Bücher der Reihe Audi Dissertationsreihe

Die Elektronik und die Informatik wird in den nächsten Jahrzehnten einen immer höheren Stellenwert im Bereich der Fahrzeugsicherheit einnehmen. Neue Sensoren zur Umweltwahrnehmung werden die Fahrzeuge in die Lage versetzen angemessen auf die aktuelle Verkehrssituation zu reagieren. Es wird erwartet, dass aktive Sicherheitssysteme, wie beispielsweise die automatische Notbremsung, Fußgänger- und Radfahrererkennung und Funktionen zur Unfallvermeidung, die Anzahl tödlicher Verkehrsunfälle weiter zurückgehen lassen werden. Dabei besteht die Herausforderung darin, die neuen Sicherheitsfunktionen in ein System zu integrieren, dass bereits heute hochkomplex und vernetzt ist. Entstehen werden Echtzeitsysteme, die aus hochintegrierten Subsystemen bestehen werden. In dieser Dissertation werden Methoden entwickelt, um die Auslegung derartiger Steuergeräte in frühen Entwicklungsphasen abzusichern. Mithilfe von Modelltransformationen sowie simulativer und formaler Methoden werden verschiedene Architekturkonzepte aus den Perspektiven e¿ektiver Umfeldwahrnehmung, funktionaler Sicherheit und Echtzeitfähigkeit betrachtet und bewertet. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die Echtzeiteigenschaften der Softwareanteile der Sicherheitsfunktionen. Alle entwickelten Methoden wurden im Rahmen einer Forschungskooperation zwischen der Universität Erlangen-Nürnberg und der AUDI AG angewendet. Folgende Erkenntnisse konnten unter Anderem gewonnen werden:¿ Die Fusion von Objektlisten verschiedenartiger Sensoren ist aus Kosten-Nutzen-Sicht zu bevorzugen.¿ Modellbasierte Sicherheitsanalysen bieten sich insbesondere in frühen Entwicklungsphasen an, den Entwicklungsprozess zu unterstützen.¿ Für die Echtzeitanalyse von Steuergeräten sind exakte Algorithmen erforderlich, die in der Lage sind die kritischen Systemzustände zu visualisieren.¿ Die Simulation der Softwaretasks ist ein wichtiger Bestandteil der Analyse und ist erforderlich, um die dynamischen Effekte des Systems zu verstehen, sowie die Relevanz der kritischen Systemzustände einschätzen zu können.¿ Der Ansatz der modellgetriebenen Entwicklung ist besonders praktikabel in frühen Phasen der Systementwicklung, wenn man die Verallgemeinerung der Erkenntnisse unter Berücksichtigung des Abstraktionsgrades der Systemmodelle und der Eingabeparametermodelle durchführt.Durch die durchgeführten Analysen wurden Jahre vor der Serienproduktion, und Monate bevor erste Entwicklungsmuster zur Verfügung standen, an verschiedenen Stellen Engpässe in der Leistungsfähigkeit der Architekturkonzepte gefunden. Aufgrund der guten Zusammenarbeit zwischen OEM, Lieferant und Wissenschaft wurden neue Entwicklungsprozesse ins Leben gerufen und implementiert. Sowohl momentane als auch zukünftige Sicherheitssysteme prötieren von den entwickelten Methoden und werden die Basis bieten können um effiziente und effektive Funktionen der Fahrzeugsicherheit umsetzen zu können.

Um mit den Organisationen von Unternehmen Wettbewerbsvorteile zu erzielen und gleichzeitig die Kosten zu senken, stellen sich Unternehmen folgende Fragen:¿ Welche Leistungen im Unternehmen führen zu Wettbewerbsvorteilen?¿ Wie weit lassen sich die Geschäftsprozesse verbessern, damit das Effizienzpotenzial ausgeschöpft und die Wettbewerbsquellen gestärkt werden?¿ Wie sind die Geschäftsprozesse zu gestalten, um die Wettbewerbsorientierung in Unternehmen zu verbessern?Zur Beantwortung der Fragen wird in diesem Buch eine neue Methode vorgestellt. Sie ermöglicht die Bewertung der Wettberwerbsorientierung von prozessorientierten Organisationen, die Identifikation von wettbewerbskritischen Leistungen und die Gestaltung interner Kundenstrukturen. Die Umsetzung im Unternehmen hat gezeigt, dass dadurch die Effizienz überdurchschnittlich gesteigert werden kann, ohne durch die Kostensenkungsmaßnahmen das Premium-Image der Produkte zu gefährden. Die Methode liefert somit einen wichtigen Beitrag dazu, Unternehmen krisensicherer zu machen und die Profitabilität nachhaltig zu steigern.

This research presents a method for efficiently and reproducibly comparing diverse battery thermal management concepts in an early stage of development to assist in battery system design. The basis of this method is a hardware-based thermal simulation model of a prismatic Lithium-Ion battery, called the Smart Battery Cell (SBC). By eliminating the active chemistry, enhanced reproducibility of the experimental boundary conditions and increased efficiency of the experimental trials are realized. Additionally, safety risks associated with Lithium-Ion cells are eliminated, making the use of the SBC possible with thermal management systems in an early state of developed and without costly safety infrastructure. The integration of thermocouples leaves the thermal contact surface undisturbed, allowing the SBC to be integrated into diverse thermal management systems.

In dieser Arbeit wurde zur Optimierung der Entwicklungsprozesse ein neues Verfahren zur Mechanikerprobung von Aufladeaggregaten mit Hilfe von Kurzprüfläufen entwickelt. Sie ermöglichen durch die rasche und effiziente Gewinnung von Dauerlaufergebnissen bereits in frühen Entwicklungsstadien Handlungsspielräume zur gezielten Bauteiloptimierung.Die rechnergestützte Verknüpfung von Lastkollektiven etablierter Prüfläufe mit einem abzuprüfenden Merkmal bildet den Kern der Prüfzeitverkürzung. Durch Fokussierung auf den richtigen Prüflauf, dem Weglassen wenig beanspruchender Bestandteile sowie durch Überhöhen von Belastungen wird eine deutliche Prüfzeitverkürzung realisiert, die jederzeit den Übertrag auf die ursprüngliche Prüfzeit ermöglicht. Dieses Vorgehen wird an verschiedenen Bauteilen und Beanspruchungsfällen unter Einsatz konventioneller und neuer Werkstoffe am Abgasturbolader validiert.

Die vorliegende Dissertationsschrift behandelt die Wirkung von Fahrzeugfunktionen auf den Menschen und weitere damit interagierende Systeme. Die Ausarbeitung basiert auf der These, dass eine Fahrzeugfunktionsentwicklung nur dann erfolgreich ist, wenn die Fahrzeugfunktion die richtige Wirkung auf den Menschen hat und er sie dadurch als nützlich wahrnimmt. Deshalb wird in dieser Dissertation der klassische Entwicklungsprozess für Fahrzeugfunktionen mit einem zielorientierten Entwicklungsansatz erweitert, bei dem die Fahrzeugfunktionswirkung das übergeordnete Ziel der Fahrzeugfunktionsentwicklung darstellt. Sie ist damit der zentrale Ausgangspunkt, um die Anforderungen an eine Fahrzeugfunktion abzuleiten. Parallel zur Anforderungsentwicklung kann mit diesem Ausgangspunkt auch eine Evaluationsumgebung entwickelt werden, die am Ende der Entwicklung die tatsächliche Fahrzeugfunktionswirkung überprüft.

Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit steht die konkrete Umsetzung einer vorausschauenden adaptiven (=präadaptiven) Fahrwerksregelung im Automobilbereich mit dem Schwerpunkt der Schwarmdatengenerierung und -verarbeitung von Streckendaten zur Fahrbahnprädiktion im Fahrzeug. Hierzu wird ein serientaugliches cloudbasiertes präadaptives Regelungskonzept entwickelt, welches die vorhandenen aktiven und semi-aktiven Fahrwerkregelsysteme mit den generierten prädiktiven Streckendaten kombiniert. Ziel ist es, vorhandene Vertikaldynamiksysteme in allen Fahrzeugen bzw. einer ausgewählten Fahrzeugflotte durch vorausschauende Streckeninformationen zu unterstützen, sodass diese im Vorfeld von Ereignissen entsprechende Maßnahmen einleiten können. Die Optimierung der Fahrwerksysteme erfolgt dabei durch präadaptive Parametrierung des Regelgesetzes.

Christian Balzer widmet sich der Fragestellung, welche Wirkung eine lernförderliche Organisationskultur auf die Wahrnehmung und Eigeninitiative der Organisationsmitglieder erzielt. Im Rahmen seiner onlinegestützten Erhebung wurde eine Stichprobe von 735 Mitarbeitern gezogen, die in 14 unterschiedlichen Handelsbetrieben eines deutschen Automobilherstellers tätig sind. Die kausalanalytische Betrachtung erfolgte in einem Strukturgleichungsmodell. Zur Schätzung der Parameter wurde auf den varianzanalytischen Partial Least Squares-Ansatz zurückgegriffen.Seine Untersuchung unterstreicht die hohe Bedeutung eines lern- und entwicklungsfreundlichen Gestaltungsrahmens in Organisationen. Die Aufmerksamkeit von Wissenschaft und Praxis sollte künftig noch stärker auf die Ermöglichungsbedingungen informellen Lernens und die Transferförderlichkeit formeller Lernprozesse gerichtet werden.

Für die technische Entwicklung im automobilen Rennsport gilt die Rundenzeit als entscheidendes Kriterium. Durch eine rechnerische Vorhersage der minimalen Rundenzeit werden Entscheidungen in der frühen Phase des Entwicklungsprozesses unterstützt. Die Berechnung der zeitminimalen Fahrlinie und Fahrzeuggeschwindigkeit ist aufgrund der Kopplung zwischen Fahrlinie, Geschwindigkeit und maximalem Fahrzeugbeschleunigungspotential sowie der nichtlinearen Dynamik der Fahrzeugbeschreibung numerisch aufwändig und konvergiert zu lokalen Optima.In diesem Buch wird eine Möglichkeit aufgezeigt, die zeitminimale Geschwindigkeitstrajektorie effi zient und robust zu berechnen, indem die sogenannte quasistatische Simulationsmethode um einen Ansatz zur Bewertung des transienten Fahrzeugverhaltens erweitert wird.

BeschreibungDiese Arbeit befasst sich mit der Erkennung der Querungsintention von Fußgängern, um das Situationsbewusstsein zukünftig automatisiert fahrender Fahrzeuge zu verbessern. Auf Basis einer umfassenden Analyse bestehender Definitionen und Modelle zur menschlichen Intention wird der Begriff Fußgängerintention hierzu eindeutig definiert und ein Modell zur formalen Beschreibung der Erkennung der Querungsintention entwickelt. Dieses Modell bildet die Basis für den Entwurf eines Erkennungssystems, bei dem merkmalsbasierte Methoden des maschinellen Lernens unter Verwendung der Support Vector Regression eingesetzt werden. Dabei wird der nicht direkten Beobachtbarkeit der Intention mit dem Einsatz einer beobachterbasierten Videoannotationsmethode zur Bildung der Referenz begegnet. Die Leistungsfähigkeit des entwickelten Systems wird schließlich unter Verwendung realer Videodaten evaluiert.

Bedeutende Unfallschwerpunkte im innerstädtischen Verkehr liegen vor allem in Kreuzungs- und Einmündungsgebieten und damit in besonders beanspruchenden Fahrsituationen. Die Arbeit beschreibt die Konzeptionierung und Evaluierung einer Informationsstrategie, bei welcher der Workload, verursacht durch die tertiäre Fahraufgabe, in einer beanspruchenden urbanen Fahrsituation minimiert werden kann. Die geringe Komplexität und die damit verbundene verminderte Fehleranfälligkeit zeichnen das situationsspezifische und fahreroptimierte Informationskonzept aus.

Die Steinschlagsimulation beschäftigt sich mit dem vom Reifen ausgehenden Eigenbewurf durch Steine an der Karosserie und am Fahrwerk. Gegenwärtig läuft die Steinschlagbewertung rein geometrisch über die Ermittlung der Auftreffwinkel im Simulationstool "Pebbles II". Die derzeit verfügbaren Methoden zur Simulation erlauben keine Vorhersagen zur Schädigung von Oberflächen durch Steinschlag.Das Ziel dieser Arbeit war es, die Aussagequalität der Steinschlagsimulation im Hinblick auf die Oberflächenschädigung zu verbessern. Dafür wurden zwei unterschiedliche Ansätze gewählt. Anhand von praktischen Versuchen wurden zum einen Abwurfprofile von Steinen mittels Aufnahmen per High-Speed-Kamera an einem Versuchsfahrzeug ermittelt. Zum anderen wurde mit Hilfe eines Fallturm-Prüfstands die Oberflächenschädigung durch Steinschlag experimentell unter definierten Bedingungen untersucht, um die wesentlichen Schädigungsparameter ausfindig zu machen. Um eine Brücke zwischen den Fahrversuchen und den Versuchen aus dem Fallturm ziehen zu können, wurden Schadensbilder aus dem Feld analytisch ausgewertet und mit den Schädigungen aus dem Fallturm verglichen. Die Erkenntnisse aus den praktischen Versuchen wurden in das Simulationstool "Pebbles II" eingearbeitet, mit dem Ziel, bei einer Steinschlagsimulation die resultierende Oberflächenschädigung darzustellen

Die Bedeutung des Erhalts und der Förderung der Gesundheit von Mitarbeitern gewinnt im Kontext des demographischen Wandels mehr und mehr an Bedeutung. Zur Sicherung der internationalen Wettbewerbsfähigkeit erfordert dies von Industrieunternehmen eine Reduzierung arbeitsbezogener Gesundheitsrisiken, die sich durch die nutzergerechte Gestaltung von Arbeitssystemen realisieren lassen.Um dies zu ermöglichen, werden in der betrieblichen Praxis Verfahren zur physischen Risikobewertung angewendet. Diese geben Aufschluss über die vorliegende Belastung für Mitarbeiter eines Arbeitssystems. Aktuell basiert diese Belastungsbewertung meist auf der Berücksichtigung eines ,Durchschnittsmenschens'. Da die reale Mitarbeiterpopulation jedoch nur in den seltensten Fällen mit dieser Bewertungsbasis übereinstimmt, wird ein relativer Fehler im Ergebnis der Risikobewertung gebilligt.Um die beschriebene Lücke zu schließen, stellt diese Arbeit einen Ansatz zur Integration personenbezogener Parameter wie Geschlecht, Lebensalter und Körperhöhe vor. Speziell der Bereich der Intralogistik wird genauer untersucht, da dort häufig ein sehr diverses Mitarbeiterkollektiv vorzufinden ist. Der gewählte Untersuchungsraum bietet darüber hinaus eigene Belastungscharakteristika, wie z. B. das Ziehen und Schieben von schweren Lasten, deren physische Anforderung ebenfalls in der hier entwickelten Risikobewertung berücksichtigt werden.Die in dieser Arbeit entstandene nutzergruppenbezogene Risikobewertung stellt ein korrektives sowie präventives Instrument zur Arbeitssystemgestaltung für die betriebliche Praxis dar. Die Bewertung stark gemischter Nutzerpopulationen und eine dezidierte Risikoabschätzung werden ermöglicht. Zuvor unentdeckte Defizite werden aufgedeckt und verhelfen so zu einem Erkenntnisgewinn zur nutzergerechten Gestaltung von Arbeitssystemen. Die programmierte Berechnung ist parametrisierbar angelegt, wodurch die Nutzung auch in anderen Kulturkreisen ermöglicht wird.

Diese Arbeit befasst sich mit der ganzheitlichen Betrachtung des Einsatzes von 12-Volt-Lithium-Ionen-Starterbatterien in PKW-Bordnetzen. Neben der Vorstellung einer Methode zur Bestimmung der notwendigen Batteriemindestkapazität wird ein Eigenschaftsvergleich zwischen Lithium-Ionen- und Blei-Säure-Starterbatterien durchgeführt und ein Verfahren zur Absicherung und Diagnose von vielzelligen Batteriesystemen diskutiert, sowie die Wirtschaftlichkeit aktiver und passiver Zellsymmetrierungssysteme untersucht. Ferner wird das Alterungsverhalten einer 12-Volt-LiFePO4-Starterbatterie bei verschiedenen Zellumgebungsmaterialien und Klimazonen modellbasiert untersucht und zudem ein Klemmenspannungsmodell vorgestellt, das mittels Stromimpulsen und elektrochemischer Impedanzspektroskopie parametriert und mit einem Subhysteresemodell ausgestattet wird.