alloys were also considered. The validity of the developed approach is determined by cross validation during the training process and different amounts of training data. With an accuracy of 88.5%, the approach of using Convolutional Neural Network has proven to be a suitable tool for monitoring the processes.



https://doi.org/10.1177/1464420720912773
Augsburg, Klaus; Wenzel, Felix; Gramstat, Sebastian
Methodology for the measurment of tire wear particles. - In: 10th International Munich Chassis Symposium 2019, (2020), S. 817-829
Literaturangaben

Ricciardi, Vincenzo; Travagliati, Alessandro; Schreiber, Viktor; Klomp, Matthijs; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Faria, Cassio
A novel semi-empirical dynamic brake model for automotive applications. - In: Tribology international, ISSN 1879-2464, Bd. 146 (2020), 106223

https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106223
Tavernini, Davide; Vacca, Fabio; Metzler, Mathias; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Gruber, Patrick; Hartavi, Ahu Ece; Dhaens, Miguel; Sorniotti, Aldo
An explicit nonlinear model predictive ABS controller for electro-hydraulic braking systems. - In: IEEE transactions on industrial electronics, Bd. 67 (2020), 5, S. 3990-4001

https://doi.org/10.1109/TIE.2019.2916387
Pretagostini, Francesco; Ferranti, Laura; Berardo, Giovanni; Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys
Survey on wheel slip control design strategies, evaluation and application to antilock braking systems. - In: IEEE access, ISSN 2169-3536, Bd. 8 (2020), S. 10951-10970

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2965644
Ritzel, Laszlo;
Entwicklungs- und Auslegungsmethodik für kavitationsbeanspruchte Dauerbremsen. - Ilmenau, 2020. - XVI, 219 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Die vorliegende Arbeit soll einen Beitrag zur Steigerung der Leistungsdichte, Reduktion von Schallemission und kavitationsbedingter Materialerosion von hydrodynamischen Bremsen leisten. Basierend auf einer im praktischen Einsatz befindlichen Ausführung für Schienenfahrzeuge erfolgen theoretische, simulative als auch praktische Untersuchungen. Hinsichtlich Leistungsdichte werden die relevanten geometrischen Einflussgrößen der strömungsleitenden Bauteile analysiert. Durch Strömungssimulationen wird der Zusammenhang zwischen der Leistungsdichte und dem jeweiligen Untersuchungsparameter ermittelt. Neben dem globalen Maximum steht unter Berücksichtigung möglicher Fertigungstoleranzen die Robustheit im Fokus um eine geringe Kennlinienstreuung zu erreichen. Auf Basis dieser Ergebnisse erfolgt die Definition von Geometrien für Prototypen und deren Validierung durch Prüfstandsversuche. Aus der Gesamtheit dieser Untersuchungen erfolgt die Ableitung einer Methodik für Neu- als auch für Anpassungsauslegungen des Strömungskreislaufs. Aus akustischen Analysen von Bremsversuchen werden die für den Schalldruckpegel relevanten Geometriegrößen der hydrodynamischen Bremse identifiziert. Durch Kombination von theoretischen Überlegungen und Simulationsergebnissen wird eine Methodik entwickelt, welche die Geometrieauslegung zur Erzielung eines geringen Schalldruckpegels beschreibt. Ergebnisse dieser Analysen werden durch Prüfstandsversuche untersucht und validiert. Damit ist es innerhalb der theoretischen Entwicklungsphase möglich, die Geometrie des Strömungskreislaufs so zu definieren, dass sie zu niedriger akustischer Emission führt. Zur Verminderung von kavitationsbedingter Materialerosion wird ein simulativer Ansatz aufgezeigt. Ziel ist es, hierbei innerhalb kurzer Untersuchungszeit eine Abschätzung der relativen Kavitationsneigung unterschiedlicher geometrischer Ausführungen zu treffen. Eine Methode zur schnellen Lokalisierung von kavitationskritischen Geometrien unter realen Prüfstandsbedingungen wird entwickelt. Die Untersuchung der Kavitationsneigung von Prototypen und die Bewertung des Einflusses verschiedener Geometrieparameter auf die Kavitationsintensität werden mit dieser Methode durchgeführt. Kennfeldanalysen werden durchgeführt und kavitationskritische Betriebsbereiche werden aufgezeigt. Des Weiteren wird eine Methodik zur Prüfung und Bewertung der Kavitationsbeständigkeit von Werkstoffen und Beschichtungen im Modellversuch beschrieben. Aus der Reihe von untersuchten Materialien wird eine Übersicht erarbeitet und bietet dadurch eine Auswahlmöglichkeit für die Werkstoffdefinition künftiger oder änderungsbedürftiger hydrodynamischer Bremsen.



Hesse, David; Augsburg, Klaus; Feißel, Toni; Sommer, Jochen
Real driving emissions measurement of brake dust particles. - In: EuroBrake 2019, (2019), EB2019-FBR-017, S. 1-9

The measurement of brake dust particles is a complex challenging task owing to the open configuration of a brake system; indeed, the emitted particles are directly spread into the environment. The experiments conducted on the inertia brake dynamometer feature controllable and reproducible environmental and load parameters. However, laboratory testing does not allow reproducing the external continuously changing conditions (i.e. traffic condition, driving style, air humidity, vehicle components' wear and ageing, etc.), which affect the real driving emissions. To this effect, real driving emissions tests aim at assessing the vehicle global emissions in real driving environment and comparing brake particle emissions with other particle emitters, especially the combustion engines. Although real driving emission (RDE) tests enable the detection of brake dust particles emitted in real driving conditions, they are complex and not reproducible due to external, continuously changing parameters. The motivation lies in developing a real driving emission sampling system for brake particle emissions, which meets the quality requirements of the measurements, as well as the prevention of particle losses and contamination, thereby supplementing and reviewing laboratory-based procedures. In addition, a methodology is presented, which allows for the analysis of particle behavior and particle deposition using computational fluid dynamics.



Hesse, David; Augsburg, Klaus; Stueken, Anselm; Frenzel, Toni
Investigation of the potentials of regenerative brake systems towards the reduction of brake particle emissions. - In: EuroBrake 2019, (2019), EB2019-EBS-021, S. 1-4

Brakes are nowadays considered as the main emitters of micro- and nano-particles in road vehicles next to the internal combustion engines. Regenerative braking enables blending operation with conventional friction brakes allowing a significant reduction of particulate matter emissions. In this study, the potentials of a control strategy for regenerative braking are presented and the associated benefits discussed.



Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Els, Schalk; Kat, Cor-Jacques; Botha, Theunis; Dhaens, Miguel; Sandu, Corina; He, Rui; McBride, Sterling; Vazquez, Angel Gabriel Alatorre; Victorino, Alessandro Corrêa
Challenges of integrated vehicle chassis control: some findings of the European project EVE. - In: IEEJ Journal of Industry Applications, ISSN 2187-1108, Bd. 8 (2019), 2, S. 218-230

The development of high-performance mechatronic systems as well as the strong demand for environment-acceptable and safe intelligent technologies have had a profound impact on vehicle engineering. This impact has resulted in both an increasing degree of automation of vehicular systems and the emergence of new concepts like integrated chassis control. To contribute to this topic, a consortium of several industrial and academic partners from EU, South Africa, and USA has performed consolidated research and innovation actions for the development of new integrated chassis control technologies within the framework of the European project EVE. This paper presents the main EVE outcomes related to the integration of active brake, suspension, and tyre pressure control. Attention is also given to the problems of vehicle and tyre modelling, state estimation, robust chassis control, and experimental validation tools.



https://doi.org/10.1541/ieejjia.8.218
Augsburg, Klaus; Hesse, David
Stand und Entwicklungstendenzen bei der Minderung von Non-Exhaust-Emissionen. - In: [Band], (2019), S. 101-117

Acosta Reche, Manuel;
Vehicle dynamics virtual sensing and advanced motion control for highly skilled autonomous vehicles. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (192 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Diese Dissertation soll den Weg zur Entwicklung einer zukünftigen Generation hochqualifizierter autonomer Fahrzeuge (HSAV) aufzeigen. Kurz gesagt, es ist beabsichtigt, dass zukünftige HSAVs fortgeschrittene Fahrfähigkeiten aufweisen können, um das Fahrzeug trotz der Fahrbedingungen (Grenzen des Fahrverhaltens) oder Umgebungsbedingungen (z. B. Oberflächen mit geringer Manövrierfähigkeit) in stabilen Grenzen zu halten. Aktuelle Forschungslinien zu intelligenten Systemen weisen darauf hin, dass ein solches fortschrittliches Fahrverhalten mit Hilfe von Expertensystemen realisiert werden kann, die in der Lage sind, die aktuellen Fahrzeugzustände zu überwachen, die Straßenreibungsbedingungen kennenzulernen und ihr Verhalten in Abhängigkeit von der ermittelten Situation anzupassen. Solche Anpassungsfähigkeiten werden häufig von professionellen Motorsportfahrern gezeigt, die ihr Fahrverhalten in Abhängigkeit von der Straßengeometrie oder den Reifenreibungsmerkmalen abstimmen. Auf dieser Grundlage werden Expertensysteme mit fortschrittlichen Fahrfunktionen vorgeschlagen, die auf den Techniken hochqualifizierter Fahrer basieren (z. B. hohe Schlupfregelung), um den Betriebsbereich autonomer Fahrzeuge zu erweitern und eine Automatisierung auf hohem Niveau zu erreichen (z. B. Verbesserung der Manövrierfähigkeit auf niedrigem Niveau) -haftende Oberflächen). Um diese Expertensysteme zu konzipieren, werden zwei große Forschungsthemen in dieser Dissertation ausführlich behandelt: Fahrdynamik-virtuelle Wahrnehmung und fortschrittliche Bewegungssteuerung. In Bezug auf erstere wird eine umfassende Forschung durchgeführt, um virtuelle Sensoren vorzuschlagen, die in der Lage sind, die Bewegungszustände der Fahrzeugebenen abzuschätzen und die Straßenreibungseigenschaften aus leicht verfügbaren Messungen kennenzulernen. In Bezug auf die Bewegungssteuerung werden Systeme zur Nachahmung fortgeschrittener Fahrfähigkeiten und zum Erzielen einer robusten Wegfolgefähigkeit angestrebt. Eine optimale koordinierte Wirkung verschiedener Fahrgestellsubsysteme (z. B. Lenkung und individuelle Drehmomentsteuerung) wird durch die Annahme eines zentralisierten, mehrfach betätigten Systemrahmens angestrebt. Die in dieser Arbeit entwickelten virtuellen Sensoren wurden experimentell mit dem Vehicle-Based Objective Tyre Testing (VBOTT) - Prüfstand von JAGUAR LAND ROVER und den fortschrittlichen Bewegungssteuerungsfunktionen mit dem mehrfach betätigten Bodenfahrzeug "DevBot" von ARRIVAL und ROBORACE validiert.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040620
Agliullin, Timur; Ivanov, Valentin; Kaddari, Mohamed Salim; Ricciardi, Vincenzo; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus
Sliding mode methods in electric vehicle stability control. - In: 2019 IEEE ICCVE, (2019), insges. 6 S.

https://doi.org/10.1109/ICCVE45908.2019.8965171
Armengaud, Eric; Hegazy, Omar; Brandstätter, Bernhard; Ivanov, Valentin; Tatschl, Reinhard; De Gennaro, Michele; Sorniotti, Aldo; Van Mierlo, Joeri; Schernus, Christof
European innovation for next generation electrified vehicles and components. - In: 2019 IEEE ICCVE, (2019), insges. 6 S.

https://doi.org/10.1109/ICCVE45908.2019.8964843
Miyahara, Kota; Fujimoto, Hiroshi; Hori, Yoichi; Ivanov, Valentin
Performance benchmark of yaw rate controllers by active front steering : comparative analysis of model predictive control, linear quadratic integral control and yaw moment observer. - In: IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (2019), S. 473-478

https://doi.org/10.1109/IECON.2019.8927733
Savitski, Dzmitry;
Robust control of brake systems with decoupled architecture. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (ix, 143 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Moderne Bremssysteme tendieren zur entkoppelten Konstruktion mit involvierten elektrischen und/oder elektrohydraulischen Aktuatoren. In der vorliegenden Arbeit ist die entsprechende Bremsregelungsarchitektur für die elektrischen und automatisierten Fahrzeuge vorgeschlagen, die beinhaltet Funktionen zur (i) primären Bremsung, (ii) gemischten Bremsung und (iii) Radschlupfregelung. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist auf die Robustheit der kontinuierlichen Radschlupfregelung während einer Notbremsung bei hoher und niedriger Fahrbahnreibung gelegt. Als die Lösung sind mehrere Regelungsstrategien entwickelt und experimentell validiert. Die Ergebnisse für drei Fahrzeugprototypen mit individuellen Board- und Radnabemotoren und einem elektrohydraulischen Brake-by-Wire System demonstrieren wesentliche Verbesserung der Bremsleistung und Fahrqualität im Vergleich zu den konventionellen Strategien der Radschlupfregelung.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040266
Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Bernad, Carlos; Dhaens, Miguel; Dutré, Mathieu; Gramstat, Sebastian; Magnin, Pacôme; Schreiber, Viktor; Skrt, Urška; Van Kelecom, Nick
Connected and shared X-in-the-loop technologies for electric vehicle design. - In: World electric vehicle journal, ISSN 2032-6653, Volume 10 (2019), issue 4, 83, 13 Seiten

https://doi.org/10.3390/wevj10040083
Vodovozov, Valerij; Aksjonov, Andrei; Ricciardi, Vincenzo; Raud, Zoja
Fuzzy control of energy recovery in electric vehicles with hybrid energy storage. - In: 7th International Conference on Clean Electrical Power: Renewable Energy Resources Impact, (2019), S. 345-350

https://doi.org/10.1109/ICCEP.2019.8890103
Mikelsons, Lars; Schreiber, Viktor; Blochwitz, Torsten; Baumann, Michael; Beringer, Steffen; Nagarajan, Natarajan; Fu, Desheng; König, Christian; Haid, Timo; Ewald, Stefan
Advanced Co-Simulation Open System Architecture : ACOSAR-Abschlussbericht : gemeinsamer Abschlussbericht : Förderzeitraum: 01.09.2015-31.08.2018. - Renningen : Robert Bosch GmbH. - 1 Online-Ressource (64 Seiten, 2,54 MB)Förderkennzeichen BMBF 01IS15033A-J

https://doi.org/10.2314/KXP:168108287X
Höpping, Kristian;
Ein Beitrag zur Potenzialanalyse von reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystemen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XXX, 253, A-60 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 11)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Bei der Wahl des optimalen Reifenfülldrucks besteht ein sehr großes Spannungsfeld zwischen sich gegenüberstehenden Komfort-, Sicherheits- und Umweltanforderungen. Eine intelligent geregelte Reifenfülldruckregelanlage (RDRA), die den Reifeninnendruck hochdynamisch und radselektiv in Abhängigkeit des Fahrzeug- und Fahrbahnzustands adaptiert, verspricht ein großes Potenzial zur Minimierung der Zielkonflikte. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird eine Methodik zur Realisierung und Bewertung der Leistungsfähigkeit eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems erarbeitet. Die Entwicklung eines Reifenmessanhängers sowie eines Corner-Modul-Prüfstands als mobile bzw. stationäre Prüfeinrichtung zur Charakterisierung von Reifeneigenschaften unter Real- bzw. Laborbedingungen sowie die Erarbeitung einer Mess- und Auswertemethode erlauben die Untersuchung des Kraftschlussverhaltens von Reifen. Neben der Bewertung verschiedener Einflussgrößen quantifizieren die analysierten Messergebnisse erstmals den Einfluss großer Reifenfülldruckvariationen auf das Umfangskraftverhalten von Pkw-Reifen. Da die Reifencharakteristiken, die im Labor auf Prüfstandstrommeln sowie auf realer Asphaltfahrbahn erfasst wurden, teilweise voneinander abweichen, wird eine Umrechnungsmethode erarbeitet, die den Fahrbahnkrümmungseinfluss berücksichtigt. Das Verfahren erlaubt es, Umfangskraftbeiwert-Schlupf-Kennlinien anhand von Reifenlatschmessungen zu skalieren. Schließlich wird die allgemeingültige Anwendbarkeit des Umrechnungsverfahrens sowie der Einfluss der Fahrbahnbeschaffenheit auf das bestimmte Kraftschlussverhalten diskutiert. Der Reifen ist das einzige Bindeglied zwischen dem Kraftfahrzeug und der Fahrbahn. Für numerische Analysen ist die Wahl geeigneter Reifenmodelle sowie die Gewährleistung geringer Approximationsfehler daher unabdingbar. Zur Abbildung des Reifenverhaltens werden die für Fahrdynamiksimulationen besonders relevanten Magic Formula-, HSRI- und Deur-Reifenmodelle für große Reifenfülldruckvariationen erweitert. Eine entwickelte Parametrisierungsmethode erlaubt es, die Koeffizienten der Modelle anhand der Messdaten zu identifizieren. Mit den im Rahmen der hier vorliegenden Forschungsarbeit eingeführten Modellerweiterungen wird erstmals die Möglichkeit geschaffen, mit den genannten Reifensimulationsmodellen große Reifenfülldruckvariationen zu berücksichtigen. Ein entwickeltes Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell zur numerischen Berechnung des Fahrdynamikverhaltens von Kraftfahrzeugen erlaubt, neben der Implementierung der erweiterten Reifenmodellgleichungen, die Integration eines parametrisierten Radschlupfregelsystems sowie einer erarbeiteten Reifenfülldruckregelanlage als MIL-Modelle. Der interdisziplinäre und ganzheitliche Simulationsansatz bietet erstmals die Möglichkeit, den Einfluss einer radselektiven, hochdynamischen Reifenfülldruckadaption auf die Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen zu bewerten. Der Einfluss verschiedener Parametervariationen sowie die Analyse unterschiedlicher Regelphilosophien auf das im Fokus der Forschung stehende Bremswegverkürzungspotenzial wird dargestellt. Die Resultate erlauben die Schlussfolgerung, dass mithilfe einer gezielten Reifenfülldruckadaption der Bremsweg signifikant verringert werden kann. Schließlich werden die Komponenten einer Reifenfülldruckverstellanlage ausgelegt und, zusammen mit einer entwickelten Regelstrategie, in einem Demonstratorfahrzeug implementiert. Damit wird erstmals eine hochdynamische Reifenfülldruckregelanlage in einem Versuchsfahrzeug realisiert und die Möglichkeit geschaffen, das Potenzial einer intelligent geregelten, hochdynamischen Reifenfülldruckregelanlage als Fahrerassistenzsystem experimentell zu bewerten. Durch umfangreiche Fahrversuche auf einem Testgelände wird das Gesamtfahrzeug-Co-Simulationsmodell validiert. Ein Vergleich numerisch berechneter und experimentell analysierter Bremsweguntersuchungen erlaubt es, die Leistungsfähigkeit der erweiterten Reifenmodelle zur Simulation des Bremswegverkürzungspotenzials durch eine Reifeninnendruckadaption zu bewerten. Nicht zuletzt durch die Analyse des Kraftübertragungsverhaltens im Reifen-Fahrbahn-Kontakt mithilfe eines Radkraftsensors wird das Wirkprinzip eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems nachgewiesen. Mit der vorliegenden Forschungsarbeit wird ein Beitrag zur simulativen und experimentellen Bewertung des Potenzials, insbesondere zur Bremswegverkürzung, eines reifenfülldruckbasierten Fahrerassistenzsystems geleistet.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000296
Mamakos, Athanasios; Arndt, Michael; Hesse, David; Augsburg, Klaus
Physical characterization of brake-wear particles in a PM10 dilution tunnel. - In: Atmosphere, ISSN 2073-4433, Bd. 10 (2019), 11, 639, insges. 19 S.

A dilution tunnel was designed for the characterization of brake-wear particle emissions up to 10 [my]m on a brake dyno. The particulate matter emission levels from a single front brake were found to be 4.5 mg/km (1.5 mg/km being smaller than 2.5 [my]m) over a novel real-world brake cycle, for a commercial Economic Commission for Europe (ECE) pad. Particle Number (PN) emissions as defined in exhaust regulations were in the order of 1.5 to 6 × 10^9 particles per km per brake (#/km/brake). Concentration levels could exceed the linearity range of full-flow Condensation Particle Counters (CPCs) over specific braking events, but remained at background levels for 60% of the cycle. Similar concentrations measured with condensation and optical counters suggesting that the majority of emitted particles were larger the 300 nm. Application of higher braking pressures resulted in elevated PN emissions and the systematic formation of nano-sized particles that were thermally stable at 350 &ring;C. Volatile particles were observed only during successive harsh braking events leading to elevated temperatures. The onset depended on the type of brakes and their prehistory, but always at relatively high disc temperatures (280 to 490 &ring;C).



https://doi.org/10.3390/atmos10110639
Hesse, David; Augsburg, Klaus
Real driving emissions measurement of brake dust particles. - In: SAE Mobilus, (2019), SAE technical paper 2019-01-2138, Seite 1-13

The measurement of brake dust particles is a complex challenge owing to its open system configuration; indeed, the emitted particles are directly spread into the environment. Measurements on the inertia brake dyno feature controllable and reproducible environmental and operational parameters. Although Real Driving Emission (RDE) measurements enable the detection of brake dust particles emitted in real driving conditions (i.e. traffic condition, driving style, air humidity, vehicle components' wear and ageing, etc.), they are complex and not reproducible due to external, continuously changing parameters (e.g., flow conditions, changing traffic conditions, particulate matter from other sources). The motivation lies in developing a real driving emission sampling system for brake particle emissions, which meets the quality requirements of the measurements, as well as the prevention of particle losses and contamination, thereby supplementing and reviewing laboratory-based procedures. On the basis of knowledge from the computational fluid dynamics and experimental investigations, an advantageous concept of a sampling system for mobile application is presented. The chosen methodological approach shows that the transport efficiency and the uniformity of the number concentration depend on the design, the associated flow conditions and process parameters. In addition, the Particle injection and particle spreading behaviour, influence of disc ventilation and the variable particle properties over the cycle are to be implemented into the evaluation. As a result, an optimized design of a sampling system for mobile applications is derived. Furthermore, the results express the influence of different test environments, test cycles and test setups. The experimental study shows fundamental differences and similarities between laboratory and real-road test environments.



https://doi.org/10.4271/2019-01-2138
Schiele, Martin; Augsburg, Klaus
Datenbasierte Simulationsumgebung für das Training autonomer, maschineller Regelungssysteme. - In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage, (2019), S. 300-309

https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/13829
Augsburg, Klaus; Hesse, David; Hamatschek, Christopher
Außermotorische Feinstaubemissionen an Kraftfahrzeugen - Stand und Entwicklungstendenzen. - In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage, (2019), S. 113-125

Um die Verzögerung von modernen Kraftfahrzeugen gewährleisten zu können, kommen üblicherweise Reibungsbremsen zur Anwendung. Dabei kommt es aufgrund tribologischer Mechanismen zu einem Verschleiß von Scheibe und Belag, was zur Emission eines partikelförmigen Bremsstaubes führt. Die emittierten Verschleißpartikel sind den Größenordnungen des Feinstaubs zuzuordnen, gelangen nahezu ungehindert in die Umwelt und stellen ein gesundheitliches Gefährdungspotential für den Menschen dar. Für die wissenschaftliche Untersuchung sind effiziente Probenahmesysteme erforderlich, welche eine qualitativ hochwertige und reproduzierbare Probe bereitstellen. In einem ersten Teil werden Erkenntnisse zum Partikelinjektions- und ausbreiteverhalten innerhalb eines Probenahmesystems für die Erfassung partikelförmiger Bremsenemissionen vorgestellt. In einem zweiten Teil werden Primär- und Sekundärmaßnahmen zur Minimierung des Feinstaubausstoßes vorgestellt und bewertet.



https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/13829
Gubaidullin, Robert R.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Agliullin, Timur A.; Morozov, Oleg G.; Ivanov, Valentin
Application of addressed fiber bragg structures for measuring tire deformation. - In: 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), (2019), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/SYNCHROINFO.2019.8813908
Agliullin, Timur A.; Kurbiev, I. U.; Gubaidullin, Robert R.; Morozov, Oleg G.; Ivanov, Valentin
Load sensing bearings for automotive applications based on addressed fiber bragg structures. - In: 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), (2019), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/SYNCHROINFO.2019.8814178
Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Ivanov, Valentin; Morozov, Oleg G.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.
Tire dynamic monitoring setup based on microwave photonic sensors. - In: Optical Technologies for Telecommunications 2018, (2019), S. 111461J-1-111461J-9

https://doi.org/10.1117/12.2523847
Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Ivanov, Valentin; Morozov, Oleg G.; Sakhabutdinov, Ajdar Zh.
Addressed FBG-structures for tire strain measurement. - In: Optical Technologies for Telecommunications 2018, (2019), S. 111461E-1-111461E-6

https://doi.org/10.1117/12.2523849
Wenzel, Felix; Augsburg, Klaus
Measurement of tire wear particles. - In: EuroBrake 2019, (2019), S. 187-193

Bakhmutov, Sergey; Umnitsyn, Artem; Ivanov, Valentin
Creation of electric vehicle ABS operation algorithm with possibility of hybrid braking based on slip-slope approach at wheels slip determining. - In: International Automobile Scientific Forum (IASF-2018), intelligent transport system technologies and components, (2019), 012034, S. 1-8

https://doi.org/10.1088/1757-899X/534/1/012034
Niedermeyer, Lars;
Filtrationskinetik offener Partikelfilter. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XXXI, 201 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 10)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Das Reinigen eines partikelbeladenen Aerosols mit Hilfe faserbasierter Filter ist eine weit verbreitete Methode. Die der Reinigung zugrunde liegenden Vorgänge sind hochkomplex und in einfachen Modellen mathematisch nicht zu beschreiben. Die numerische Berechnung faserbasierter Filter in ihrer Gesamtheit stellt heutzutage immer noch eine sehr große Hürde dar. Bekannte Ansätze beschränken sich meist auf die ausschnittsweise Beschreibung der Vorgänge in kleinen Teilen des Filters oder betrachten nur einzelne Fasern des Filters. Die ganzheitliche Berechnung der Vorgänge in einem Partikelfilter muss stets unter Berücksichtigung aller, die Abscheidung von Partikeln betreffender Größenskalen erfolgen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der methodischen Entwicklung eines Berechnungsansatzes für die numerische Berechnung der zeitabhängigen Filtration eines Gesamtfilters in einer 3D Simulation. Berücksichtigt werden dabei insbesondere die in verschiedenen Größenskalen ablaufenden Vorgänge der Filtration. Dazu zählen vor allem das Abscheiden von Partikeln an einzelnen Fasern, die Durchströmung des Vlieses, das Durchströmen des Gesamtfilters sowie die zeitabhängige Beladung des Filters. Den Beginn der Arbeit stellt die Entwicklung eines Programms zur Bestimmung der Einzelfasereffektivität durch die Berechnung der Partikeltrajektorien um die Faser für verschiedene Partikeldurchmesser und Anströmgeschwindigkeiten dar. Berücksichtigung in dieser Berechnung finden Abscheidemechanismen wie die Diffusion, die Interzeption und die Impaktion. Das Ergebnis der Berechnungen ist eine Datenbank, die die Einzelfasereffektivität für das Intervall von Partikelgrößen und Anströmgeschindigkeiten über einen gegebenen Faserdurchmesser wiedergibt. Aufbauend auf diesem Ergebnis wird ein 3D CFD Simulationsmodell des Partikelfilters erstellt und zunächst für den stationären Fall das Strömungsfeld und die Abscheideeffektivität berechnet. Strömungsfeld und Abscheideeffektivität werden anhand geeigneter, experimenteller Untersuchungen plausibilisiert. Mit der Kenntnis der stationären Ergebnisse wird die zeitabhängige Beladung des Modells berechnet. Abschließend wird gezeigt, dass die erarbeitete Methodik für beliebige, faserbasierte Filter anwendbar ist.



https://doi.org/10.22032/dbt.38502
Gerlofs-Nijland, Miriam E.; Bokkers, Bas G. H.; Sachse, Hannes; Reijnders, Jos J. E.; Gustafsson, M.; Boere, A. J. F.; Fokkens, Paul F. H.; Leseman, D. L. A. C.; Augsburg, Klaus; Cassee, Flemming R.
Inhalation toxicity profiles of particulate matter: a comparison between brake wear with other sources of emission. - In: Inhalation toxicology, ISSN 1091-7691, Bd. 31 (2019), 3, S. 89-98

https://doi.org/10.1080/08958378.2019.1606365
Ricciardi, Vincenzo; Ivanov, Valentin; Dhaens, Miguel; Vandersmissen, Bert; Geraerts, Marc; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus
Ride blending control for electric vehicles. - In: World electric vehicle journal, ISSN 2032-6653, Volume 10 (2019), issue 2, 36, Seite 1-13

https://doi.org/10.3390/wevj10020036
Aksjonov, Andrei; Ricciardi, Vincenzo; Vodovozov, Valerij; Augsburg, Klaus
Trajectory phase-plane method - based analysis of stability and performance of a fuzzy logic controller for an anti-lock braking system. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2019), S. 602-607

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722831
Acosta, Manuel; Ivanov, Valentin; Malygin, Sergey
On highly-skilled autonomous competition vehicles: an FSM for autonomous rallycross. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2019), S. 556-561

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722840
Schiele, Martin; Augsburg, Klaus
Using a multidimensional input/output neural network-regression for experienced replay suitability on real world test bench data. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), (2019), S. 433-439

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722892
Agliullin, Timur A.; Gubaidullin, Robert R.; Morozov, Oleg G.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Tire strain measurement system based on addressed FBG-structures. - In: 2019 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2019), insges. 5 S.

https://doi.org/10.1109/SOSG.2019.8706815
Gubaidullin, Robert R.; Agliullin, Timur A.; Morozov, Oleg G.; Sahabutdinov, Ajdar Zh.; Ivanov, Valentin
Microwave-photonic sensory tire control system based on FBG. - In: 2019 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, (2019), insges. 6 S.

https://doi.org/10.1109/SOSG.2019.8706790
Bernhart, Tobias;
Methodik zur Konzeption und Auslegung von Radbremsen für PKW mit elektrischem Antriebsstrang. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XVIII, 194 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 9)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Angesichts der steigenden Elektrifizierung des Antriebsstrangs, schärferen gesetzlichen Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich Feinstaubemissionen, sowie der stärkeren Entlastung des Fahrers durch weiterentwickelte, intelligente Assistenzsysteme und automatisiertes Fahren, steht die Automobil- und Zuliefererindustrie vor neuen Herausforderungen. In der vorliegenden Arbeit werden Methoden zur Konzeption und Auslegung von Radbremsen für PKW mit elektrischem Antriebsstrang entwickelt. Durch die Rückgewinnung kinetischer Energie beim Bremsvorgang (Rekuperation) wird die Radbremse thermisch entlastet. Jedoch sind derzeit keine automobilen Serienanwendungen bekannt, bei denen komplett auf die konventionelle Reibbremse verzichtet werden kann. Nach der Definition des Forschungsbedarfs werden, basierend auf der systematischen Evaluierung der Rückwirkungen der Rekuperation auf die thermische Belastung der Radbremsen und der Quantifizierung des Verschleißverhaltens, Empfehlungen zur konstruktiven Ausführung der Radbremsen abgeleitet. Bei der Quantifizierung der thermischen Beanspruchung werden sowohl leistungsorientierte Tests als auch die alpine Passabfahrt und kundennahe Fahr- und Verbrauchszyklen berücksichtigt. Das Verschleißverhalten der Radbremsen wird am Schwungmassenprüfstand und durch eine Feldstudie untersucht. Mit Blick auf die steigenden Vorgaben an die Reduktion des CO2-Ausstoßes und der Feinstaubemissionen ergeben sich neue Sichtweisen bezüglich der Dimensionierung in Richtung Leichtbau durch Downsizing und neuer Auslegungszyklen, nachdem das Kundennutzungsverhalten an den aktuellen Standards der Bremsenentwicklung gespiegelt wurde. Die Entwicklungstrends auf dem Gebiet des elektrischen Antriebsstrangs, die Wirtschaftlichkeit, die gesetzlichen Rahmenbedingungen und die Anforderungen der Märkte werden in die Methodik integriert. Durch die detaillierten Betrachtungen wird ein Beitrag zur energieeffizienten Auslegung eines PKW mit elektrischem Antriebsstrang geleistet und ein Ansatzpunkt zur Vermeidung von Überdimensionierungen am Beispiel der Radbremse aufgezeigt.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000467
Augsburg, Klaus; Hesse, David; Feißel, Toni; Wenzel, Felix
CFD based analysis of particle-air interaction within a sampling device for brake dust emissions. - In: EuroBrake 2018, ISBN 978-0-9572076-5-3, (2018), EB2018-VDT-031, insges. 13 S.

Whereas the regulations for exhaust emissions have been steadily tightened, non-exhaust emissions are currently not subject to any legal restrictions with respect to the permissible particle number and / or particle mass. In addition to a missing statutory limit value, there is neither a standardized test procedure, nor a universal measuring method. Therefore, previously published measurement results have been generated with different setups and test procedures - the measurements exhibit poor reproducibility. The present paper focuses on the particle-air-mixing and particle-deposition. A computational-fluid-dynamics-model (CFD) is used to analyse and visualize particulate behaviour effected by different influencing factors. A first measurement campaign gives an outlook into the validation process of the model.



Ricciardi, Vincenzo; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Estimation of power dissipation in disc brakes and tires for motion control applications in electric vehicles. - In: IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (2018), S. 4531-4536

https://doi.org/10.1109/IECON.2018.8592795
Enmei, Tomoki; Fujimoto, Hiroshi; Ivanov, Valentin
Proposal of lateral force disturbance estimation method for in-wheel-motored electric vehicles. - In: IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, (2018), S. 4552-4557

https://doi.org/10.1109/IECON.2018.8592791
Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Blundell, Michael; De Nijs, Wouter; Desmet, Wim; Ferrara, Antonella; Kanarachos, Stratis; Kiele-Dunsche, Mathias; Klomp, Matthijs; Metzner, Steffen; Naets, Frank; Nedoma, Pavel; Pluymers, Bert; Stolz, Michael; Corrêa Victorino, Alessandro
Development of multi-actuated ground vehicles: educational aspects. - In: IFAC-PapersOnLine, ISSN 2405-8963, Bd. 51 (2018), 9, S. 236-242
Corrigendum enthalten in: Volume 51 (2018), issue 9, page 482

https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.07.039
de-Angelis, Marco; Ricciardi, Vincenzo; Dalmau, Eugenia
Uncertainty estimation of road-dust emissions via interval statistics. - In: Journal of physics, ISSN 1742-6596, Bd. 1065 (2018), 21, 212023, insges. 5 S.

https://doi.org/10.1088/1742-6596/1065/21/212023
Kanarachos, Stratis; Savitski, Dzmitry; Lagaros, Nikos; Fitzpatrick, Michael E.
Automotive magnetorheological dampers: modelling and parameter identification using contrast-based fruit fly optimisation. - In: Soft computing, ISSN 1433-7479, Bd. 22 (2018), 24, S. 8131-8149

https://doi.org/10.1007/s00500-017-2757-6
Skrickij, Viktor; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Skačkauskas, Paulius
Investigation of cavitation process in monotube shock absorber. - In: International journal of automotive technology, ISSN 1976-3832, Bd. 19 (2018), 5, S. 801-810

https://doi.org/10.1007/s12239-018-0077-1
Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitrij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Robust continuous wheel slip control with reference adaptation: application to the brake system with decoupled architecture. - In: IEEE transactions on industrial informatics, ISSN 1941-0050, Bd. 14 (2018), 9, S. 4212-4223

Modern and coming generations of electric and automated vehicles are characterized by higher requirements to robust and fault-tolerant operation of chassis systems independently from driving situations and road conditions. In this regard, this paper introduces an adaptive continuous wheel slip control (WSC) developed for the sport utility vehicle equipped with a high-dynamic decoupled electrohydraulic brake system. The system architecture, mathematical formulation of the WSC and state estimator as well as the experimental WSC validation is described in this paper. The focus is given on three continuous WSC strategies based on proportional integral (PI), sliding-mode PI and integral-sliding-mode control techniques. The proposed WSC also includes the state and parameter estimator for the adaptation of the reference wheel slip depending on current road conditions and using the standard on-board vehicle sensors and extremum-seeking algorithm. Adaptability and robustness of all WSC configurations were confirmed by the road experiments performed on low- and high- [my]surfaces with mandatory condition of the same controls adjustments for all test cases. Tests show an enhancement of the vehicle safety and ride quality, compared to the vehicle with the rule-based WSC control.



https://doi.org/10.1109/TII.2018.2817588
Gierth, Paul; Rebenklau, Lars; Niedermeyer, Lars; Bachmann, Eric; Augsburg, Klaus
Entwicklung von miniaturisierten Dickschicht-Thermoelement-Arrays für automobile und industrielle Anwendungen. - In: Sensoren und Messsysteme, (2018), S. 263-268

Aksjonov, Andrei; Vodovozov, Valery; Augsburg, Klaus; Petlenkov, Eduard
Design of regenerative anti-lock braking system controller for 4 in-wheel-motor drive electric vehicle with road surface estimation. - In: International journal of automotive technology, ISSN 1976-3832, Bd. 19 (2018), 4, S. 727-742

https://doi.org/10.1007/s12239-018-0070-8
Noack, Matti; Botha, Theunis; Hamersma, Herman A.; Ivanov, Valentin; Reger, Johann; Els, Schalk
Road profile estimation with modulation function based sensor fusion and series expansion for input reconstruction. - In: Proceedings 2018 IEEE 15th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), ISBN 978-1-5386-1946-9, (2018), S. 547-552

https://doi.org/10.1109/AMC.2019.8371152
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian
Extending the Magic Formula tire model for large inflation pressure changes by using measurement data from a Corner Module Test Rig. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 11 (2018), 2, S. 103-118

Since the tire inflation pressure has a significant influence on safety, comfort and environmental behavior of a vehicle, the choice of the optimal inflation pressure is always a conflict of aims. The development of a highly dynamic Tire Pressure Control System (TPCS) can reduce the conflict of minimal rolling resistance and maximal traction. To study the influence of the tire inflation pressure on longitudinal tire characteristics under laboratory conditions, an experimental sensitivity analysis is performed using a multivalent usable Corner Module Test Rig (CMTR) developed by the Automotive Engineering Group at Technische Universität Ilmenau. The test rig is designed to analyze suspension system and tire characteristics on a roller of the recently installed 4 chassis roller dynamometer. Camber angle, toe angle and wheel load can be adjusted continuously. In addition, it is possible to control the temperature of the test environment between -20 &ring;C and +45 &ring;C. The results of the experimental study that covers a wide range of different wheel loads and inflation pressures for three different tire variations show a significant influence of the inflation pressure on longitudinal tire characteristics as slip stiffness or maximum traction force. To simulate the influence of a TCPS on vehicle dynamics with a numerical simulation tool, it is essential to describe the influence of the inflation pressure on tire characteristics correctly with a tire model. Consequently, the well-known semi-empirical Magic Formula tire model adapted from Pacejka is extended for large inflation pressure changes. The parameters of the tire model are identified with a method of least squares which is implemented in an automatic MATLAB analysis tool. A comparison of the standard and respectively the enhanced tire model show an obvious improvement of the model accuracy.



https://doi.org/10.4271/06-11-02-0009
Thiel, Markus; Werner, Ronny; Brück, Rolf; Kröger, Sylvie; Zaldua-Moreno, Naroa; Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger; Hirth, Peter; Hu, Bin; Schorn, Christian
Katalysatorträgerdesigns für die Abgasnachbehandlung zur Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte. - In: Der Verbrennungsmotor - ein Antrieb mit Vergangenheit und Zukunft, (2018), S. 409-446
Seite 410-431: Der Vollkatalysator vor dem Turbolader - effektive Abgasnachbehandlung vs. Fahrdynamik / Dr.-Ing. Markus Thiel, Dr.-Ing. Ronny Werner, Rolf Brück, Sylvie Kröger, Naroa Zaldua-Moreno, Prof. Dr.-Ing. Klaus Augsburg, Rüdiger Horn

https://doi.org/10.1007/978-3-658-19291-4_21
Bakhmutov, Sergey V.; Ivanov, Valentin G.; Karpukhin, Kirill E.; Umnitsyn, Artem A.
Creation of operation algorithms for combined operation of anti-lock braking system (ABS) and electric machine included in the combined power plant. - In: International Automobile Scientific Forum (IASF-2017): Intelligent Transport Systems, (2018), S. 012003, insges. 9 S.

https://doi.org/10.1088/1757-899X/315/1/012003
Gierth, Paul; Rebenklau, Lars; Augsburg, Klaus; Bachmann, Eric; Niedermeyer, Lars
Novel thermocouples for automotive applications. - In: Journal of sensors and sensor systems, ISSN 2194-878X, Bd. 7 (2018), 1, S. 43-49

https://doi.org/10.5194/jsss-7-43-2018
Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Noack, Matti; Shyrokau, Barys; Sandu, Corina; Schalk Els, Pieter
Shared and distributed X-in-the-Loop tests for automotive systems: feasibility study. - In: IEEE access, ISSN 2169-3536, Bd. 6 (2018), S. 4017-4026

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2789020
Falkenberger, Stefan;
Optimierung der Berechnung der Schallabstrahlung von Getriebegehäusen : experimentelle und analytische Untersuchungen zur Geräuschentwicklung von Fahrzeug-Schaltgetrieben. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - 1 Online-Ressource (XIV, 116 Seiten). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; Band 8)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Erfassung der dynamischen Schwingungsanregung von Fahrzeuggetrieben, auch im Vergleich mit der Simulation dieser Anregung mit Hilfe eines Mehrkörpersystem-Modells. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Optimierung der Berechnungskette der Schallabstrahlung solcher Getriebe leisten. Nach der Entwicklung eines Messsystems zur Erfassung der dynamischen Lagerkräfte direkt im Kraftfluss zwischen Lageraußenring und Lagersitz des Getriebegehäuses wird ein Konzept für einen Getriebeprüfstand entwickelt. Der Prüfstand wird aufgebaut und in Betrieb genommen. Das untersuchte Getriebegehäuse stammt aus einer aktuellen Serienproduktion. Die Innenteile dieses Getriebes werden komplett neu entwickelt und dabei rigoros vereinfacht. Nun verfügt das Getriebe über eine Stirnradstufe in den beiden Varianten gerad- und schrägverzahnt und vier Lagerstellen. Dieses Vorgehen reduziert so die Komplexität deutlich und lässt ausreichend Raum für den Einbau des entwickelten Lagerkraft-Messsystems. Um Schallleistungsmessungen des verbauten Getriebes durchzuführen, wird die Prüfumgebung in einen Hallraum mit schallharten Wänden nach DIN EN ISO 3740 umgewandelt. Nach der Plausibilisierung der aufgezeichneten Messwerte werden die Wiederholbarkeit überprüft und ein Einlaufszenario für den Getriebeprüfstand festgelegt. Anschließend folgen die Untersuchungen der Schwingungsanregung des Getriebegehäuses im gesamten definierten Betriebsbereich bei drei unterschiedlichen Schmierstofftemperaturen und mit der gerad- und der schrägverzahnten Antriebseinheit. Die Einflüsse unterschiedlicher Viskositäten des Schmierstoffes auf die dynamischen Lagerkräfte und auf die Geräuschentwicklung werden frequenzspezifisch untersucht und bewertet. Nach Abschluss der Validierung der dynamischen Schwingungsanregung des Getriebegehäuses mit Hilfe des erwähnten Mehrkörper-Simulationsmodells werden Schallabstrahlungsberechnungen durchgeführt. Erstmalig werden dabei die validierten dynamischen Lagerkräfte mit in die Berechnungen eingebunden. Als Abschluss werden die simulierten Schallleistungen mit den experimentell erfassten im Frequenzbereich verglichen und bewertet. Insgesamt zeigen die experimentellen und rechnerischen Ergebnisse bei allen Arbeitsschritten eine gute bis hervorragende Übereinstimmung. Damit leistet die vorliegende Arbeit einen signifikanten Beitrag zur Validierung der Schwingungsanregungen und schafft neue Möglichkeiten, Lagerkräfte im Kraftfluss experimentell und simulativ zu ermitteln und in die Berechnungskette der Schallabstrahlung einzubinden.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000544
Augsburg, Klaus; Hauschild, Peter; Beierlieb, Christian
Basic investigations for the evaluation of the creep groan phenomenon. - In: EuroBrake 2017 proceedings, (2017), EB2017-FBR-017, insges. 14 S.

Augsburg, Klaus; Hesse, David; Wenzel, Felix; Eichner, Georg
Measuring and characterization of brake dust particles. - In: EuroBrake 2017 proceedings, (2017), EB2017-VDT-040, insges. 15 S.

The measurement of brake dust particles is a complex challenge owing to the open emission system, where the particles are spread into the environment. The aim of the measurement is to compare the wheel brake with other particle emitters, especially the exhaust of combustion engines. Therefore, the emissions generated by different friction materials are measured along standard cycles (NEDC, WLTC) with a special evacuation chamber. In addition, influence factors on particle flow and resulting particle measurement are presented and compared. Additional advanced research topics in connection with brake particles are the chemical composition of different particle size classes and the run-in behavior (Bedding).



Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
A novel approach for the estimation of the brake friction coefficient for environmental and safety control applications. - In: EuroBrake 2017 proceedings, (2017), EB2017-FBR-007, insges. 10 S.

Heyden, Cornelius; vonNeumann, Jens; Eißler, Werner
Mean value engine model for early stage design of powertrains with turbocharged SI engines. - In: International journal of powertrains, ISSN 1742-4275, Bd. 6 (2017), 4, S. 323-351

https://doi.org/10.1504/IJPT.2017.088483
Bamberg, Stephan; Schnitzer, Jakob; Weber, Manuel; Rusche, Stefan; Eißler, Werner
CFD studies on the surge detection of a radial compressor flow by analyzing the unsteady secondary flow field. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics, ISSN 1617-7061, Bd. 17 (2017), 1, S. 635-636

https://doi.org/10.1002/pamm.201710287
Heidrich, Lukas;
Beitrag zur methodischen Entwicklung von Fahrwerksystemen für elektrische Radnabenmaschinen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (VII, 198 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Elektrische Antriebe eröffnen weitreichende Potentiale zur Steigerung von Fahrsicherheit, Energieeffizienz und Agilität, zur Umsetzung neuer Gesamtfahrzeugkonzepte und Nutzermehrwertfunktionen. Die damit einhergehenden Entwicklungsansätze sind jedoch nicht zwangsläufig allein auf den Antriebsstrang beschränkt, sondern müssen als globale Entwicklungsaufgabe auch um andere Fahrzeugsysteme erweitert werden. Einen möglichen Lösungsansatz für die starke funktionale Integration von elektrischem Antriebsstrang und Fahrwerk stellen sogenannte aktive Corner-Module dar, welche durch die Nutzung elektrischer Radnabenantriebe entstehen. Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur methodischen Systemkonfiguration, Auslegung und Bewertung von Fahrwerksystemen für elektrische Radnabenmaschinen dar. Um dies zu erreichen, sollen verschiedene domänenspezifische Simulationsmodelle genutzt und global in einem interdisziplinären Auslegungsansatz zusammengeführt werden. Ziel ist ein Expertensystem, welches auf einer modularen Struktur beruht und insbesondere in frühen Entwicklungsphasen aktiver Corner-Module belastbare Aussagen zu Bauraumkonzept und funktionalen Eigenschaften liefert. Besonderer Schwerpunkt bildet dabei die Entwicklung und experimentelle Erprobung eines Radbremsmoduls, welches speziell für den Einsatz in aktiven Corner-Modulen unter starken Bauraumlimitationen in der Felge geeignet ist. Gegenüber konventionellen Lösungen zeichnet sich die entstandene Doppelbrücke-Perimeterbremse darüber hinaus durch funktionale Vorteile und konsequenten Leichtbau aus.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000594
Heyden, Cornelius; von
Modellierung und Auslegung von Antriebssträngen mit abgasturboaufgeladenen Ottomotoren. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (X, 133 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Bei der Auslegung von Antriebssträngen mit abgasturboaufgeladenen Ottomotoren ist das transiente Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors von besonderem Interesse. Ein wesentlicher Grund ist die thermodynamische Kopplung von Verbrennungsmotor und Abgasturbolader. Diese hindert den Verbrennungsmotor, einer spontanen Lastanforderung zu folgen und hat bedeutenden Einfluss auf das transiente Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs. Die Simulation des Verbrennungsmotors zusammen mit dem Fahrzeug ermöglicht die Auswertung signifikanter Auslegungsparameter. Aufgrund ihrer hohen Komplexität und langen Rechenzeit genügen zyklusaufgelöste Motorprozess-Simulationen nicht den Anforderungen, die an die Antriebsauslegung in der Vorentwicklung gestellt werden. Darum wird in dieser Arbeit ein Mittelwertmodell zur Auslegung von Antriebssträngen mit abgasturboaufgeladenen Ottomotoren entwickelt. Im Mittelwertmodell wird die Arbeitsprozessrechnung durch einen Datensatz ersetzt und der Ladungswechsel durch nulldimensionale (konzentrierte) Volumina modelliert. Nachdem die Größe des Turboladers entscheidenden Einfluss auf den transienten Motorprozess ausübt, wird die Wechselwirkung zwischen Abgasturbolader und Verbrennungsmotor untersucht. Um mit einem einzigen Datensatz unterschiedliche Turboladergrößen zu erfassen, wird bei der Vorausberechnung des Datensatzes die Turbine durch eine skalierbare Abgasdrossel ersetzt. Für die Skalierung wird eine Korrelation zwischen Turbinengröße und dem Durchmesser der Abgasdrossel vorgestellt. Zwei neue Gleichungen für Turbinenfaktoren werden hergeleitet, um den Linearisierungsfehler in der Mittelwert-Turbine zu kompensieren. Die neu eingeführten Turbinenfaktoren befähigen das Mittelwertmodell zur Vorausberechnung des transienten Betriebsverhaltens. Das Modell wird erfolgreich mit Messdaten aus transienten Fahrmanövern abgeglichen und es werden Anwendungsbeispiele, u. a. mit einem hybridisierten Antriebsstrang gezeigt. Das entwickelte Mittelwertmodell verkürzt die Rechenzeit gegenüber einem zyklusaufgelösten Verbrennungsmotormodell um den Faktor 30-40 und eignet sich insbesondere für Auslegungsrechnungen, in denen Parameter wie Achsübersetzung oder Turboladergröße systematisch variiert werden.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000483
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian
Vergleich des Reifenfülldruckeinflusses auf Reifenkennlinienmessungen unter Labor- und Realbedingungen. - In: 16. Internationale VDI-Tagung Reifen-Fahrwerk-Fahrbahn 2017, (2017), S. 233-256

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Ruderman, Michael; Schiffer, Johannes
Interdisciplinary design methodology for systems of mechatronic systems : focus on highly dynamic environmental applications. - In: Proceedings IECON 2017 - 43nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, ISBN 978-1-5386-1127-2, (2017), S. 4062-4067

https://doi.org/10.1109/IECON.2017.8216696
Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Individual wheel slip control using decoupled electro-hydraulic brake system. - In: Proceedings IECON 2017 - 43nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, ISBN 978-1-5386-1127-2, (2017), S. 4055-4061

https://doi.org/10.1109/IECON.2017.8216695
Ricciardi, Vincenzo; Acosta, Manuel; Augsburg, Klaus; Kanarachos, Stratis; Ivanov, Valentin
Robust brake linings friction coefficient estimation for enhancement of ehb control. - In: ICAT 2017, ISBN 978-1-5386-3337-3, (2017), insges. 7 S.

https://doi.org/10.1109/ICAT.2017.8171600
Ivanov, Valentin;
Advanced automotive active safety systems : focus on integrated chassis control for conventional and electric vehicles with identification of road conditions. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (155 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2017

Die vorliegende Arbeit fasst die aktuellen Entwicklungen von den aktiven Fahrsicherheitssystemen zusammen und stellt eine Reihe neuer wissenschaftlicher Ergebnisse vor, die aus Forschungsaktivitäten des Autors in Kooperation mit den internationalen akademischen und industriellen Partnern entstanden sind. In Kapitel 1 werden die grundlegenden Themen der Fahrzeugdynamik vorgestellt, bei denen es um die aktive Fahrsicherheit geht. Insbesondere werden (i) die Wechselwirkung des rollenden Reifens mit der Fahrbahnoberfläche sowie (ii) die Fahrzeugdynamik in Längs- und Querrichtung betrachtet. Außerdem gibt Kapitel 1 einen Überblick über die Funktionalität der Fahrsicherheitssysteme mit Bezug auf ihre Steuerungsarchitektur. Der Inhalt adressiert sequentiell die Brems-, Antriebs- und Stabilitätsregelungssysteme. Kapitel 2 beschäftigt sich mit Methoden und Verfahren zur Definition von Reifen-Fahrbahn-Interaktionsparametern als wichtigste Informationen für Algorithmen aktiver Fahrsicherheitssysteme. Es wird explizit die Indentifizierung der Reifen-Fahrbahn-Reibung betrachtet. Kapitel 3 gibt die Perspektive für die Verbesserung der aktiven Fahrsicherheit durch die Implementierung der integrierten Fahrdynamikregelung. Besonderes Augenmerk wird auf die neuen Varianten der Systemarchitektur mit aktiven Fahrwerkssystemen gelegt. Kapitel 4 beschreibt aktive Fahrsicherheitssysteme für Elektrofahrzeuge. Sowohl Stand der Technik als auch innovative Lösungen werden vorgestellt.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000475
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Büchner, Florian
Extending the HSRI tyre model for large inflation pressure changes. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 20 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-085:6
Pfeffer, Kathleen; Eißler, Werner
Experimental investigation of an efficient method for measuring turbocharger maps. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 11 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-107:8
Ricciardi, Vincenzo; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Estimation of brake friction coefficient for blending function of base braking control. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 10 (2017), 3, S. 774-785

https://doi.org/10.4271/2017-01-2520
Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitrij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Sliding mode approach in semi-active suspension control. - In: Sliding mode control of vehicle dynamics, (2017), S. 191-228

Regolin, Enrico; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Ferrara, Antonella
Lateral vehicle dynamics control via sliding modes generation. - In: Sliding mode control of vehicle dynamics, (2017), S. 121-158

Ricciardi, Vincenzo; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Schreiber, Viktor; Ivanov, Valentin
Survey on modelling and techniques for friction estimation in automotive brakes. - In: Applied Sciences, ISSN 2076-3417, Bd. 7 (2017), 9, 873, S. 1-23

http://dx.doi.org/10.3390/app7090873
Gierth, Paul; Rebenklau, Lars; Augsburg, Klaus; Bachman, Eric; Niedermeyer, Lars
Novel thermocouples for temperature measurement in automotive applications. - In: AMA conferences 2017, ISBN 978-3-9816876-4-4, (2017), S. 456-459

Stegmann, Philippe;
Ein Ansatz zur Charakterisierung der Robustheit von Scheibenbremssystemen hinsichtlich Bremsenquietschens
1. Auflage. - Göttingen : Cuvillier Verlag, 2017. - xv, 111 Seiten. - (Audi-Dissertationsreihe ; Band 121)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

ISBN 3-7369-9554-7

In der heutigen Entwicklung von Radbremsen ist einer der Schwerpunkte die Reduzierung von Bremsgeräuschen. Gleichzeitig gibt es einen wachsenden Bedarf für neue und effizientere Methoden zur Bewertung der Robustheit von Radbremsen, um letztendlich den Entwicklungsaufwand zu reduzieren. Im Hinblick auf diese Herausforderungen beschreibt diese Arbeit eine Methodik, die auf der experimentellen Ermittlung der modalen Eigenschaften basiert, um die Robustheit des Schwingungsverhaltens von Scheibenbremssystemen zu bewerten. Zunächst wird ein vereinfachtes Modell eines nichtlinearen reiberregten Systems verwendet, um die Parameterabhängigkeit der modalen Eigenschaften und die Interaktion der Schwingungsmoden zu charakterisieren. Darüber hinaus wird gezeigt, wie die Übertragungsfunktionen im Frequenzbereich zur Untersuchung der Robustheit verwendet werden können. Gleichzeitig werden aus den Modellbetrachtungen Hypothesen für die experimentelle Untersuchung der Robustheit abgeleitet. Anschließend wird ein experimenteller Ansatz vorgestellt, um die Übertragungsfunktionen eines Bremssystems während des Betriebs zu bestimmen. Zur Bewertung der Systemrobustheit erfolgt die Betrachtung der erzwungenen Schwingungsamplituden und der Resonanzfrequenzen der betrachteten Schwingungsmoden. Zur Bestimmung der Übertragungsfunktionen während des Bremsvorgangs werden neue Konzepte für die selektive Anregung des Systems sowie zur Erfassung der Systemantwort für alle relevanten Schwingungsmoden eingeführt. Die Systemanregung des Systems wird mithilfe eines kraftgesteuerten piezoelektrischen Aktuators realisiert, der in den Bremskolben integriert ist. Um die Systemantwort für alle relevanten Schwingungsmoden zu erfassen, wird ein Verfahren zur optimalen Sensorpositionierung basierend auf einem FE-Modell und numerischen Verfahren genutzt. Die anschließenden experimentellen Untersuchungen wenden die entwickelte Methode zur Bewertung der Robustheit auf ausgesuchte Varianten der Radbremse, die sich in der Sattelkonstruktion und im Material der Bremsbeläge unterscheiden, an. Die ermittelte Robustheit für die verschiedenen Schwingungsmoden jeder Variante wird visualisiert und die Bedeutung für die Entwicklung von Scheibenbremssystemen diskutiert. Die vorgestellte Methode zeigt das Potential der Charakterisierung der Robustheit von Radbremsen, in frühen Entwicklungsphasen den Aufwand für zeit- und kostenintensive Prüfstands- und Fahrzeugtests zu reduzieren.



Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Savitski, Dzmitry; Schreiber, Viktor; Els, Schalk; Dhaens, Miguel
Collaborative engineering of integrated chassis control for ground vehicle : case study of lifelong learning technologies in automotive mechatronics. - In: Proceedings, 2017 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), ISBN 978-1-5090-4538-9, (2017), S. 449-454

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2017.7921149
Wöhner, Philipp;
Brennverfahren zur Umsetzung von Biogas in mittelgroßen Industriemotoren - eine 3D-CFD-Brennverfahrensstudie zur Vorkammer-, Micro-Pilot- und Direktzündung. - Ilmenau, 2017. - XII, 127 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die Verbrennung von Biogas in Industriemotoren stellt bereits ab Zylinderhubräumen von nur 2 Litern eine besondere Herausforderung dar. Auf Grund der vergleichsweise niedrigen laminaren Flammengeschwindigkeit dieses Sondergases, kommt es zu einer langsamen Verbrennung mit entsprechenden Nachteilen im motorischen Wirkungsgrad und den Emissionen. Im Rahmen dieser Arbeit werden drei Brennverfahren betrachtet: die Direktzündung, die Zündverstärkung über gespülte Vorkammer und die Micro-Pilot-Zündung. Mittels 3D-CFD-Verbrennungsberechnungen kann ein ortsaufgelöster und zeitabhängiger Einblick in diese Brennverfahren im Kontext der Biogasverbrennung gegeben werden. Hierfür erfolgte der Aufbau von 0D/1D-Motorprozess- und Ladungswechselmodellen, welche die Randbedingungen zu den 3D-CFD-Simulationen (RANS) lieferten. Die Modelle wurden an Hand von Messungen am Motorprüfstand zu allen drei Brennverfahren validiert. Es standen jeweils Hochdruckindizierungsmessungen über alle sechs Zylinder zur Verfügung. Zur 3D-CFD-Verbrennungsberechnung wird die laminare Flammengeschwindigkeit benötigt. Um dazu für Biogas im Betriebsbereich moderner Vorkammer-Gasmotoren mit belastbaren Werten zu arbeiten, erfolgten reaktionskinetische Berechnungen. Durch ein eigens geschriebenes Script konnte eine hohe Ergebnisgüte, bei gleichzeitig zuverlässiger Konvergenz der Berechnungen, erreicht werden. Die Validierung dieser Berechnungen erfolgte mittels Literaturwerten. Die daraus erzeugte Datenbasis diente als Grundlage, um eine neue Korrelation zur Bestimmung der laminaren Flammengeschwindigkeit abzuleiten und in das 3D-CFD-Tool zu implementieren. Diese Korrelation bildet die Abhängigkeit von Temperatur, Druck, Luftzahl, Kohlenstoffdioxidanteil im Biogas und Restgasanteil in einem sehr weiten Betriebsbereich ab. Auf Grund ihres kompakten Aufbaus, kann sie zukünftig auch problemlos in anderen 3D-CFD-Tools und zur prädiktiven Motorprozessrechnung verwendet werden. Die mittels der neuen Korrelation berechneten 3D-CFD-Ergebnisse wurden an Hand von Motorprüfstandsmessungen validiert. Damit ist ein Ergebnisvergleich der Brennverfahren zueinander legitim. Auf diese Weise wird ein Einblick in die Flammenausbreitung und Stickoxidbildung gegeben, sowie Orte mit hoher Konzentration an unverbranntem Kraftstoff lokalisiert. Zur Untersuchung der drei Brennverfahren bei nur 2 Litern Zylinderhubraum mit Biogas als Sonderkraftstoff steht dadurch eine neue Tiefe an Informationen zur Verfügung. Basierend auf diesen Ergebnissen, wurde ein neuer Vorkammerprototyp gefertigt und am Motorprüfstand mittels Vorkammer-Druckindizierung vermessen. Damit ist es möglich, die Vorhersagefähigkeit der 3D-CFD-Berechnungen zu beurteilen.



Savitski, Dzmitry; Schleinin, Dmitrij; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Jimenez, Emilio; He, Rui; Sandu, Corina; Barber, Phil
Improvement of traction performance and off-road mobility for a vehicle with four individual electric motors: driving over icy road. - In: Journal of terramechanics, ISSN 0022-4898, Bd. 69 (2017), S. 33-43

http://dx.doi.org/10.1016/j.jterra.2016.10.005
Els, Pieter Schalk; Stallmann, M. Joachim; Botha, Theunis R.; Guthrie, A. G.; Wright, K. R. S.; Augsburg, Klaus; Höpping, Kristian; Bernius, V.; Sandu, C.; Jimenez, E.
Comparison of tire footprint measurement techniques. - In: ASME digital collection, (2016), DETC2016-59944, V003T01A027, 9 pages

With all wheeled vehicles, the tire contact patch is the only connection between the vehicle and the road. All the forces, except for aerodynamic forces, that are acting on the vehicle are generated in the tire contact patch. The size, shape and the pressure distribution of the contact patch are important to the performance, ride qualities and handling characteristics of a vehicle. Tire footprint studies are essential in understanding tire force generation and tire wear mechanisms. It is thus important to accurately determine the tire contact patch size and dimensions. This paper discusses various methods for measuring the static tire contact patch dimensions. A set of tests are conducted on various tires and at different inflation pressures. These tests are used to discuss the suitability of the methods depending on the type, size, load and contact surface of the tire. A list of advantages and disadvantages for each method is generated and discussed. The aim of this paper is not to study the tire footprints but to discuss the various testing methods. Insight into the different methods can help to select the suitable method for future tire contact studies.



https://doi.org/10.1115/DETC2016-59944
Höpping, Kristian; Augsburg, Klaus; Hutengs, Kevin; Dherbomez, Gérald; Wang, Bin; Victorino, Alessandro; Charara, Ali
Analysis of the effect of tire inflation pressure on tire road interaction during braking. - In: Road, (2016), S. 739-748

Heidrich, Lukas; Augsburg, Klaus; Stibbe, Thorald; Albrecht, Rico
Method for integration of electric in-wheel motors into chassis systems of modern passenger cars. - In: Creative thinking for future automobiles, (2016), F2016-AVCB-012, insges. 11 S.

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Development of innovative vehicle systems using collaborative training and educational technologies. - In: Creative thinking for future automobiles, (2016), F2016-ETS-001, insges. 11 S.

Kirchner, Stefan; Augsburg, Klaus
An alternative and customised human-machine-interface (HMI) for braking passenger cars. - In: EuroBrake 2016, ISBN 978-0-9572076-4-6, (2016), insges. 10 S.

Augsburg, Klaus; Hauschild, Peter; Gramstat, Sebastian
Fundamental tests of low-frequency noise phenomena especially creep groan, with a simplified test setup. - In: EuroBrake 2016, ISBN 978-0-9572076-4-6, (2016), insges. 16 S.

Schreiber, Viktor; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Schyr, Christian
Advanced braking system control portotyping using networked hardware-in-the-loop technique. - In: EuroBrake 2016, ISBN 978-0-9572076-4-6, (2016), insges. 10 S.

He, Rui; Jimenez, Emilio; Savitski, Dzmitry; Sandu, Corina; Ivanov, Valentin
Investigating the parameterization of Dugoff tire model using experimental tire-ice data. - In: [SAE 2016 Commercial Vehicle Engineering Congress], (2016), Paper 2016-01-8039, insges. 10 S.

Aksjonov, Andrei; Augsburg, Klaus; Vodovozov, Valerij
Design and simulation of the robust ABS and ESP fuzzy logic controller on the complex braking maneuvers. - In: Applied Sciences, ISSN 2076-3417, Bd. 6 (2016), 12, 382, S. 1-18

http://dx.doi.org/10.3390/app6120382
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Shyrokau, Barys; Wragge-Morley, Robert; Pütz, Thomas; Barber, Phil
The new paradigm of an anti-lock braking system for a full electric vehicle: experimental investigation and benchmarking. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-2991, Bd. 230 (2016), 10, S. 1364-1377

http://dx.doi.org/10.1177/0954407015608548
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Schleinin, Dmitrij; Augsburg, Klaus; Pütz, Thomas; Lee, Chih Feng
Advanced control functions of decoupled electro-hydraulic brake system. - In: 2016 IEEE 14th International Workshop on Advanced Motion Control (AMC), ISBN 978-1-4799-8464-0, (2016), S. 310-317

http://dx.doi.org/10.1109/AMC.2016.7496368
Niedermeyer, Lars; Augsburg, Klaus; Wodtke, Axel; Rebenklau, Lars; Grießmann, Horst; Gierth, Paul; Irrgang, Klaus; Lippmann, Lutz; Bechtold, Franz
Entwicklung neuartiger thermoelektrischer Module für automotive und industrielle Anwendungen. - In: Sensoren und Messsysteme 2016, ISBN 978-3-9816876-0-6, (2016), S. 638-644

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Pütz, Thomas; De Smet, Jasper; Theunissen, Johan
Experimental investigations on continuous regenerative anti-lock braking system of full electric vehicle. - In: International journal of automotive technology, ISSN 1976-3832, Bd. 17 (2016), 2, S. 327-338

https://doi.org/10.1007/s12239-016-0033-x
Savitski, Dzmitry; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
Base-brake functions of electric vehicle: disturbance compensation in decoupled brake system. - In: International journal of vehicle design, ISSN 1741-5314, Bd. 70 (2016), 1, S. 69-97

http://dx.doi.org/10.1504/IJVD.2016.073702
Rebenklau, Lars; Irrgang, Klaus; Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus; Bechtold, Franz; Gierth, Paul; Grießmann, Horst; Lippmann, Lutz; Niedermeyer, Lars
Novel thermoelectric temperature sensors. - In: Additional conferences (Device packaging, HiTEC, HiTEN, & CICMT), ISSN 2380-4491, Bd. 2015 (2015), CICMT (Apr.), Seite 000230-000233

https://doi.org/10.4071/CICMT-WP14
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Knauder, Bernhard; Barber, Phil; Zehetner, Josef
Wheel slip control for all-wheel drive electric vehicle. - In: 18th International Conference of the International Society for Terrain Vehicle Systems 2014 (ISTVS 2014), ISBN 978-1-5108-0000-7, (2015), S. 56-63

Wirtz, Michael; Sachse, Hannes; Lienert, Peter; Lugovyy, Dmytro; Augsburg, Klaus
Inertia brake dynamometer dust particle measurement. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 12 S.

Stegmann, Philippe; Kruse, Sebastian; Augsburg, Klaus
Robustness of disc brake systems regarding squeal. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 11 S.

Heidrich, Lukas; Augsburg, Klaus; Albrecht, Rico; Eisele, Christian; Mäurer, Peter; Stibbe, Thorald
Study of operational behaviour and design of perimeter wheel brakes for active corner modules. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 15 S.

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Wragge-Morley, Robert; Pütz, Thomas; Barber, Phil
Design and comparative analysis of anti-lock braking system for full electric sport utility vehicle. - In: EuroBrake 2015, (2015), insges. 9 S.

Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus
Study on appropriate measurement methods and test procedures for assessment of brake-induced emissions. - In: XXXIV. Internationales [My]-Symposium Bremsen-Fachtagung, (2015), S. 134-160

Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus
Untersuchungen zu geeigneten Messmethoden und Prüfverfahren für die Bewertung bremseninduzierter Emissionen. - In: XXXIV. Internationales [My]-Symposium Bremsen-Fachtagung, (2015), S. 1-29

Hoppert, Maik;
Analytische und experimentelle Untersuchungen zum Wirkungsgradverhalten von Achsgetrieben. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2015. - 1 Online-Ressource (X, 128 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015

Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur Wirkungsgradberechnung von Achsgetrieben im Betriebsbereich. Die Optimierung des Achsgetriebes kann bei Fahrzeugen mit längseingebautem Motor bzw. Allradantrieb einen signifikanten Beitrag zur Verbesserung des Wirkungsgrades und damit zur Reduktion der CO2-Emission leisten. Daher besteht der Wunsch den Einfluss der maßgeblichen Parameter auf den Wirkungsgrad bzw. die Verlustleistung bei der Auslegung der Komponenten darzustellen und bewerten zu können. Die Entwicklung entsprechender Methoden ist Gegenstand der Arbeit. Der Fokus liegt hierbei auf dem Einfluss konstruktiver Parameter auf Reibwert und Wirkungsgrad bei der Auslegung der Radsätze. Es wird ein thermo-elasto-hydrodynamisches Mischreibmodell für elliptische Kontakte entwickelt und auf Hypoidradsätze angewandt. Das Verzahnungsverlustmodell wird mit Methoden zur Berechnung der Lager-, Plansch- und Dichtungsverluste zu einem Achsgetriebeverlustmodell erweitert. Der verwendete Prüfstandsaufbau zur Wirkungsgradmessung wird beschrieben und Vergleiche mit experimentellen Ergebnissen werden gezogen. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet die Parameterstudie zum Einfluss makro- und mikrogeometrischer Verzahnungsparameter auf Reibwert und Wirkungsgrad. Anhand der Parametervariation werden qualitative und quantitative Aussagen zum Einfluss der konstruktiven Parameter auf den Wirkungsgrad erarbeitet. Weiterhin wird am Beispiel eines Achsgetriebes aufgezeigt welchen Einfluss die verwendeten Fahrzyklen auf die Zusammensetzung der Verluste besitzen. Die ganzheitliche Betrachtung der Wirkungsgradproblematik schließt mit einer kennfeldbasierten Bewertung von Optimierungsmaßnahmen im Betriebsbereich.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000713
Neugärtner, Jörg; Holstein, Peter; Probst, Christian
Untersuchung der Reibungsbeiträge an Steuerkettentrieben mittels Ultraschallverfahren. - In: Reibung, Schmierung und Verschleiß, (2015), Seite 77/1-77/11

Savitski, Dzmitry; Höpping, Kristian; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Influence of the tire inflation pressure variation on braking efficiency and driving comfort of full electric vehicle with continuous anti-lock braking system. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 8 (2015), 2, S. 460-467

http://dx.doi.org/10.4271/2015-01-0643
Lee, Chih Feng; Savitski, Dzmitry; Manzie, Chris; Ivanov, Valentin
Active brake judder compensation using an electro-hydraulic brake system. - In: SAE International journal of commercial vehicles, ISSN 1946-3928, Bd. 8 (2015), 1, S. 20-26

http://dx.doi.org/10.4271/2015-01-0619
Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Dhaens, Miguel; Els, Schalk; Sandu, Corina
State-of-the-art and future developments in integrated chassis control for ground vehicles. - In: 13th European conference of the ISTVS, (2015), S. 65-77

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; De Smet, Jasper; Theunissen, Johan
Experimental study on continuous ABS operation in pure regenerative mode for full electric vehicle. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 8 (2015), 1, S. 364-369

http://dx.doi.org/10.4271/2015-01-9109
Neugärtner, Jörg; Holstein, Peter; Probst, Christian
Untersuchung der Reibungsbeiträge an Steuerkettentrieben mittels Ultraschallverfahren. - In: Reibungsminimierung im Antriebsstrang, (2015), insges. 14 S.

Rebenklau, Lars; Gierth, Paul; Paproth, Angelika; Irrgang, Klaus; Lippmann, Lutz; Wodtke, Axel; Niedermeyer, Lars; Augsburg, Klaus; Bechtold, Franz
Temperature sensors based on thermoelectric effect. - In: 2015 European Microelectronics Packaging Conference (EMPC), ISBN 978-0-9568086-2-2, (2015), insges. 5 S.

http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7390759
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Orus, Javier; Fortun, Jose Manuel Rodriguez; Sorniotti, Aldo; Gruber, Patrick
All-wheel-drive electric vehicle with on-board motors: experimental validation of the motion control systems. - In: IECON 2015 - Yokohama, ISBN 978-1-4799-1762-4, (2015), S. 001729-001734

http://dx.doi.org/10.1109/IECON.2015.7392351
Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Savitski, Dzmitry; Höpping, Kristian; Ivanov, Valentin
Vehicle motion control with subsystem prioritization. - In: Mechatronics, ISSN 1873-4006, Bd. 30 (2015), S. 297-315

https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2014.11.004
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry
Systematization of integrated motion control of ground vehicles. - In: IEEE access, ISSN 2169-3536, Bd. 3 (2015), S. 2080-2099

https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2496108
Augsburg, Klaus; Vehmann, Heinz-Dieter
Das Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik. - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte, ISSN 2198-6746, Bd. 18 (2015), S. 253-259

Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Shyrokau, Barys
A survey of traction control and antilock braking systems of full electric vehicles with individually controlled electric motors. - In: IEEE transactions on vehicular technology, ISSN 1939-9359, Bd. 64 (2015), 9, S. 3878-3896

https://doi.org/10.1109/TVT.2014.2361860
Stegmann, Philippe; Kruse, Sebastian; Augsburg, Klaus
Robustness of disc brake systems regarding squeal. - In: Topics in modal analysis, ISBN 978-3-319-15250-9, (2015), S. 79-86

Ivanov, Valentin;
A review of fuzzy methods in automotive engineering applications. - In: European transport research review, ISSN 1866-8887, Bd. 7.2015, 3, Article 29, insges. 10 S.

https://doi.org/10.1007/s12544-015-0179-z
Faenger, Bernd; Becker, Felix; Brandl, Michael; Fränzel, Norbert; Fremerey, Max; Köhring, Sebastian; Lawin, Meike; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Weichert, Frank; Schumann, Nikolaus; Graßme, Roland; Kurz, Eduard; Scholle, Hans-Christoph; Zimmermann, Klaus; Augsburg, Klaus; Bergmann, Jean Pierre; Ament, Christoph; Linß, Gerhard; Notni, Gunther
Mobilitätssysteme für Best Ager (50plus): neue Präventionsansätze - Update 2014. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2015), S. 355-375
Richtiger Name des Verf.: Gunther Notni

Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Barber, Phil; Knauder, Bernhard; Zehetner, Josef
Wheel slip control for all-wheel drive electric vehicle with compensation of road disturbances. - In: Journal of terramechanics, ISSN 0022-4898, Bd. 61 (2015), S. 1-10

https://doi.org/10.1016/j.jterra.2015.06.005
Ivanov, Valentin; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Barber, Phil
Electric vehicles with individually controlled on-board motors: revisiting the ABS design. - In: 2015 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM), ISBN 978-1-4799-3634-2, (2015), S. 323-328

http://dx.doi.org/10.1109/ICMECH.2015.7083996
Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Thomas, Bernard; Hutengs, Kevin
Charcterization of spatial porosity distributions of friction linings and their impact on the friction zone. - In: EuroBrake 2014, (2014), S. 104-105
EB2014-DF-010

Stegmann, Philippe; Kruse, Sebastian; Augsburg, Klaus
Comparison of excitation concepts for the characterization of brake systems robustness regarding squeal. - In: Proceedings, (2014), insges. 11 S.

Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Enhancement of energy efficiency, vehicle safety and ride comfort for all-wheel drive full electric vehicles. - In: Proceedings, (2014), insges. 18 S.

Holstein, Peter; Probst, Christian; Savitski, Dzmitry; Tharandt, Andreas
Untersuchungen zur Linearisierbarkeit von AE-Sensorkennlinien am Beispiel von Reibungsvorgängen an einem Bremsmodell. - In: The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics, Bd. 19 (2014), 3, DGZfP 2013, Session: Schallemissionsprüfung (AT), Poster 33, insges. 2 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200239
Holstein, Peter; Probst, Christian; Savitski, Dzmitry; Augsburg, Klaus; Tharandt, Andreas
Hochfrequente Vibrationen als Indikator für die Untersuchung von Bremsprozessen. - In: "Fortschritte der Akustik", (2014), S. 307-308

Polesel, Mattia; Shyrokau, Barys; Tanelli, Mara; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Ferrara, Antonella
Hierarchical control of overactuated vehicles via sliding mode techniques. - In: IEEE 53rd Annual Conference on Decision and Control (CDC), 2014, ISBN 978-1-4673-6089-0, (2014), S. 4095-4100

http://dx.doi.org/10.1109/CDC.2014.7040026
Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Wang, Danwei
Influence of active subsystems on electric vehicle behavior and energy characteristics. - In: SAE Mobilus, 2014, 2014-01-0876

https://doi.org/10.4271/2014-01-0876
Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Orus, Javier; Meneses, Rubén; Rodríguez-Fortún, José-Manuel; Theunissen, Johan; Janssen, Karel
Design and testing of ABS for electric vehicles with individually controlled on-board motor drives. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 7 (2014), 2, S. 902-913

http://dx.doi.org/10.4271/2014-01-9128
Augsburg, Klaus; Savitski, Dzmitry; Heidrich, Lukas; Ivanov, Valentin
Combined testing technique: development of friction brake system for electric vehicle. - In: SAE Mobilus, 2014, 2014-01-2529

https://doi.org/10.4271/2014-01-2529
Gramstat, Sebastian;
Methoden der in-situ Visualisierung der Reibzonendynamik trockenlaufender Reibpaarungen unter Ergänzung physikalischer und chemischer Charakterisierungen der Reibpartner. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 333 S., 57,22 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 7) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
Parallel als Druckausg. erschienen

Das tribologische Verhalten trockenlaufender Reibpaarungen ist bis heute nicht vollständig beschreibbar. Der Bedarf an der Kenntnis daran, was während einer Bremsung in der Reibzone geschieht, ist enorm groß. Die Zielstellung der vorliegenden Arbeit betrifft daher die Überwindung bisheriger Grenzen der in-situ Betrachtung der Reibzonenvorgänge auf einem Multiskalenniveau (Nano, Mikro, Makro), um die Wirkmechanismen der Reibschicht zu charakterisieren. Hierfür wurden neuartige in-situ Visualisierungsuntersuchungen unter Nutzung speziell entwickelter Bremsscheiben und originalen Komplettreibbelägen von Personenkraftwagen unternommen. Für Letztere erfolgte eine Berücksichtigung verschiedener Rezepturen (ECE, NAO sowie kupferfreie ECE-Mischungen). Als Ergebnis kann zunächst die Vergleichbarkeit der Erkenntnisse des in- situ Prüfkonzepts auf konventionelle Reibpaarungen (Grauguß-Bremsscheibe - organischer Reibbelag) nachgewiesen werden, was die Tauglichkeit und Aussagefähigkeit der neuartigen Methode verdeutlicht. Das sich einstellende Patchverhalten zeigt direkte Analogien hinsichtlich der Anzahl, Größe und Gestalt der Plateaus. Mit Hilfe der Visualisierungs- und ergänzenden Analysemethoden wird nun erstmals die Dynamik der Patchlebenszyklen als Patchfläche über die Bremsungsdauer charakterisiert. Auch die reibkraftübertragenden Reibzonenanteile zwischen den Bremsungen werden bestimmt und lassen somit Rückschlüsse auf die Ausprägung von Restbremsmomenten zu. Neben den Patchanalysen werden erstmalig die Bewegungsgeschwindigkeiten und -bahnen sowie die Verweildauern der Abriebpartikel in der Reibzone charakterisiert. Dabei zeigt sich nicht nur, daß sie sich zumeist im Vergleich zur Rotorgeschwindigkeit deutlich langsamer bewegen, sondern auch, daß die Belagrezeptur einen wesentlichen Einfluß auf die Ausprägung der Partikelbahnen sowie die gegenseitige Beeinflussung des Partikelbewegungsverhaltens ausübt. Der Charakterisierungsansatz, der zudem lokal aufgelöste Belagtopographie-, Kompressibilitäts- und Porositätsanalysen (mittels dreidimensionaler Computertomographie) sowie chemische Analysen mittels EDX vorsieht, offenbart zudem Zusammenhänge zwischen der Patchdynamik und der Reibbelagphysik und -chemie in Bezug auf das tribologische (Naß- und Trockenreibung) und thermische (Thermoelastische Instabilität) Verhalten. Letzteres erlaubt es zum ersten Mal, Hitzeflecken in der Reibzone zu beschreiben, indem ihre Anzahl und Flächen dynamisch bestimmt werden. Mittels der vorgestellten Methode ist es nun möglich, die Dynamik und Wirkmechanismen vom einzelnen Patch über verschiedene Patchzonen bis hin zur kompletten Reibzone (inklusive Reibringverlagerungen) zu charakterisieren.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=24859
Schreiber, Viktor; Wodtke, Axel; Augsburg, Klaus
Range prediction of electric vehicles. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 11 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-190:8
Sachse, Hannes; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Trautmann, Carsten; Egenhofer, Frederic
An approach to lower the particle emission of friction brakes on vehicles. - In: Shaping the future by engineering, (2014), insges. 7 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-195:7
Faenger, Bernd; Becker, Felix; Brandl, Michael; Fränzel, Norbert; Holder, Silvio; Köhring, Sebastian; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Weichert, Frank; Schumann, Nikolaus; Scholle, Hans-Christoph; Zimmermann, Klaus; Augsburg, Klaus; Ament, Christoph; Linß, Gerhard; Pezoldt, Kerstin; Wenzel, Andreas; Witte, Hartmut
Mobilitätssysteme für Best Ager (50plus): neue Präventionsansätze. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2014), S. 363-375

Figler, Thomas;
Entwicklung eines Getriebes mit hydrodynamischer Kupplung für Turboverbundaufladesysteme, 2014. - XI, 118 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014

Zur Einhaltung immer strengerer Emissions- und Verbrauchskennwerte für die Zulassung neuer Nutzfahrzeuge wird in dieser Arbeit das Verfahren der Turboverbundaufladung bei Verbrennungsmotoren erläutert. Dabei handelt es sich um eine intelligente Kombination einer zweistufigen Abgasturboaufladung mit dem Turbocompoundverfahren. In Motorprozesssimulationen kann der positive Einfluss auf den Verbrauch sowie auf zu erwartende Emissionen ermittelt werden. Als Kernelement dieses innovativen Aufladesystems ist eine schalt-/ regelbare hydrodynamische Kupplung vorgesehen. Diese muss sowohl die Leistung übertragen, Drehschwingungen der Kurbelwelle wirkungsvoll dämpfen und eine Drehzahlanpassung von Turbine und Verdichter ermöglichen. In dieser Arbeit werden drei wesentliche Aspekte dieser Technologie untersucht. Erstens werden Methoden zur Auslegung des Gesamtsystems insbesondere zur Abbildung der hydrodynamischen Kupplung und der Getriebeverluste in Simulationen entwickelt. Zweitens wird eine Kupplung mit vier verschiedenen Profilgestaltungen untersucht und hinsichtlich ihrer Übertragungsfähigkeit bewertet. Diese Ergebnisse bilden die Basis für eine Präzisierung der Simulationsmodelle. Drittens werden die genannten Kupplungen hinsichtlich ihrer Schaltgeschwindigkeiten untersucht und dafür eine Methode zu Charakterisierung der Schaltzeiten entwickelt. Auf Basis umfangreicher Messungen wurde empirisch ein Zusammenhang der Ausschaltzeiten von Kupplungsdrehzahl und Schlupf hergeleitet. Dieser bildet die Grundlage für eine Transfermethode statisch gemessener Schaltzeiten für die Betrachtung dynamischer Vorgänge im Gesamtsystem. Abschließend wird noch eine Steuerstrategie entwickelt, in der beschrieben wird, wie aus Motorbetriebsgrößen ein optimales Schalt-/ Regelverhalten der Kupplung ermöglicht wird. Diese dynamischen Kupplungsuntersuchungen bilden die Basis zur späteren Optimierung des transienten Verhaltens des gesamten Motors. Dies wird besonders in der Zukunft einen hohen Stellenwert einnehmen, da zur Bestimmung der Verbrauchs- und Emissionsgrenzwerte transiente Testzyklen einen wesentlichen Bestandteil darstellen.



Niedermeyer, Lars; Augsburg, Klaus; Augustin, Silke; Fröhlich, Thomas; Krapf, Gunter; Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias
Untersuchung thermo-mechanischer Belastungen in Abgassystemen bei hochdynamischer Druckpulsation. - In: Sensoren und Messsysteme 2014, (2014), insges. 6 S.

Heidrich, Lukas; Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Wang, Danwei
Hardware-in-the-loop test rig for integrated vehicle control systems. - In: IFAC Proceedings Volumes, ISSN 1474-6670, Bd. 46 (2013), 21, S. 683-688

https://doi.org/10.3182/20130904-4-JP-2042.00027
Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin
Vehicle dynamics control with energy recuperation based on control allocation for independent wheel motors and brake system. - In: International journal of powertrains, ISSN 1742-4275, Bd. 2 (2013), 2/3, S. 153-181

https://doi.org/10.1504/IJPT.2013.054158
Holstein, Peter; Probst, Christian; Tharandt, Andreas; Savitski, Dzmitry; Münch, Hans-Joachim
Schallemissionssensoren auf Piezokompositbasis. - In: The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics, Bd. 18 (2013), 5, DGZfP 2012, Session: Schallemissionsprüfung, Poster 31, insges. 2 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200245
Shyrokau, Barys; Savitski, Dzmitry; Wang, Danwei; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Analysis of coordination and novel blending strategy between friction brake system and electric motors. - In: Proceedings, (2013), insges. 17 S.

Savitski, Dzmitry; Ivanov, Valentin; Heidrich, Lukas; Augsburg, Klaus; Pütz, Thomas
Experimental investigation of braking dynamics of electric vehicle. - In: Proceedings, (2013), insges. 11 S.

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Schellakowsky, Benjamin; Stengl, Benjamin
Analysis of processes inside the friction zone of passenger car brake systems. - In: Proceedings, (2013), insges. 11 S.

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Thomas, Bernard; Schellakowsky, Benjamin
New characterization methods of spatial porosity distributions of friction linings. - In: Proceedings, (2013), insges. 12 S.

Savitski, Dzmitry; Probst, Christian; Augsburg, Klaus; Holstein, Peter; Tharandt, Andreas
Noise emission analysis in sliding friction. - In: AIA-DAGA 2013, ISBN 978-3-939296-05-8, (2013), S. 551-554

Ivanov, Valentin;
Fuzzy applications in ground vehicle engineering: focus on identification. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, 2013, S. VI

http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611720
Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Heidrich, Lukas; Höpping, Kristian
Analysis of subsystems coordination for electric vehicle during straight-line braking and brake-in-turn. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, (2013), S. 61-67

Coordination between friction brake system, individual-wheel drive electric motors and tire inflation pressure system is considered. To coordinate vehicle subsystems, optimization-based control allocation is used. The influence of subsystem coordination on criteria of vehicle dynamics (braking distance, RMSE of longitudinal acceleration, RMSE of yaw rate, sideslip angle) and energy consumption and losses (recuperated energy during maneuver and tire energy dissipation) were analyzed for straight-line braking and brake-in-turn maneuvers by simulation investigation. The proposed control system was investigated using HIL test rig with hardware components of friction brake system and tire inflation pressure system.



http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611730
Wang, Bin; Victorino, Alessandro; Charara, Ali; Augsburg, Klaus; Höpping, Kristian
Assessment of rollover stability based on risk indicator : case study for an electric vehicle. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, (2013), S. 56-60

http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611729
Savitski, Dzmitry; Plihal, Jiri; Nedoma, Pavel; Machan, Jaroslav; Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus
Cost functions for assessment of vehicle dynamics. - In: 2013 IEEE Symposium on Computational Intelligence for Engineering Solutions (CIES), ISBN 978-1-4673-5850-7, (2013), S. 48-55

The paper addresses methodology of the assessment of vehicle dynamics on the basis of a set of cost functions. The proposed concept covers different domains like longitudinal, lateral and vertical dynamics with a possibility to deduce a complex cost function having three main attributes: (i) dimensionless form, (ii) range from 0 to 1, and (iii) weighting factors for each individual domain. The attributes (i) and (ii) are subjected to the comparison of baseline, reference, and actual values of corresponding parameters of vehicle dynamics like acceleration, yaw rate, slip and others. The attribute (iii) links to the choice of weighting factors from the analysis of vehicle maneuvers. Application fields of the developed individual and complex cost functions are assessment of vehicle performance and stability, optimization of relevant control systems, and choice of proper control strategies / tuning of control gains by autonomous or cooperative operation of several systems of vehicle dynamics control. The paper introduces the implementation of the proposed methodology by the example of Electronic Stability Program (ESP) system. Case studies illustrate results of the calculation of the cost functions for the avoidance and slalom maneuvers. The corresponding computational procedures are based on full vehicle software simulator, validated with experiments on the real vehicle.



http://dx.doi.org/10.1109/CIES.2013.6611728
Schwarzer, Steffen;
Optimierung der Auslegung und des Betriebsverhaltens von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 172 S., 13,41 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 6) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

Zahnradpumpen werden nach wie vor sehr verbreitet in der Antriebstechnik sowie in Anlagensystemen zur hydraulischen Kraftübertragung verwendet. Für die industrielle Anwendbarkeit der Pumpen sind vor allem niedrige Geräuschemissionen, niedrige Herstellungskosten und hohe Leistungen zu vereinen. Werden Innenzahnradpumpen mit Außenzahnradpumpen verglichen, zeichnen sich Innenzahnradpumpen durch niedrigere Geräuschemissionen aus, sind jedoch wegen ihrer höheren Herstellungskosten weniger verbreitet und erforscht. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Optimierung der Auslegung und des Betriebsverhaltens von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen. Ziel ist es, allgemeingültige Auslegungsregeln für industriell umsetzbare Innenzahnradpumpen zu entwickeln. Die erarbeiteten Gestaltungskriterien führen vornehmlich zu einer Minderung von Druckpulsationen und Druckwechselkräften. Um den Druck im Druckabbauvorgang zu reduzieren, wird mit einem neuen geometrischen Verfahren die Pumpenverzahnungsgeometrie dahingehend ausgelegt, große Druckerhöhungen in der Zahnkammer zu vermeiden. Die im Gehäuse platzierten Stege werden über das Berechnungsverfahren so angepasst, dass eine weitere Reduzierung des Spitzendrucks erfolgt. Für die Ermittlung des Druckgradienten im Druckaufbauvorgang wird ein analytisches Verfahren erstellt, das es ermöglicht den Druck in der Zahnkammer während einer Umdrehung zu berechnen. Damit können im Bereich der Sichel über Nutungen gezielte Leckströme erzeugt werden, um den Druckgradienten zu senken. Für die Verifikation des Auslegungsmodells wird der Druckverlauf in der Zahnkammer mit einem im Zahnfuß eingebauten Miniaturdruckaufnehmer gemessen. Durch das Antriebskonzept können bei hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen aufgrund exzentrisch angreifender Kräfte Verkippungen an den Pumpenrädern auftreten. Die Verkippungen werden unter dynamischen Bedingungen mit zwei Wirbelstromsensoren überprüft. Es wird ein Kennfeld erarbeitet, das es dem Konstrukteur ermöglicht, Verkippungen bereits unter Beachtung des Wirkungsgrads im Auslegungsstadium zu vermindern. Aus den erhaltenen Erkenntnissen wird das Programm HGP-SIM zur Auslegung von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen mit optimiertem Betriebsverhalten erstellt. Über die Eingabe von Vorgabedaten werden in Unterprogrammen optimierte Auslegungsgeometrien für die einzelnen Teilbereiche ausgegeben. Nach den erarbeiteten Regeln ausgelegte hohlradgetriebene Innenzahnradpumpen zeichnen sich bei ähnlichen Herstellungskosten durch niedrigere Schallemissionen wie Außenzahnradpumpen aus. Dadurch wird das Potenzial von hohlradgetriebenen Innenzahnradpumpen zur industriellen Anwendung und Umsetzung bewiesen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=22629
Schwarzer, Steffen; Augsburg, Klaus; Körner, Tillmann; Bruckner, Johannes
Hohlradgetriebene Innenzahnradpumpen - Antriebskonzept, Konstruktion und Versuche. - In: Konstruktion, ISSN 0373-3300, Bd. 65 (2013), 9, S. 83-87

Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Vehicle dynamics with brake hysteresis. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-2991, Bd. 227 (2013), 2, S. 139-150

http://dx.doi.org/10.1177/0954407012451961
Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin; Kruchkova, Katja; Höpping, Kristian; Gramstat, Sebastian; Bogdevicius, Marijonas; Kiss, Peter
Project Adtyre: towards dynamic tyre inflation control. - In: Proceedings of the FISITA 2012 World Automotive Congress, ISBN 978-7-900796-00-4, 2013, Vol. 10, S. 185-198

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Savitski, Dzmitry; Plihal, Jiri; Nedoma, Pavel; Machan, Jaroslav
Advanced cost functions for evaluation of lateral vehicle dynamics. - In: Proceedings of the FISITA 2012 World Automotive Congress, ISBN 978-7-900796-00-4, 2013, Vol. 10, S. 425-440

De Novellis, Leonardo; Sorniotti, Aldo; Gruber, Patrick; Shead, Leo; Ivanov, Valentin; Höpping, Kristian
Torque vectoring for electric vehicles with individually controlled motors: state-of-the-art and future developments. - In: World electric vehicle journal, ISSN 2032-6653, Bd. 5 (2012), 2, S. 617-628

https://doi.org/10.3390/wevj5020617
Holstein, Peter; Surek, Dominik; Tharandt, Andreas; Gramstat, Sebastian; Münch, Hans-Joachim
Maschinendiagnose mit erweitertem Frequenzbereich. - In: The e-journal of nondestructive testing & ultrasonics, Bd. 17 (2012), 11, DGZfP AE-2011, Vortrag 13, insges. 8 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016200252
Augsburg, Klaus; Sachse, Hannes; Krischok, Stefan; Horn, Rüdiger; Rieker, Marcus; Dierks, Uwe
Investigation of brake wear particles. - In: Readout, (2012), 39, S. 34-38

Over the last years, brake dust has become a topic in different fields. The first research to brake dust after the abolishment of asbestos was done to understand the staining of the wheel. Since then, several attempts were made to understand the synthesis, composition and distribution of brake dust because of the growing awareness of environmental and health effects, for example with antimony and copper in the brake pads. The published measurements for the number and size of brake particles vary widely [1-5]. This is mainly because of the complex and susceptible characteristics of a brake system and the limited resolution of many measurement systems. With every change in temperature, braking speed, braking pressure, pad formulation, brake type and history of the friction partner, differences in the properties of brake dust particles will be recognizable. One approach to measure the size of the particles is to analyze a sample of collected brake dust in a scanning electron microscope. The handicap of this method is the characteristic of the debris to agglomerate and to deposit dependent on the particle size. A precise analysis of airborne particulate matter requires a more complex methodology which is known from the combustion engine particle measurement. HORIBA offers equipment to detect the particle size from ˜2nm up to 600nm, for example the Mexa-2100SPCS with a DMA 3081 classifier and a CPC 3776.



Augsburg, Klaus; Kiss, Peter; Kruchkova, Katsiaryna; Höpping, Kristian
Dynamic tyre pressure control system for improvement of all-terrain vehicle mobility. - In: Proceedings of the 12th European Regional Conference of the ISTVS, ISBN 978-0-9838742-1-8, 2012, Session 8, insges. 1 S.

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Augsburg, Klaus *1954-*;
Torque vectoring for improving the mobility of all-terrain electric vehicles. - In: Proceedings of the 12th European Regional Conference of the ISTVS, ISBN 978-0-9838742-1-8, 2012, Session 7, insges. 8 S.

Torque vectoring (TV) is one of the most promising technologies in vehicle dynamics control as it has the potential to provide distinctive benefits for mobility and agility of all-wheel drive ground vehicles. Especially in all-terrain driving, TV control can support both vehicle stability and driving efficiency. Within this context, the paper presents the state-of-the-art in TV control and introduces a new methodological approach for the development of TV control systems for all-terrain electric ground vehicles. This approach implements individually controlled electric powertrains to tune the vehicle dynamic characteristics in steady-state and transient conditions. The presented research is carried out within the European Union (EU) funded Seventh Framework Programme (FP7) project E-VECTOORC "Electric-Vehicle Control of Individual Wheel Torque for On- and Off-Road Conditions".



Kirchner, Stefan; Sendler, Jan; Augsburg, Klaus
Braking systems of electric and hybrid electric vehicles under ergonomic aspects. - In: EVS 26, (2012), insges. 10 S.

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Horn, Rüdiger; Ivanov, Valentin; Sachse, Hannes; Shyrokau, Barys
Test-rig-in-the-loop (TRIL) application to controllable brake processes. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-16, S. 1-10

Augsburg, Klaus; Sachse, Hannes; Krischok, Stefan; Horn, Rüdiger; Rieker, Marcus; Scheder, Daniel
Brake dust measurement. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-13, S. 1-10

Augsburg, Klaus; Heimann, Stefan
The brake drag torque of disc brakes. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-09, S. 1-8

Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Stengl, Benjamin
Visualisation possibilities of the friction zone of dry-running friction couples. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-TM-02, insges. 11 S.

Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Modelling and control of hysteresis-characterized brake processes. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-MS-25, insges. 10 S.

Kirchner, Stefan; Sendler, Jan; Augsburg, Klaus
Brake pedal feeling of decoupled braking systems for electric and hybrid electric vehicles. - In: EuroBrake 2012, (2012), EB2012-FU-04, insges. 10 S.

Augsburg, Klaus
Entwicklung eines wartungsfreien Partikelfilter-Systems mit Wärmerückgewinnung im Oxikat zur Erfüllung der nächsten Generation von KFZ-Abgasnormen : Projektbeschreibung ; Kurztitel: Partikelfilter-System mit Wärmerückgewinnung ; Projektabschlussbericht. - Ilmenau : TU, Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik. - Online-Ressource (VI, 43 S., 3,36 MB)Förderkennzeichen BMBF 19U7004C. - Verbund-Nr. 01056512. - Auch als gedr. Ausg. vorhanden. - Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

https://edocs.tib.eu/files/e01fb12/729383202.pdf
Beruscha, Frank;
Nutzerorientierte Gestaltung haptischer Signale in der Lenkung : zum Einsatz direktionaler Lenkradvibrationen in Fahrerassistenzsystemen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: X, 256 S., 2,25 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 5) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

Die vorliegende Arbeit widmet sich dem Einsatz von Lenkradvibrationen zur Informationsübermittlung an der Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Fahrer unter Berücksichtigung physiologischer und psychologischer Aspekte. Als besondere Eigenschaft wird die Möglichkeit zur Erzeugung örtlich aufgelöster Vibrationen erkannt. Damit ist es möglich, über einseitige Lenkradvibrationen Richtungsinformationen an Fahrer zu kommunizieren. In drei Hauptstudien werden mit insgesamt 150 Probanden verschiedene Aspekte der Fahrerreaktion auf einseitige Lenkradvibrationen untersucht. Zunächst wird in einem grundlegenden Laborexperiment die intuitive Reaktion auf einseitige Lenkradvibrationen ermittelt. Im Anschluss wird die subjektive Präferenz der einseitigen Lenkradvibration in der Anwendung als Spurverlassenswarnsignal nachgewiesen. Zuletzt wird der Versuch unternommen, die einseitige Lenkradvibration zur Initiierung einer Ausweichreaktion in einer drohenden Frontalkollisionssituation einzusetzen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20885
Sendler, Jan;
Untersuchungen zur ergonomiegerechten Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von aktuellen Pkw-Bremsanlagen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: XII, 153 S., 15,56 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 4) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Rückgewinnung von kinetischer Fahrzeugenergie beim Bremsvorgang ist eine wichtige Maßnahme zur Effizienzerhöhung von Kraftfahrzeugen mit Elektromotor. Heute sind noch keine Kraftfahrzeuge im Serieneinsatz bekannt, die ausschließlich per rekuperativem Bremsmoment gebremst werden und damit vollständig auf eine Reibbremse verzichten können. Je nach maximal verfügbarem rekuperativen Bremsmoment und Bremssituation muss ein zusätzlicher Anteil an Reibbremsmoment erzeugt werden, um das Zielbremsmoment zu erreichen. Solche Bremsanlagen stellen besondere Anforderungen an die Ausgestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen. Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur ergonomiegerechten Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von aktuellen Pkw-Bremsanlagen. Dazu zählen insbesondere rekuperative Bremsanlagen und entkoppelte Bremsanlagen. Es sollen grundlegende Methodiken erarbeitet werden, mit denen neben den technischen Aspekten der Thematik auch physiologische und psychologische Faktoren berücksichtigt werden. Zunächst werden Möglichkeiten zur Erfassung der Abläufe bei der Bremsbetätigung aus humanphysiologischer Sicht beschrieben. Untersucht werden Einflüsse des Cockpitdesigns, des Bremsmanövers, des Probanden und der Pedalcharakteristik auf die Betätigungsabläufe. Die Besonderheiten unterschiedlicher entkoppelter Bremsanlagen werden unter Nutzung einer speziell für solche Anwendungen entwickelten Pedalbetätigungsautomatik herausgearbeitet. Insbesondere die potenziell für den Fahrer störenden Effekte, die bei der Bremsenergierückgewinnung (z. B. Störungen im Verzögerungsverlauf) und bei der Pedalcharakteristiksimulation (ungeeignete und/oder synthetische Pedal- und Bremscharakteristiken) auftreten können, stehen dabei im Vordergrund. Einen weiteren Schwerpunkt bilden gezielte Probandenuntersuchungen zu Fühlbarkeits- und Akzeptanzschwellen des Fahrers bei der Bremsbetätigung. Es werden Grundsatzuntersuchungen vorgestellt, die Hinweis darauf geben, welche der Besonderheiten von entkoppelten Bremsanlagen für den Fahrer spürbar und welche sogar störend sein können. Abschließend werden Empfehlungen für die Auslegung von Bremsanlagen mit Schwerpunkt auf den Pedalcharakteristiksimulatoren und Bremsmomenterzeugungssystemen von entkoppelten Bremsanlagen abgeleitet.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20865
Heimann, Stefan;
Methodische Ansätze zur Untersuchung des Restbremsmomentes von Scheibenbremsen, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVII, 170 Bl., 24,15 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorgestellte Arbeit beinhaltet detaillierte praktische und theoretische Analysen zum Restbremsmoment an Scheibenbremsen. Restbremsmomente entstehen in der so genannten Offbrake-Phase, d. h. bei nicht betätigter Bremse, wenn aufgrund einer ungünstigen Konstellation von Lüftspiel (kolben-/fingerseitig) und dynamischem Runout ein Reibkontakt zwischen Belag und Scheibe erfolgt. Diese Reibverluste führen zu einem Kraftstoffmehrverbrauch und folglich zu einer CO2-Mehremission. Das Restbremsmoment wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem Messsystem untersucht, das die axialen Bremskomponentenbewegungen von Sattel, Belag sowie Scheibe, an Faustsattelbremsen erfassen. Die geometrischen Abweichungen können direkt einer Variation des RBMs zugeordnet werden. Daneben erfolgt die Verwendung eines Kraftmesssystems, das die Erfassung der Normalkräfte im Bremsbelag während des Betriebes ermöglicht. Weiterhin wird ein Laborversuchsaufbau vorgestellt, der die Abbildung realitätsnaher Betriebszustände der Radbremse, z. B. der Simulation von Seitenkräften, erlaubt. Es hat sich gezeigt, dass Restbremsmomente während eines Untersuchungszyklus zeitlich erheblich differieren können. Außerdem kann erstmals dargestellt werden, wie sich ein Lüftspiel zwischen Scheibe und Belag während eines Zyklus verändert und wie sich der Verlauf auf das RBM auswirkt. Für weitere Einflussgrößenuntersuchungen wird zudem eine kombiniertes FEM-/MKS-Modell verwendet. Das Modell erlaubt eine schnelle und kostengünstige Analyse von Einflussparametern auf Größe und Verlauf des RBMs während einer Scheibenumdrehung. Die ganzheitliche Betrachtung der Restbremsmomentproblematik schließt mit einer Analyse der Auswirkung des RBMs auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeuges ab.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20917
Heimann, Stefan; Augsburg, Klaus
Methodical approaches to studying the brake drag torque of disc brakes. - In: XXX. Internationales [My]-Symposium - Bremsen-Fachtagung, (2011), S. 123-160

Neher, Jochen;
Rechnerische und experimentelle Untersuchungen der Schallabstrahlung bei Fahrzeuggetrieben. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 173 S., 15,58 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 3) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2011
Parallel als Druckausg. erschienen

Mit der vorliegenden Arbeit soll ein Beitrag zur Verbesserung der Akustiksimulation von Fahrzeuggetrieben geleistet werden. Zunächst wird das Betriebsgeräusch eines Getriebes bei konstanten Drehzahlen simuliert. Dabei wird eine Methode zur Entkopplung des rechenintensiven vom drehzahlabhängigen Teil der Simulation aufgezeigt. Ferner werden die berechneten Geräusche an einem PC Arbeitsplatz auralisiert. Die Ergebnisse sind aufgrund getroffener Annahmen als Vorgriff zu verstehen, das synthetische Betriebsgeräusch hört sich jedoch authentisch an. Die Bauteilverbindungs-Modellierung beeinflusst die Ergebnisse der Köperschallberechnung innerhalb der Akustiksimulation entscheidend. FE Modelle mit Schraubenverbindungen und Wälzlagern werden deshalb schrittweise, separat und systematisch durch Messungen verifiziert. Nach der Klassifizierung von Simulationsmodellen für Schraubenverbindungen werden Modellvarianten abgeleitet und bei drei unterschiedlichen etriebebaugruppen mit Flanschverbindungen umgesetzt. Die Ergebnisse der Rechnerischen Modalanalysen werden in einem breiten Frequenzbereich ausführlich mit Messungen verglichen. Weil sie annähernd Einzelbauteil-Qualität aufweisen, kann eine Modellierungs-Empfehlung gegeben werden. Bei ähnlichen Baugruppen sind die zu erwartende Ergebnisgüte und der Stellenwert von Schraubenverbindungen nun a priori abschätzbar. Das Nachgiebigkeitsverhalten von Wälzlagern wird durch linearisierte Steifigkeitsmatrizen beschrieben. Die FE Modelle zweier Baugruppen werden bei relevanten Eigenfrequenzen mit Messungen an Getrieben mit stillstehenden Wellen verifiziert. Unsicherheiten bei der Wälzlagermodellierung und wichtige Einflüsse sind damit abschätzbar. Insgesamt wird mit den Untersuchungen zur Körperschallsimulation eine Entscheidungshilfe bei der Bauteilverbindungs-Modellierung gegeben.An drei Getriebegehäusen mit unterschiedlich komplexen Abstrahlflächen werden auf Basis von Körper und Luftschallmessungen sowie mittels hochwertiger FE Modelle umfangreiche Untersuchungen der Luftschallsimulation mit der DBEM, der IBEM, der Fast-Multipole BEM und der FEM in einem breiten Frequenzbereich durchgeführt. Durch messtechnisch optimierte Eingangsdaten werden die Abweichungen der Luftschallsimulation von der Messung separiert. Es zeigt sich, dass Schallkennfelder mit verschiedenen Verfahren sehr genau vorausberechnet werden können. Auch andere Aspekte zur Wahl des Simulationsverfahrens werden umfangreich diskutiert, beispielsweise die Rechenzeiten. Die Genauigkeit der Luftschallsimulation lässt sich abhängig von der Komplexität der abstrahlenden Oberflächen darstellen. Die Ergebnisse eines verrippten Getriebegehäuses werden für Akustikmodelle mit und ohne Rippen ausgewertet, so dass der Einfluss der Vernachlässigung dieser Geometriedetails erkennbar wird. Ferner werden verschiedene Möglichkeiten zur Verhinderung fiktiver Resonanzen bei der BEM bewertet. Insgesamt erweitert die vorliegende Arbeit die Möglichkeiten der Akustiksimulation in mehreren Bereichen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19761
Augsburg, Klaus; Sachse, Hannes; Horn, Rüdiger; Gramstat, Sebastian
Brake dust emission. - In: Combustion generated nanoparticles, ISBN 978-3-03-303027-5, (2011), insges. 3 S.

Beside combustion particles the wheel brake is the main emitter of nano-sized particles of passenger cars. The environmental problems of brake dust were reviewed in previous scientific works, e.g. "Method for visualization and handling of brake dust emissions" by Audi AG and TU Ilmenau, chassis.tech 2010. Especially copper is known to harm the environment. Therefore the State of California introduced a law for the ban of copper in brake pads. With a combination of different measurement techniques the emissions were characterized on a brake dynamometer. Brake dust from the surface of a wheel was analyzed by SEM-EDX and XRD to find out the physical properties and the chemical structure. Several papers proved a wide size distribution from a few nanometers to few micrometers. If a Gaussian distribution is assumed the peak of the size distribution is below 250nm. Another key fact to understand the effects of brake dust is the material composition of the emitted particles. The friction system of a brake is a complex structure which contains more than a dozen substances. Properties of the particles vary widely dependant on the braking temperature, rotating speed, braking pressure and the friction partners. EDX showed an equal composition of the brake dust to the brake pads, only with a higher amount of iron, coming from the brake disc. The main ingredients of brake pads are e.g. iron, copper, silicon, aluminum, manganese and others. The exact chemical bond was examined by XRD, which can detect crystallographic materials. The outcome was a distribution with high rates of iron oxides, graphite, silicon oxide, copper, potassium oxide and corundum. In their different chemicals compounds these ingredients are converted to micro and nanoparticles. In an accumulation process after the generation, particles tend to adhere together. The result is a mixture of all brake dust ingredients to small clustered particles. Current research aims towards an understanding of the exact composition of brake wear particles and their effects on mechanical components and human health. Therefore, tribological behavior was studied on a special brake test for the characterization of particle generation process. A setup with a transparent brake disc and a high-speed camera was used to visualize the friction zone.



Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger; Sachse, Hannes
Characterization of particulate emissions of vehicle wheel brakes. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future, (2011), insges. 9 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19651
Heimann, Stefan; Augsburg, Klaus
Methodische Ansätze zur Untersuchung des Restbremsmomentes von Scheibenbremsen. - In: XXX. Internationales [My]-Symposium - Bremsen-Fachtagung, (2011), S. 14-51

Restbremsmomente (RBM) entstehen in der so genannten Offbrake-Phase, d.h. bei nicht betätigter Bremse, wenn aufgrund einer ungünstigen Konstellation von Lüftspiel (kolben- und fingerseitig) und dynamischem Runout ein Reibkontakt zwischen Belag und Scheibe erfolgt. Das RBM wird unter verschiedenen Betriebsbedingungen mit einem Messsystem untersucht, das die axialen Bremskomponentenbewegungen (von Sattel, Belag und Scheibe) an einer Faustsattelbremse erfasst. Die geometrischen Abweichungen können direkt einer Variation des RBM zugeordnet werden.. Weiterhin wird ein Laboraufbau vorgestellt, der die Abbildung realitätsnaher Betriebszustände der Radbremse, z.B. der Simulation von Seitenkräften, erlaubt. Die ganzheitliche Betrachtung der Restbremsmomentproblematik schließt mit einer Analyse der Auswirkung des RBM auf den Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs ab.



Holstein, Peter; Surek, Dominik; Tharandt, Andreas; Münch, Hans-Joachim; Gramstat, Sebastian
Möglichkeiten der Maschinendiagnose mit Ultraschall. - In: Fortschritte der Akustik, (2011), S. 485-486

Ivanov, Valentin;
Fuzzy architecture of systems with alterable information: case study for tyre-ground friction estimators. - In: International journal of reliability and safety, ISSN 1479-3903, Bd. 5 (2011), 3/4, S. 398-419

The presented work deals with practical application of fuzzy sets to the identification of 'vehicle tyre-ground' interaction parameters. This task requires the adaptation of fuzzy object description both to low- and highdynamic characteristics of driving environment. As a consequence, the identifying system should possess features of the short-term and long-term forecasting ability. To ensure adaptive and forecasting properties outlined, a tool for the alteration of fuzzy object description is proposed. These issues are being considered as applied to tyre friction factors, which are key parameters for active safety control systems of ground vehicles.



http://dx.doi.org/10.1504/IJRS.2011.041187
Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Horn, Rüdiger; Sachse, Hannes
Measures development for brake dust emissions with computational fluid dynamics and particle imaging velocimetry. - In: SAE Mobilus, 2011, 2011-01-2345, insges. 10 S.

https://doi.org/10.4271/2011-01-2345
Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian; Horn, Rüdiger; Ivanov, Valentin; Sachse, Hannes; Shyrokau, Barys
Investigation of brake control using test Rig-in-the-Loop technique. - In: SAE Mobilus, 2011, 2011-01-2372, insges. 8 S.

https://doi.org/10.4271/2011-01-2372
Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys
Fuzzy identification of uncertain ground parameters for autonomous mobile machines. - In: International journal of vehicle autonomous systems, ISSN 1471-0226, Bd. 9 (2011), 3/4, S. 219-240

One of the most crucial problems by the 'Vehicle-Mover-Terrain' interaction lies in sufficiently exact identification of the friction and rolling parameters as well as in the subsequent interpretation of this information for on-board control systems. The simple analytical solutions are possible here in the case that a vehicle moves on the road or other anthropogenic surface. Otherwise the uncertainty of the motion environment complicates the problem. Especially this is true for unmanned autonomous vehicles and planetary rovers. Within the framework of the presented investigation the fuzzy method for handling the identification tasks is under discussion for the wheel-surface interaction by conditions with the different grade of uncertainty. Examples of fuzzy sets are considered for the physical characteristics of a bearing surface and vehicle dynamics parameters. The simulation results for vehicle control algorithms on the basis of the fuzzy derived information about the driving parameters are given in addition.



http://dx.doi.org/10.1504/IJVAS.2011.041386
Ivanov, Valentin;
Fuzzy methods in ground vehicle engineering : state-of-the-art and advanced applications. - In: Proceedings of the 8th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2011, ISBN 978-90-76019-31-4, (2011), S. 3008-3015

The paper discusses the evolution of fuzzy methods for core applications of ground vehicles and presents the results of several original works and conceptual solutions. The article introduces statistics of relevant research publications with special attention given to fuzzy control of brakes, suspension, vehicle stability, and energy management in hybrid and full electric ground vehicles. An analysis of nearly thirty-year bibliography dedicated to automotive fuzzy systems indicates steady trend to expansion of this research area. To illustrate implementation of fuzzy methods, the article presents the architecture of an integrated vehicle dynamics control system using parallel information channels from driving environment, vehicle dynamic parameters, and driver.



Shyrokau, Barys; Wang, Danwei; Vantsevich, Vladimir; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Multi-task integrated vehicle dynamics control. - In: Programme and proceedings, 2011, EAEC2011_C31, insges. 13 S.

An active implementation of mechatronic technologies and electronic drives leads to an essential increase of autonomy of sub-systems in modern and coming ground vehicles. On the one hand it makes possible efficient technologies of multi-task control. On the other hand the autonomy of vehicle sub-systems can call for internal conflicts of properties, for instance, between comfort and safety. From these positions the presented research discusses the following issues. 1) Multi-agent vehicle architecture: Analysis of connections between vehicle sub-systems and properties; introduction of vehicle structure composed from agents. 2) Multi-task strategy of vehicle dynamics control using objective functions: Search of a set of actuations to generate required yaw torque for vehicle stabilization taking into account estimated power demand and losses of energy during curvilinear motion of the vehicle. 3) Case study: Integrated control of handling, stability and performance of motion with different automotive sub-systems; Particular contribution of each subsystem under complex integrated control; Analysis of results obtained by computer simulation. The research outcomes show that an intelligent placing of priorities by the control on autonomous vehicle sub-systems allows achieving a certain simultaneous effect in performance and safety. The results of the presented research are oriented towards applications for electric vehicles, autonomous mobile machines, and vehicles with an intensive embedding of X-by-wire technologies.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Advancement of vehicle dynamics control with monitoring the tire rolling environment. - In: SAE International journal of passenger cars, ISSN 1946-4002, Bd. 3 (2010), 1, S. 199-216

One of the most important challenges for electronic stability control (ESC) systems is the identification and monitoring of tire rolling environment, especially actual tire-road friction parameters. The presented research considers an advanced variant of the ESC system deducing the mentioned factors based on intelligent methods as fuzzy sets. The paper includes: Overview of key issues in prototyping the algorithms of Electronic Stability Control. Case study for vehicle model. Procedures for monitoring of tire rolling environment: theoretical backgrounds, computing methods, fuzzy input and output variables, fuzzy inference systems, interface with ESC algorithm. Case study for ESC control algorithm. Examples of simulation using Hardware-in-the-Loop procedures. The proposed approach can be widely used for the next-generation of ESC devices having the close integration with Intelligent Transport Systems.



http://dx.doi.org/10.4271/2010-01-0108
Beruscha, Frank; Wang, Lei; Augsburg, Klaus; Wandke, Hartmut
Do drivers steer toward or away from lateral directional vibrations at the steering wheel?. - In: Proceedings of European Conference on Human Centred Design for Intelligent Transport Systems, ISBN 978-2-9531712-1-1, (2010), S. 227-236

A study was conducted to reveal whether drivers steer toward or away from vibro-tactile stimuli applied at either the left or the right half of the steering wheel. When instructed to react with a fixed mapping, steering toward the stimuli seems to be easier in an abstract environment with significantly faster reactions and fewer errors. However this effect is neutralized an tends to be inverted in a driving environment where steering away from the stimuli seems to be more logical.



Beruscha, F.; Engeln, A.; Augsburg, Klaus; Gasperi, N.; Riedel, S.; Simon, N.
Beeinflussung der Interpretation synthetischer Lenkradvibrationssignale durch Variation der Stimulusparameter. - In: Useware 2010, (2010), S. 49-58

Vantsevich, Vladimir; Augsburg, Klaus; Shyrokau, Barys; Ivanov, Valentin
Kinematic discrepancy minimization for AWD terrain vehicle dynamics control. - In: SAE Mobilus, 2010, 2010-01-1895, insges. 16 S.

Stability of motion, turnability, mobility and fuel consumption of all-wheel drive terrain vehicles strongly depends on engine power distribution among the front and rear driving axles and then between the left and right wheels of each axle. This paper considers kinematic discrepancy, which characterizes the difference of the theoretical velocities of the front and rear wheels, as the main factor that influences power distribution among the driving axles/wheels of vehicles with positively locked front and rear axles. The paper presents a new algorithm which enables minimization of the kinematic discrepancy factor for the improvement of AWD terrain vehicle dynamics while keeping up with minimal power losses for tire slip. Three control modes associated with gear ratio control of the front and rear driving axles are derived to provide the required change in kinematic discrepancy. Computer simulation results are presented for different scenarios of terrain and road conditions. The effectiveness of the proposed control algorithm was analytically proved by modeling the same vehicle with no kinematic discrepancy control.



https://doi.org/10.4271/2010-01-1895
Thiel, M.; Werner, R.; Zellbeck, H.; Brück, R.; Kröger, S.; Zaldua-Moreno, N.; Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger
Der Vollkatalysator vor dem Turbolader - effektive Abgasnachbehandlung vs. Fahrdynamik. - In: 5. [Fachtagung] Emission Control, (2010), insges. 22 S.

Moderne Dieselmotorenkonzepte mit variabler Turbinengeometrie zeichnen sich durch eine hohe spezifische Leistung und niedrigen Kraftstoffverbrauch aus. Der hohe Wirkungsgrad führt jedoch zu niedrigeren Abgastemperaturen. Dieser Effekt beeinflußt die Funktion der notwendigen Abgasnachbehandlungssysteme nachteilig. Im Hinblick auf eine sich weiter verschärfende Abgasgesetzgebung und der Entwicklungstendenz hin zu zweistufigen Aufladesystemen stellt die möglichst motornahe Positionierung des Oxidationskatalysators einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde ein Vorturbolader-Katalysator mit bis zu einem Liter Volumen für maximale Konvertierungsraten entwickelt.



Shyrokau, Barys; Vantsevich, Vladimir; Augsburg, Klaus; Ivanov, Valentin
Slip power loss and fuel consumption control in 4x4 terrain vehicle applications. - In: Proceedings, 2010, insges. 15 S.

4x4 terrain vehicle applications widely use positively locked power dividing units (PDU) in the transfer case. Such PDUs considerably improve vehicle mobility by keeping identical rotational velocities of the front and rear wheels and re-distributing the torque between the driving axles as terrain conditions require. The mentioned equality of the angular speeds leads to kinematic discrepancy in linear velocities of the driving axles when a vehicle undertakes turns. The paper presents an analytical method to evaluate this discrepancy and analytically demonstrates its influence on extra power losses on slippage of the front and rear tires and thus on extra fuel consumption. To avoid these extra power losses and fuel consumption, the paper presents a method for controlling the kinematic discrepancy by reducing it to zero values. This was done without negative impacts on vehicle dynamics. The theoretical propositions are illustrated by computer simulations of a 4x4 heavy-duty truck turning in terrain. A comparative analysis is presented with regard to the same truck but without kinematic discrepancy control. The results proved the proposed approach to managing the kinematic discrepancy in 4x4 vehicles with positive engagement of the driving axles to improve vehicle energy efficiency.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Vantsevich, Vladimir
System fusion in off-road vehicle dynamics control. - In: Proceedings, 2010, insges. 14 S.

One of the most challenging problems in off-road vehicle dynamics control is connected with development of new generation of systems aimed at simultaneous optimization of performance, safety, and mobility. Progress in this area is closely associated with fusion of driveline, braking and steering control on the basis of intelligent architecture. The presented work contributes to this topic and discusses the following aspects.1) Multi-level architecture of integrated off-road vehicle control: Controlling systems and vehicle properties as intelligent agents, decision-making process.2) Fusion of control systems: Control philosophy of integrated electronic stability program, torque vectoring, and active front steering from viewpoint of vehicle performance and stability. 3) Simulation: Case studies for simultaneous operation of electronic stability program, torque vectoring and active front steering. The results presented in the paper can be used by development of vehicle dynamics control systems both for off-road mobile machines and for autonomous vehicles.



Ivanov, Valentin;
Analysis of tire contact parameters using visual processing. - In: Advances in tribology, ISSN 1687-5923, 2010, Article ID 491723, insges. 11 S.

This paper discusses the application of noncontact methods to analyze the tire-surface contact interaction. This approach uses the tire test bench with the set of contact patch monitoring based on image processing procedures. The first part of this paper presents the results of experimental estimation of the contact patch area depending on the normal wheel load and inflation pressure for different car tires. The data were obtained for test bench conditions on the basis of the visual processing of tread footprint. Further, the contact length in the cohesion area during wheel rolling for single points on the tire profile has been chosen as a benchmark criterion. This paper has analyzed the influence of the wheel normal load and tire inflation pressure on the contact length with small rolling velocities. The results of the investigations are given for winter and racing tires with different grades of wear.



http://dx.doi.org/10.1155/2010/491723
Roth, Martin;
Ein Beitrag zur Lösung des Zielkonflikts zwischen Performance und Kraftstoffverbrauch bei modernen Sportwagen, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: IX, 209 S., 399,05 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
Parallel als Druckausg. erschienen

Nach Bewertung des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) ist der anthropogene Ausstoß von CO2 sehr wahrscheinlich die Hauptursache der globalen Erwärmung. Zur Abschwächung dieses globalen Effekts sind massive Reduzierungen von CO2-Emissionen in den nächsten Jahrzehnten erforderlich. Dazu sind Beiträge von allen Emittenten wie Kraft- und Heizwerke, Industrie und Gewerbe sowie Privathaushalte und Verkehr notwendig. In dieser Arbeit wird der Fokus auf die Möglichkeiten der CO2- und Verbrauchsreduzierung von Sportwagen gelegt. Diese Kategorie von Fahrzeugen steht in der öffentlichen Wahrnehmung, wegen höheren CO2-Emissionen, besonders stark in der Kritik. Technische Lösungen zur Reduzierung des Verbrauchs müssen bei Sportwagen aber weiterhin Sportwagen-typische Fahreigenschaften ermöglichen, da sonst die Attraktivität beim Kunden sinkt. Dazu zählen z. B. überragende Beschleunigung und Höchstgeschwindigkeit. Vor diesem Hintergrund können technische Maßnahmen nur im Zielkonflikt Performance und Verbrauch entwickelt und bewertet werden. Die theoretische und experimentelle Analyse von Performance Maßnahmen zeigt Lösungswege und Ansätze auf, wie die maximale Performance für ein Sportwagenkonzept durch optimierte Auslegung und Applikation dargestellt werden kann. Analysethemen sind: Turbo-Motor-Downsizing, Hochdrehzahlkonzepte, Erhöhung der Gang-stufen-Anzahl, Schaltungsablauf, Gesamtfahrzeugparameter etc. Die Anstrengungen zur Verbrauchsreduzierung führten in den letzten Jahren zu einer Fokussierung auf die Verbrauchsangabe. Daher ist eine weiter steigende Differenz zwischen Angabe und Verbrauch beim Kunden zu vermeiden. Beispielhaft wird dazu die Möglichkeit einer innovativen Fahrstrategie analysiert. Durch die Nutzung von digitalen Routeninformationen und einer Umfelderfassung ist eine prädiktive Optimierung der Betriebspunkte und der Fahrstrategie möglich. Ansätze für die Entwicklung einer prädiktiven Fahrstrategie werden analysiert und die daraus resultierenden Fragestellungen diskutiert. Zur Einhaltung der restriktiven Vorgaben der EU sind in den nächsten Jahren für Sportwagen Lösungen zur CO2- und Verbrauchsreduzierung von mindestens 50% bei gleicher Performance zu entwickeln. Ansätze und ein Lösungsvorschlag für einen Sportwagen-Hybrid mit leistungsstarkem E-Motor, Schwungradspeicher und massiv verkleinertem Verbrennungsmotor werden analysiert und bewertet. Diese und weitere Maßnahmen verbessern die Effizienz eines Sportwagens im Zielkonflikt Performance und Verbrauch. Durch die Wechselwirkungen der Maßnahmen auf beide Zielsysteme ist die Bewertung der Effizienz schwierig, z. B. beeinflussen Gewicht und Aerodynamik jeweils Verbrauch und Performance. Zur Bewertung der Effizienz einer Maßnahme wird eine neue Methode entwickelt und vorgeschlagen. Die empfohlenen Ansätze und Methoden können von Fahrzeugherstellern und -zulieferern angewandt oder weiterentwickelt werden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=15897
Weber, Christian; Höhne, Günter; Husung, Stephan; Augsburg, Klaus; Gramstat, Sebastian
Sound-Design und Maschinenakustik in der Virtuellen Realität. - In: Industrie-Management, ISSN 1434-1980, Bd. 26 (2010), 2, S. 57-60
Zsfassung in engl. Sprache

Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys
Fuzzy architecture of safety-relevant vehicle systems. - In: REC 2010, (2010), S. 57-75

Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Algin, Vladimir
Fuzzy evaluation of tyre-surface interaction parameters. - In: Journal of terramechanics, ISSN 0022-4898, Bd. 47 (2010), 2, S. 113-130

The paper discusses the problems in identifying parameters characterizing the interaction of a tyre with different ground surfaces. Corresponding methods of tyresurface contact monitoring are proposed on the basis of the fuzzy sets theory. Cases of a wheel rolling on both a road and on deformable ground are considered with particular emphasis on the identification of the friction and rolling resistance parameters in relation to environmental properties and tyre loading modes. The theory developed is illustrated by examples of cascade fuzzy observers using the off-board and on-board information space. To verify the proposed theoretical propositions, the work also contains the corresponding results of the hardware- and software-in-the-loop simulation. These fuzzy computing procedures can be used in various control systems of cars, off-road vehicles, and agricultural machines as well as in applications of Intelligent Transportation Systems. This paper is an extended version of the work "Identification and Prediction of TyreSurface Interaction Parameters" presented at the 16th ISTVS Conference.



http://dx.doi.org/10.1016/j.jterra.2009.08.003
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Schumann, Nikolaus; Scholle, Hans-Christoph
Methods of evaluating and developing pedal and brake characteristics. - In: ATZ worldwide, ISSN 2192-9076, Bd. 111 (2009), 7/8, S. 60-66

https://doi.org/10.1007/BF03225091
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Schumann, Nikolaus; Scholle, Hans-Christoph
Bewertungs- und Entwicklungsmethoden zur Pedal- und Bremscharakteristik. - In: Automobiltechnische Zeitschrift, ISSN 2192-8800, Bd. 111 (2009), 7/8, S. 568-574

Fahrzeugeigenschaften, die während der unmittelbaren Interaktion zwischen Fahrzeugführer und Fahrzeug erlebt werden, sind die entscheidenden Differenzierungsmerkmale. Besondere Bedeutung kommt der Betriebsbremse zu, weil sie die Fahrdynamik und die aktive Fahrzeugsicherheit unmittelbar betrifft. Der Beitrag gibt einen Überblick zu einer an der TU Ilmenau entwickelten umfassenden Methodik für die objektive und aussagekräftige Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Fahrer und Fahrzeug beim Bremsen.



https://doi.org/10.1007/BF03222095
Husung, Stephan; Weber, Christian; Weber, Christian *1954-*; Gramstat, Sebastian;
Simulation of acoustical product properties for technical systems in virtual environments. - In: Design has never been this cool, ISBN 978-1-904670-16-2, 2009, W4-ME9, S. 5-85-5-96

Werner, R.; Zellbeck, Hans; Augsburg, Klaus; Horn, Rüdiger; Brück, Rolf; Kröger, Sylvie; Zaldua, Naroda
Ein Vollkatalysatorsystem vor Abgasturbolader; Auslegung, Berechnung und Untersuchungen am Motorprüfstand. - In: 14. Aufladetechnische Konferenz, 2009, Nr. 13, insges. 21 S.

Moderne hocheffektive Dieselmotoren zeichnen sich durch hohe spezifische Leistungen und niedrige Kraftstoffverbräuche aus. Als für die katalytische Nachbehandlung ungünstiger Nebeneffekt sinken die Abgastemperaturen immer weiter ab. Um die Abgasgrenzwerte einzuhalten, werden motorische Katalysatorheizmaßnahmen notwendig, die jedoch den Kraftstoffverbrauch negativ beeinflussen. Da, vor allen bei zweistufiger Aufladung, die Turbolader eine Wärmesenke darstellen und gleichzeitig noch Energie aus dem Abgas entnehmen, stellt die Position vor Turbolader eine günstige Lage für den Katalysator dar. Im Rahmen eines Forschungsprogramms wurde ein Vorturbolader-Katalysator mit bis zu einem Liter Volumen und eine neue Krümmerkonstruktion entwickelt. Die Auslegung erfolgte mittels CFD-Berechnungen und Messungen am dynamischen Motorprüfstand. Erste Ergebnisse zeigten sehr gute Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxid Umsatzraten.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus;
Application of uncertain tyre-surface parameters to intelligent vehicle control. - In: Conference proceedings, (2009), insges. 11 S.

The paper discusses the interpretation of tyre interaction with the road or pavement surface by uncertain friction conditions and limited information space. Monitoring and identification of the tyre-surface friction can be realised using different analytical methods, but the presented research deals with the fuzzy inference procedures. The fuzzy sets allow overcoming both the stochastic and linguistic uncertainties, which arise by the influence of multiple external factors on tyre-surface interaction process. Taking into account these points, a family of fuzzy models computing the dynamic parameters of the rolling tyre can be proposed. Input variables of the models under discussion are both variables of vehicle dynamics and off-board parameters of driving environment. Output variables cover the tyre dynamic variables needed for the vehicle control systems. On the basis of the developed models the corresponding algorithms can be proposed for the control on mobile systems. Within the framework of this paper the control variants are examined for traditional off-road vehicle. The results of Hardware-in-the-Loop-Simulation illustrate the functionality of the developed control strategy.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus;
Handling tyre parameters by uncertain conditions. - In: 21st International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks, (2009), insges. 20 S.

Husung, Stephan; Neher, Jochen; Gramstat, Sebastian; Weber, Christian; Wender, Bernd; Augsburg, Klaus
Auralisierung simulierter akustischer Eigenschaften eines Hinterachsgetriebes unter Nutzung von Virtual Reality. - In: Augmented & virtual reality in der Produktentstehung, (2009), S. 257-271

Kliauzovich, Siarhei; Augsburg, Klaus; Sendler, Jan
Development of brake-by-wire systems for alternative vehicle concepts. - In: Europe in the second century of auto-mobility, (2009), insges. 14 S.

Today the Brake-by-Wire (BBW) technology is one of the most prospective decisions of the future taking into consideration constantly growing safety, reliability and performance requirements and also taking into account the expansion of vehicle concepts. The update of conventional brake system for hybrid vehicle is obligatory condition for realization of regenerative brake system, since the additional control system for control of combined action of hydraulic/pneumatic brake system and of regenerative brake system is required. Thus the brake system of hybrid vehicle with the possibility of brake energy regeneration is a complex system that consists of BBW system, regenerative brake system and control system. Investigations on development of BBW systems were carried out in Ilmenau University of Technology, Germany with the use of Multitronic Brake System (MBS) which bases on a Multicar commercial vehicle and AMESim software.



Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus;
Model- and hardware-in-the-loop-simulation for problems of bus dynamics control. - In: Europe in the second century of auto-mobility, (2009), insges. 11 S.

The paper is devoted to the challenges of bus dynamics control with special emphasis on the problems of an objective vehicle model and its subsequent application to the procedures of Model- and Hardware-in-the-Loop-Simulation. The generalised theoretical propositions of the paper are illustrated with specific results applied to the intercity mid-sized bus.



Grzesik, Axel;
Physiologiebasierte Simulation des Bremsverhaltens von Fahrzeugführern. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2009. - Online-Ressource (PDF-Datei: 193 S., 8,43 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 2) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2009
Enth. außerdem: Thesen

Die Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Fahrzeugführer ist nach wie vor ein Feld, das im Automobilbereich große Aufmerksamkeit erfährt. Ein Verständnis der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion wird Entwicklungsingenieuren früh im Entwicklungsprozess die Berücksichtigung der Fahrerreaktionen in unterschiedlichen Fahrsituationen ermöglichen und somit Sicherheit und Komfort der Fahrzeuge erhöhen und gleichzeitig zu einer Reduktion der Entwicklungskosten beitragen. Trotz reichhaltiger Literatur zum Thema Fahrermodellierung wird in dieser Arbeit argumentiert, dass konventionelle Ansätze den Anforderungen beim Einsatz von Fahrermodellen in einem industriellen Kontext nicht genügen. Insbesondere mangelt es ihnen entweder an Wirklichkeitstreue oder an Weite des Validitätsbereich. In dieser Arbeit wird ein neuartiger Ansatz vorgeschlagen, der wohlbekannte neurophysiologische Konzepte aufgreift, um sie erfolgreich auf die Nachbildung menschlichen Bremsverhaltens zu übertragen. Der so entwickelte Regler formalisiert die menschimmanente Fähigkeit, ständig Vorhersagen über die Zukunft zu treffen. Er beinhaltet zwanglos Verzögerungszeiten, die dem menschlichen Regelkreis unweigerlich innewohnen und umgeht die kontroverse explizite Modellierung von Reaktionszeiten. Zur Bewältigung der Bremsaufgabe nutzt der Regler ebenso kinematisches Größen wie propriozeptives Feedback am Bremspedal. Zur Parametrierung und Validierung des Reglerentwurfs wurde menschliches Bremsverhalten in Realfahrzeugexperimenten mit insgesamt 73 Probanden durchgeführt.Die Experimente wurde in einer kontrollierten Umgebung auf Teststrecken der Robert Bosch GmbH mit einem Fahrzeug mit programmierbarem Bremssystem durchgeführt. Insbesondere zeigen die Versuchsdaten, dass sich die menschliche Strategie zur Kontrolle der Bremsaufgabe aus dem Wechselspiel zweier Wahrnehmungsvariablen ergibt. Dies ist eine Verallgemeinerung bekannter Ergebnisse über menschliche Bremsstrategien beim Bremsen in den Stand in künstlichen Umgebungen Diese Ergebnisse werden hier auch erstmals in Realfahrzeugversuchen bestätigt. Das Fußen dieses neuartigen Reglers auf neurophysiologischen Fakten trägt zu seiner Validität bei. Die Ideen, die in dieser Arbeit vorgestellt werden, lassen sich nach der in dieser Arbeit erarbeiteten Simulation von Bremsverhalten insbesondere zwanglos auf das Lenkverhalten übertragen, und sollten daher wegweisend für zukünftige Anstrengungen sein, menschliches Fahrverhalten realistisch nachzubilden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=12343
Stahl, Joachim;
Komfort und Fahrsicherheit. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 17

Stahl, Joachim;
Wasserstoffantriebe. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 7

Stahl, Joachim;
Elektroantriebe. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 6

Stahl, Joachim;
Hybridfahrzeuge. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 5

Stahl, Joachim;
Reduzierung des Verbrauchs und der Schadstoffemissionen. - In: Ingenieur-Nachrichten, (2008), 4, S. 4

Schumann, Nikolaus; Sendler, Jan; Grassme, Roland; Fetter, Robert; Augsburg, Klaus; Scholle, Hans-Christoph
Die muskuläre Beanspruchung bei Bremsmanövern im PKW. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen, (2008), S. 447-458

Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Algin, Vladimir
Identification and prediction of tyre-surface interaction parameters. - In: 16th International Conference of the International Society for Terrain-Vehicle Systems, (2008), S. 59-68

The paper discusses the problems of identification of the parameters characterizing the interaction of a tyre with different ground surfaces. The corresponding methods of tyre-surface contact monitoring are proposed on the basis of the fuzzy sets theory. The both cases of wheel rolling on the road and on deformable ground are considered with particular emphasis on the identification of the friction and rolling resistance parameters in relation to environmental properties and tyre loading modes. These fuzzy computing procedures can be used in various control systems of cars, off-road vehicles and agricultural machines as well as in applications of Intelligent Transport Systems.



Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Augsburg, Klaus *1954-*; Shirokov, Barys N.
Evaluation of tire contact properties using nondestructive testing : part 2: experimental determination and fuzzy model of the contact parch in the static state. - In: Journal of friction and wear, ISSN 1934-9386, Bd. 29 (2008), 6, S. 448-454

The paper presents the results of experimental determination of the contact parch area of various automobile tires in response to normal loading on the wheel and tire inflation pressure. The data are obtained for test bench conditions by visual processing of tread footprint. The test program covers five tire types of different manufacturers with different rubber blends. The experimental results are used to construct regression dependences and a multipurpose fuzzy model for determination of the contact parch area in response to loading on the wheel and tire inflation pressure.



http://dx.doi.org/10.3103/S1068366608060068
Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus;
Assessment of tire contact properties by nondestructive analysis : part 1, the contact length in the region of adhesion at slow rolling. - In: Journal of friction and wear, ISSN 1934-9386, Bd. 29 (2008), 5, S. 362-368

http://dx.doi.org/10.3103/S1068366608050073
Ivanov, Valentin; Shyrokau, Barys; Augsburg, Klaus; Algin, Vladimir
Fuzzy applications to tyre environment. - In: FISITA 2008 World Automotive Congress, (2008), insges. 12 S.
F2008-12-001

Sendler, Jan; Augsburg, Klaus; Schumann, Nikolaus; Trutschel, Ralf; Scholle, Hans-Christoph
A novel method for objectifying the physiological stress of the car driver while braking. - In: FISITA 2008 World Automotive Congress, (2008), insges. 13 S.
F2008-02-040

Ivanov, Valentin; Augsburg, Klaus; Augsburg, Klaus *1954-*; Shyrokau, Barys
Alterable fuzzy computing for monitoring tire parameters. - In: Proceedings of AVEC'08, ISBN 978-4-904056-22-6, (2008), S. 63-68

The new approach to the computing methods of the identification, forecasting and monitoring of tire parameters is described in the paper. It is based on the application of fuzzy sets with the dynamically alterable membership functions. A multi-stage fuzzy model is proposed to estimate the tire-road contact properties with relation to the short-term and long-term fuzzy prediction of friction parameters. For this purpose, the wide spectrum of experimental data has been served including the environmental data and results from the tire test rig using methods of visual information processing. The approach described in the paper can find the proper application both in the advanced automotive control systems and in the promising systems with controllable tire contact properties.



Tretsiak, Dzmitry V.; Kliauzovich, S. V.; Augsburg, Klaus; Sendler, Jan; Ivanov, Valentin G.
Research in hydraulic brake components and operational factors influencing the hysteresis losses. - In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, ISSN 2041-2991, Bd. 222 (2008), 9, S. 1633-1645

http://dx.doi.org/10.1243/09544070JAUTO673
Shyrokau, Barys N.; Ivanov, Valentin G.
Alterable fuzzy sets in automotive control applications. - In: International journal of modelling, identification and control, ISSN 1746-6180, Bd. 3 (2008), 3, S. 305-317

This paper discusses the application of fuzzy sets with dynamically alterable membership functions for automotive control systems. The proposed method covers the building of control algorithms based on fuzzy logic with adjustment of the input and output variable descriptions during the control object operation. An application of alterable fuzzy sets is considered by the examples of two variants for the control processes with the different persistence of fuzzy object. In the former case, the wheel slip control in an active safety system is investigated. The second solution is considered for monitoring of tyre/surface friction properties in Intelligent Transportation Systems (ITSs). The simulation results obtained on Virtual Proving Ground (VPG) illustrate theoretical aspects of the presented research work.



http://dx.doi.org/10.1504/IJMIC.2008.020128
Grochowicz, Jarosław; Ruymen, Jos; Abendroth, Harald; Augsburg, Klaus; Votteler, Max
Mojacar brake wear and NVH: dyno simulation concept. - In: SAE Mobilus, 2007, 2007-01-3959

https://doi.org/10.4271/2007-01-3959
Klocke, Fritz; Stadtfeld, Hermann J.; Klein, Alexander
Fräswerkzeug für bogenverzahnte Kegelräder. - In: VDI-Z. Special ... / Verein Deutscher Ingenieure. - Düsseldorf : VDI Fachmedien, 1994-[2019] , ISSN: 0931-864X , ZDB-ID: 1378110-8, ISSN 0931-864X, Bd. 149 (2007), 2, S. 67-69

Kraftfahrzeugtechnische Berichte. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau. - Online-Ressource, 1.2007 -Gesehen am 18.01.2022

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00008856
Trutschel, Ralf;
Analytische und experimentelle Untersuchung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von Pkw-Bremsanlagen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: XV, 189 S., 32,31 MB). - (Kraftfahrzeugtechnische Berichte ; 1) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Parallel als Druckausg. erschienen

Moderne Pkw zeichnen sich durch einen hohen technischen Stand aus und sind für den Kunden technologisch immer weniger differenzierbar. Deshalb sind Eigenschaften, die in der unmittelbaren Interaktion mit dem Fahrzeug erlebt werden, bedeutende Differenzierungsmerkmale. Der Betriebsbremse kommt hierbei besondere Bedeutung zu, weil sie den Fahrprozess und damit die aktive Fahrzeugsicherheit unmittelbar betrifft. Da es der Fahrzeugforschung bisher nicht gelungen ist, zuverlässige Methoden zur zielgerichteten Entwicklung des Bremspedalgefühls bereitzustellen, wird die kritische Auseinandersetzung mit der bisherigen Methodik und den erarbeiteten Ergebnissen zunehmend gefordert. Die vorliegende Arbeit greift diese Forderung auf und verfolgt sie systematisch. Zunächst wird der veröffentlichte Stand kritisch analysiert. Nach der grundsätzlichen Auseinandersetzung mit der mechanischen Mensch-Maschine-Interaktion folgt die Charakterisierung der Teilsysteme Fahrer und Fahrzeug sowie der Fahrer- Fahrzeug-Interaktion beim Abbremsen. Auf dieser Grundlage werden drei Schwerpunkte verfolgt. Zunächst wird eine objektive Methode zur Beschreibung der Pedalund Bremscharakteristik moderner Mittelklasse-Pkw entwickelt. Resultat sind u. a. eine Pedalbetätigungsautomatik zur experimentellen Identifikation sowie ein parametrisches Modell, das die Pedal- und Bremscharakteristik bei Komfortbremsungen umfassend beschreibt. Den zweiten Schwerpunkt bilden Subjektiv-Objektiv- Untersuchungen. Eingesetzt wird das Forschungsfahrzeug PEGASYS, dessen besonderes Merkmal die Fähigkeit zur modellbasierten Veränderung der Pedal- und Bremscharakteristik ist. Nach der Beschreibung wesentlicher Anforderungen an eine authentische Haptiksimulation und deren technische Umsetzung in PEGASYS werden Probandenfahrversuche vorgestellt, die Auskunft über das Betätigungsverhalten des Normalfahrers, die subjektive Wirkung objektiver Parameter und das Potenzial neuartiger Konzepte für die Pedal- und Bremscharakteristik geben. Aus den Ergebnissen werden Gestaltungsrichtlinien für komfortoptimale Pedal- und Bremscharakteristiken abgeleitet. Der dritte Schwerpunkt ist schließlich die Benennung konstruktiver Einflussgrößen auf die Pedal- und Bremscharakteristik. Zu diesem Zweck wird ein detailliertes physikalisches Modell der Bremsanlage eines Mittelklasse-Pkw entwickelt. Anhand von Messungen und Simulationsrechnungen werden die Merkmale der Schnittstellencharakteristik bis zur Einzelkomponente zurückverfolgt. Die Arbeit schließt mit Vorschlägen für Schwerpunkte zukünftiger Forschungstätigkeit zur Mensch-Maschine-Interaktion beim Abbremsen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=7970
Graf, Bernd;
Validierung von Methoden zur Berechnung und Reduzierung der Schallabstrahlung von Getriebegehäusen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIV, 133 S., 8,17 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2007
Parallel als Druckausg. erschienen

An drei unterschiedlich komplexen Getriebegehäusen, einem unverrippten Prinzip-Getriebegehäuse, einem Hinterachsgetriebegehäuse und einem hochgradig verrippten Synchrongetriebegehäuse, wird die quantitative Aussagekraft der Schwingungs- und Schallabstrahlungsberechnung mittels der Finite-Element- bzw. der Boundary-Element-Methode bei den ersten 40 Eigenfrequenzen untersucht und optimiert. Um die Genauig-keit der einzelnen Simulationsschritte und die Auswirkungen der Fertigungsungenauigkeiten auf die Strukturdynamik quantitativ bestimmen zu können, werden auch digitalisierte Modelle verwendet und deren Ergebnisse parallel zu jedem Schritt den Messungen gegenübergestellt. Eine Validierung der Berechnungsverfahren kann durch einen mittleren MAC-Wert von bis zu 98 % und die Reduzierung der Streuung der Schallabstrahlungsberechnung auf 0,7 dB auf hohem Niveau erreicht werden. Die experimentell ermittelten Größen fließen in zusätzliche Berechnungen ein, um die Effektivität von globalen Model-Updating-Methoden zu quantifizieren. Diese Vergleiche ermöglichen es dem Anwender, die Genauigkeit von Schallabstrahlungsberechnungen, in Abhängigkeit von der Komplexität des Gehäuses, der Modellgüte und der Updating-Methode, abzuschätzen. Ein effizienterer Einsatz von Messungen und eine Verringerung der Anzahl an Prototypen ist damit möglich. Die validierte Methodik der Schallabstrahlungsberechnung wird in einem folgenden Schritt angewendet, um mittels Parameterstudien Richtlinien für die Konstruktion von akustisch optimierten Getriebegehäuse-Verrippungen bis 4000 Hz aufzustellen. Die Einführung und Anwendung von gemittelten generalisierten Anregungskräften ermöglicht es hierbei, die Neigung jeder Eigenform zur Schallabstrahlung unabhängig vom Anregungsort zu ermitteln. Dadurch kann die Effektivität von Verrippungen bei allen Eigenfrequenzen eindeutig und frequenzbereichsabhängig analysiert werden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=7708
Bader, Daniel;
Eine flexible akustische Messmethode zur Detektierung von verzahnungstechnischen Problemen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: XI, 123 S., 3,37 MB) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2006 u.d.T.: Bader, Daniel: Entwicklung einer flexiblen akustischen Messmethode zur Detektierung von verzahnungstechnischen Qualitätsproblemen
Parallel als Druckausg. erschienen

Die Untersuchung von Geräusch- und Schwingungsereignissen gewinnt in der Fahrzeugtechnik weiter an Bedeutung. Dabei stellt neben der Auswertung harmonischer Signalanteile auch die Erkennung kleinster zeitlich beschränkter Ereignisse in Signalen ein wichtiges Feld dar. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Erkennung solcher nichtstationärer Signalanteile. Sie orientiert sich dabei am praktischen Bedarf und untersucht Körperschallsignale von Stirnradverzahnungen am Ende des Fertigungsprozesses. Das Einsatzgebiet dieser Verzahnungen liegt im Antrieb von Massenausgleichssystemen, welche für die Eliminierung von freien Massenkräften im Motor verantwortlich sind. Aus diesem Grund bestehen an ihr Schwingungsverhalten die höchsten in der Fahrzeugtechnik bekannten Anforderungen. Ausgehend von den bekannten Methoden der Schwingungsanalyse und den zu erkennenden Signalanteilen werden verschiedene Anforderungen an eine Analyseumgebung abgeleitet. Diese ergeben sich sowohl aus der Verwendung einer geeigneten Signaltransformation, als auch aus der statistisch geprägten Weiterverarbeitung der Transformationsergebnisse hinsichtlich der Generierung von zielführenden Merkmalsparametern zur Fehlerdetektion. An beispielhaften Untersuchungen wird die Eignung der Wavelet-Analyse als mögliche Transformation nachgewiesen und danach eine Analysestrategie erarbeitet. Als Ergebnis entsteht eine modulare Layerstruktur, die alle Anforderungen an die zu erstellende Auswerteumgebung vereint. Basierend auf den abgeleiteten Anforderungen wird ein modulares Analysewerkzeug entwickelt, welches als Kernfunktion die schnelle Diskrete Wavelet- Transformation nutzt. Mit diesem Werkzeug werden Untersuchungen zur Erkennung von Einzelfehlern von Verzahnungen unter den Bedingungen der Fertigungskontrolle durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der auf der Wavelet-Transformation basierenden Analysemethode eine neue Qualitätsstufe in der Erkennung von Einzelfehlern erreicht wird. Es wird weiterhin dargestellt, dass diese Auswertemethode, deren zentrale Operationen auf der Wavelet-Transformation beruhen, auch bei der Erkennung verteilter Fehler Einsatzpotenzial besitzt. Um die Einsatzmöglichkeiten der gewählten Transformation auch in weiteren Bereichen der Fahrzeugtechnik zu demonstrieren, werden mit dem Analysewerkzeug beispielhaft Untersuchungen an typischen Bremssignalen durchgeführt. Es zeigt sich dabei, dass auch von gestörten Signalen aus rauen Umgebungen, bei denen die Standardauswertemethoden versagen, qualitativ hochwertige Ergebnisse gewonnen werden können. Die vorgestellten Untersuchungen liefern einen neuartigen Ansatz in der Analyse von Signalen der Fahrzeugtechnik, dargestellt anhand von Einsätzen in der Praxis. Sie machen die Einsatzmöglichkeiten der Wavelet-Analyse parallel zu den klassischen auf der Fourier-Transformation basierenden Methoden sichtbar. Zusätzlich legen sie eine Grundlage für weitere Arbeiten auf dem Gebiet der Einzelfehlererkennung, die in Klassifizierungssystemen ihren Abschluss finden können.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=7566
Stadtfeld, Hermann J.;
The optimal high speed cutting of bevel gears - new tools and new cutting parameters. - Alexandria, Va. : AGMA, 2006. - 13 S. - (AGMA technical paper ; 2006FTM14) ISBN 1555898963

Sendler, Jan; Augsburg, Klaus; Fetter, Robert; Auler, Frank
Analyse des Gewöhnungsverhaltens von Normalfahrern in Bezug auf die Bremspedalcharakteristik. - In: brake.tech 2006, (2006), insges. 21 S.

Der optimalen Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen der Bremsanlage kommt wegen ihrer Komfort- und Sicherheitsrelevanz eine entscheidende Bedeutung zu. Diese Schnittstellen müssen so ausgelegt sein, dass der Fahrzeugführer die Fahrzeuggeschwindigkeit intuitiv und möglichst ohne Eingewöhnungszeit bestmöglich den Aufgaben einer Bremsanlage entsprechend beeinflussen kann. Vorgestellt wird eine interdisziplinäre Methode, mit der das Gewöhnungsverhalten in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern erfasst und analysiert werden kann. Die methodischen Ansätze umfassen den Fahrversuch mit Forschungsfahrzeugen mit variabler Bremspedalcharakteristik, die statistische Auswertung von Probandenbefragungen und die statistische Auswertung des Betätigungsverhaltens. Zusätzlich werden erste Ergebnisse von Verfahren zur Erfassung der Beinbewegung und -beanspruchung während des Bremsvorgangs vorgestellt.



Augsburg, Klaus; Sendler, Jan; Trutschel, Ralf
Subjektive und objektive Beschreibung von Mensch-Maschine-Schnittstellen im Kraftfahrzeug am Beispiel des Bremspedalgefühls. - In: Innovationen für Arbeit und Organisation, (2006), S. 83-86

Das Bremspedalgefühl steht im Fokus der Bremsanlagenentwicklungen, weil es sowohl komfort- als auch fahrsicherheitsrelevante Gesichtspunkte umfasst. Im Beitrag wird eine Methode vorgestellt, mit der die Bremspedalcharakteristik von Kraftfahrzeugen analysiert werden kann. Daneben wird ein Forschungsfahrzeug vorgestellt, mit dem die Pedalcharakteristik für Einzelparameterversuche gezielt verändert werden kann. Beispielhafte Ergebnisse von Probandenversuchen werden diskutiert.



Fetter, Robert; Heimann, Stefan; Augsburg, Klaus
Konzeption und Konstruktion eines Ergonomie-Prüfstandes zur Variation der Handbremshebel-Orientierung. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [11.06], insges. 21 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17720
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Ergonomie von Mensch-Maschine-Schnittstellen in Kraftfahrzeugen. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [11.05], insges. 20 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17718
Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Simulation des dynamischen Verhaltens von konventionellen Bremsanlagen und Fahrwerksystemen. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [10.06], insges. 22 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17709
Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Sendler, Jan
Methoden und Erkenntnisse zur Komfortbewertung der Mensch-Maschine-Schnittstellen von Kfz-Betriebsbremsen. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [10.05], insges. 22 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17695
Augsburg, Klaus; Bader, Daniel
Neuer Antriebsstrang-Prüfstand an der TU Ilmenau. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano, 2005, [10.03], insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17693
Augsburg, Klaus; Sendler, Jan; Fetter, Robert
Eine komplexe Methode zur Bewertung des Bremspedalgefühls. - In: Subjektive Fahreindrücke sichtbar machen, (2005), insges. 22 S.

Das Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik der Fakultät für Maschinenbau an der TU Ilmenau hat seine Forschungstätigkeit zum Thema Bremspedalgefühl in Teilaufgaben unterteilt. Es werden aufbauend auf den Arbeiten von R. Trutschel Methoden und Hilfsmittel vorgestellt, die sowohl wissenschaftlichen als auch industriellen Ansprüchen gerecht werden. - Zur Gewinnung einer hochwertigen Basis an Meßwerten für die Bremspedalcharakteristik einer Bremsanlage wird der Einsatz einer Betätigungsautomatik (Bremsroboter) vorgestellt. Das im Fachgebiet Kraftfahrzeugtechnik entwickelte System ist sowohl für den stationären als auch für den mobilen Einsatz geeignet. Anhand von Meßwerten mehrerer Mittelklasse-PKW werden Strukturmodelle abgeleitet und diskutiert, die den Bereich von Komfortbremsungen sehr gut abbilden können. Sie bilden die Grundlage für den Aufbau eines mechatronischen Brake-by-Wire-Systems mit vollaktivem Bremspedal (PEGASYS). Die zwei bisher umgerüsteten Fahrzeuge erlauben die Variation der Bremspedalcharakteristik sowie die Aufzeichnung wichtiger längsdynamischer Größen. Mit der Durchführung von Einzelparameter-Versuchen wurde begonnen, statistische Zusammenhänge zwischen der technischen Ausführung der Bremsanlage und dem Subjektivurteil aufzudecken. Es werden dafür repräsentative Beispiele dargestellt



Sendler, Jan; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Analyse der Bremspedalcharakteristik von Pkw unter der Nutzung einer neuartigen Methode. - In: Brems-Tech, (2004), 11

Holstein, Peter; Koch, Michael; Bader, Daniel; Augsburg, Klaus
Fortgeschrittene Zeit-Frequenz-Signal-Verarbeitung - Stand und Möglichkeiten. - In: Tagungsband, (2004), 5

Bader, Daniel; Augsburg, Klaus; Holstein, Peter; Koch, Michael
Echtzeiterkennung von nichtstationären Signalanteilen - Betrachtungen für ein Verfahren zur Analyse von Verzahnungssignalen. - In: Tagungsband, 2004, 6.1-6.10, insges. 10 S.

Hildebrandt, Alexander; Sawodny, Oliver; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus
Nonlinear control design for implementation of specific pedal feeling in brake-by-wire car design concepts. - In: Proceedings of the 2004 American Control Conference, ACC, (2004), S. 1463-1468

Bader, Daniel; Holstein, Peter; Mackenzie, D.; Marx, H.; Holinski, O.; Augsburg, Klaus
Real-time diagnostics for non-stationary gear noise on automotive tooth gears. - In: Proceedings, (2004), insges. 8 S.

Bader, Daniel; Holstein, Peter; Marx, Heiko
Wavelet-transformation und Verzahnungsgeräusche. - In: Proceedings of the Joint Congress CFA/DAGA '04, Strasbourg, March 22 - 25, 2004, (2004), S. 605-606

Augsburg, Klaus; Günther, Hagen; Abendroth, Harald; Wernitz, Boris
Comparison between different investigation methods of quasi-static and dynamic brake pad behaviour. - In: SAE Mobilus, 2003, 2003-01-3340, insges. 10 S.

https://doi.org/10.4271/2003-01-3340
Stadtfeld, Hermann J.;
Die zweite Revolution im Verzahnen von Kegelrädern. - In: Werkstatt + Betrieb, ISSN 0043-2792, Bd. 136 (2003), 6, S. 10-19, insges. 7 S.

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Model simulation a car braking system to permit identification and optimization of its static and dynamic behaviour. - In: Conference 'Computer-Simulation in Automotive Engineering', (2003), insges. 24 S.

Hildebrandt, Alexander; Trostmann, S.; Trutschel, Ralf; Augsburg, Klaus; Sawodny, Oliver
Modelling and flatness based control of electrohydraulic brakes. - In: Informations- und Elektrotechnik - Werkstoffe, Bauelemente, Systeme und Technologien für die Zukunft, (2003), S. 695-696

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Development tools to assist in the objective description of brake pedal feel. - In: Advanced brake technology, (2003), S. 121-147

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Development tools to assist in the objective description of brake pedal feel. - In: XXII. Internationales [My]-Symposium, Bremsen-Fachtagung, (2002), S. 123-149

Augsburg, Klaus; Trutschel, Ralf
Entwicklungswerkzeuge zur objektiven Beschreibung des Bremspedalgefühls. - In: XXII. Internationales [My]-Symposium, Bremsen-Fachtagung, (2002), S. 34-60

Augsburg, Klaus;
Experimental indoor NVH-investigations of brakes - requirements to the equipment :
Experimentelle Untersuchungen des NVH-Verhaltens von Bremsen im Labor - Anforderungen an die Mess- und Prüftechnik. - In: Brems-Tech, (2000), 16, Seite 1-7, [14] Seiten

Augsburg, Klaus;
Interactions between the properties of suspensions and brakes regarding braking comfort aspects :
Interaktion von Fahrwerks- und Bremseneigenschaften bezüglich ausgewählter Aspekte des Bremskomforts. - In: Brems-Tech, (2000), 13, Seite 1-7, [15] Seiten

Augsburg, Klaus; Brunner, Horst; Jeschor, Maik; Schmaler, Jens
Neues Prüffeld Reifen- und Fahrwerkstechnik am IVK der TU Dresden. - In: Automobiltechnische Zeitschrift, ISSN 2192-8800, Bd. 101 (1999), 10, Seite 774-776, 778-779

https://doi.org/10.1007/BF03221520
Frank, Günter;
Wärme-Kraft-Kopplung für die Wohnung. - In: HLH, ISSN 1436-5103, Bd. 50 (1999), 11, S. 24-29, insges. 4 S.

Augsburg, Klaus;
Untersuchungen zum Bremskomfort an PKW-Fahrwerken. - In: 44. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, (1999), insges. 4 S.

Frank, Günter;
Einhundert Jahre Dieselmotor : lebendige Technikgeschichte (3). - In: Ilmenauer Uni-Nachrichten, Bd. 40 (1997), 1, S. 16

Frank, Günter;
Fünf Jahre Fahrzeugtechnik an der TU Ilmenau. - In: Ilmenauer Uni-Nachrichten, Bd. 39 (1996), 1, S. 11