Projekte "Fahrzeuge und Infrastruktur des Straßenverkehrs"

Mit dieser Fragestellung beschäftigte sich von 2013 bis 2017 ein 17-köpfiger Forscherverbund von FH Aachen und RWTH Aachen University. In dem vom Land NRW geförderten Promotionskolleg ANFAHRT werden Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der alternativen Nutzfahrzeugantriebe für LKW und Bus durchgeführt für einen sauberen und energieeffizienten Straßentransport. Hybridisierung und Elektrifizierung blicken auch im Nutzfahrzeugbereich auf eine lange Historie zurück, fristeten aber viele Jahrzehnte aufgrund der billigen Flüssigkraftstoffe Benzin und vor allem Diesel ein Nischendasein. Nun ist diese Technologie zunächst im PKW-Segment wieder in den Mittelpunkt des Interesses gerückt, hauptsächlich ermöglicht durch Fortschritte in der Batterietechnologie und beschleunigt durch die Entwicklung der Kraftstoffpreise. Der Nutzfahrzeug- und Busbereich steht derzeit noch hinter dem Pkw-Bereich zurück. Einerseits ist die technologische Hürde aufgrund der deutlich höheren Anforderungen schwieriger zu meistern, andererseits sind die hier stärker fokussierten wirtschaftlichen Kennwerte, z.B. die „Total Cost of Ownership“ (TCO) schwieriger zu erreichen.

Die Bearbeitung fand in 4 Teilprojekten statt:
> Prädikatives Thermomanagement und Wärmerekuperation am hybridisierten Nutzfahrzeug
> Optimierung der Nutzung alternativ angetriebener Nutzfahrzeuge unter Berücksichtigung von Kontextinformationen (dieses Teilprojekt ist zugehörig dem Forschungsschwerpunkt "Informationstechnik")
> Adaptive Hybridbetriebsstrategien für stachastisch wiederkehrende, nicht prädizierbare Randbedingungen
> Optimierung des Energiespeicherkonzeptes für Hybridbusse und hybride Nutzfahrzeuge unter Berücksichtigung von Einsatzprofilen

Der Forschungsverbund ANFAHRT mit der RWTH Aachen University weist in Summe aller Partner fundierte Erfahrungen auf sehr vielen tangierten Gebieten auf. Mit der Kooperation wollen die beiden Hochschulen ihre jeweiligen bewährten Profile in der Forschung weiter stärken. Das Promotionskolleg fördert für eine Dauer von vier Jahren zehn promovierende Ingenieure, von denen vier an der FH Aachen im Institut ECSM betreut werden (Prof’s Esch, Feyerl, Kemper, Ritz) und einer am Institut Novum Energy (Prof. Kuperjans). Zu jedem der geförderten zehn Promotionsprojekte gibt es eine forschungsbegleitende Kooperation mit einem Industrieunternehmen.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Esch, esch@fh-aachen.de mit/with Prof. Dr.-Ing. G. Feyerl, feyerl@fh-aachen.de; Prof. Dipl.-Ing. H. Kemper, h.kemper@fh-aachen.de; Prof. Dr.-Ing. T. Ritz, ritz@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Michael Rahier M.Eng., Dipl.-Ing. Jörg Kreyer M.Sc., Sven Schulze M.Sc., Ziyi Wu M.Sc.

Förderlinie/Funding line | Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung NRW - NRW.Forschungskooperationen U & FH

Projektvolumen/Project volume | 746.000 €  

Motorverkleinerung (Downsizing) und Drehzahlabsenkung (Downspeeding) haben sich als wirksames Mittel zur Verbrauchsreduzierung von Verbrennungsmotoren um bis zu 30% etabliert. Die Turboaufladung hat sich als preiswertes und effektives Mittel durchgesetzt, die dafür notwendige, spezifische Leistungsdichte zu realisieren. Durch ein neuartiges, schnelles Schaltelement (Exhaust Impulse Charger) zwischen Zylinderkopf und Turbolader wird die vom Kolben am Gas verrichtete Kompressionsarbeit gezielt genutzt, um einen extrem intensiven Auslass-Impuls zu erzeugen. Auf diese Weise kann schon bei Anfahrdrehzahl das maximale Drehmoment mit sehr hoher Spontaneität erreicht werden.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Esch, esch@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Daniel Busse, Dipl.-Ing. Eugen Neu

Förderlinie/Funding line | Ziel2-Programm 2007-2013 (EFRE) -Automotive+Produktion.NRW

Projektvolumen/Project volume | 207.696 €  

Beimischung von Wasserstoff in einer Verbrennungskraftmaschine zur Verbesserung des Wirkungsgrades und zur Senkung der Abgasemissionen steht im Vordergrund dieses Projektes. Dabei werden sowohl ein Diesel- als auch ein Erdgasbrennverfahren hinsichtlich ihrer Potentiale untersucht. Eine Vertiefung der Untersuchung ist der Einfluss voll variabler Ventilsteuerzeiten auf diese Brennverfahren. Die Untersuchungen finden numerisch, durch Simulation der Ladungswechsel statt, so wie experimentell mittels eines Einzylinder-Forschungsmotors statt.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Esch, esch@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Matthias Eickmann

Förderlinie/Funding line | Bundesministerium für Bildung und Forschung - FHprofUnt

Projektvolumen/Project volume | 274.859 €  

Ziel des Vorhabens war die Entwicklung eines kombinierten SCR-Mischers und Hydrolysekatalysatorelements für Industrie-Dieselmotoren. Beim SCR-Verfahren wird eine Harnstoff-Wasserlösung (HWL) in das Abgas eines Dieselmotors eingespritzt, um die Stickstoffoxide (N0x) zu reduzieren. Das Mischerelement beschleunigt und vergleichmäßigt die Vermischung von HWL und Abgas und unterstützt zudem die Umwandlung von Harnstoff zum Reduktionsmittel Ammoniak.

Die Funktionsweise des neuartigen Mischers wurde an einem eigenen Teststand im SIJ getestet.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. U. Herrmann, ulf.herrmann@sij.fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Marc André Damm

Förderlinie/Funding line | Bundesministerium für Bildung und Forschung - FHprofUnt

Projektvolumen/Project volume | 355.000 €

Im Projekt „LeiRa“ wird weltweit erstmalig ein Rating-System für Leichtbaustrukturen im Fahrzeugbau, insbesondere für Karosserie- und Fahrwerksstrukturen, entwickelt. Aktuelle und zukünftige Leichtbauweisen lassen sich somit auf einer „objektiven“ Plattform vergleichen. Nach bestimmten Randbedingungen (Stückzahl, Kosten, CO₂-Impact) müssen klare Aussagen getroffen werden können, an welcher Stelle im Fahrzeug sich eine bestimmte Technologie, ein bestimmter Werkstoff bzw. eine bestimmte Bauweise am sinnvollsten einsetzten lässt. „LeiRa“ versteht sich als ein Expertensystem, welches technisch fundierte Leichtbaubewertungen von Strukturkonzepten ermöglicht und daher als ein Produkt für die Fahrzeugindustrie zu verstehen ist. „LeiRa“ bietet basierend auf einer neuen Methode ein intelligentes Tool um „Leichtbaukonzepte in Straßenfahrzeugen“ zielführend zu etablieren und unterstützt damit die Bewertung von aktuellen und neuen Fahrzeug- und Systemtechnologien.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Röth, roeth@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Jochen Jung, Dipl.-Wirt.-Ing. Michael Pielen

Förderlinie/Funding line | Projektträger Mobilität und Verkehrstechnologie TÜV Rheinland

Projektvolumen/Project volume | 514.074 €

Der modulare Karosserie-Produktions-Baukasten erfüllt die Voraussetzungen zu einer flexibleren Produktion und ermöglicht damit die schnelle Umsetzung unterschiedlicher Modellvarianten und Sonderlösungen. Für die Fahrzeugkleinserie wird hier eine Marktlücke geschlossen, die den beteiligten Partnern eine neue Marktposition gibt. Durch die Umsetzung der gesamten Produktionskette von der Entwicklung bis zum Verkauf ist eine enge abgestimmte Zusammenarbeit der beteiligten Partner notwendig. Die Projektumsetzung erfolgt im regionalen Schwerpunkt NRW. 

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Röth, roeth@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Tarek Soliman B.Eng., Dipl.-Ing. Katrin Brittner, Stefan Meyer

Förderlinie/Funding line | Bundesministerium für Bildung und Forschung - KMU-innovativ

Projektvolumen/Project volume | 154.000 €

Ein Bestandteil des Forschungsvorhabens ist die Durchführung eines realitätsnäheren Zertifizierungstest, der das komplexe Verhalten im realen Straßenverkehr wiedergeben kann. Dieses Messverfahren zur Messung der sogenannten "Emissionen im realen Straßenverkehr" („Real Driving Emissions (RDE)“) wird im PKW-Segment schrittweise eingeführt. Dabei werden portable Emissionsmessgeräte („Portable Emission Measurement System (PEMS)“) eingesetzt.

Infolge der vielfältigen Faktoren, welche eine Fahrt im realen Straßenverkehr beeinflussen, stellt das Thema RDE in vielen Punkten eine äußerst komplexe Anforderung für die Entwicklung, Applikation und Optimierung von PKW-Antriebsstrangstrukturen dar. Angesichts der hohen Überschussleistung der Verbrennungsmotoren gewinnt insbesondere der Einfluss des Fahrstils, aber auch der Fahrstecke zunehmend an Bedeutung. Der Einfluss des Fahrers, der Strecke, der vielfältigen Ausstattungsvarianten und übergeordnet der Fahrzeugmasse wird somit bei einer RDE-Messung im Vergleich zum Rollenprüfstandstest mit einbezogen.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. G. Feyerl, feyerl@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Johannes Mirsch M.Sc.

Förderlinie/Funding line | Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen

Projektvolumen/Project volume | 300.000 €

Das Forschungsprojekt entwickelt eine gemeinsame Wertschöpfungsstrategie für KMU, welche die Entwicklung und Produktion innovativer Fahrzeuge bei zunächst geringen Stückzahlen in einem Netzwerk ermöglicht. Auf der Basis verschiedener Marktszenarien werden Wertschöpfungsstrategien zur Beschreibung möglicher Produktionsstrukturen der Serienfertigung innovativer Automobile abgeleitet.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Röth, roeth@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Dipl.-Ing. Katrin Brittner

Förderlinie/Funding line | Ministerium für Wirtschaft, Energie, Industrie, Mittelstand und Handwerk NRW  - Ziel2.NRW, Automotive+Produktion.NRW

Projektvolumen/Project volume | 134.860 €

Ziel des Projektes UNITED ist der Wissenstransfer zwischen europäischen und asiatischen Hochschulen für Studiengänge in der Fahrzeugtechnik. Hierzu wurden von den europäischen Partnern (FH Joanneum Graz, Politecnico di Torino und FH Aachen) vier Trainings in Südostasien durchgeführt.

Das erste Training im September 2019 mit dem Thema „Electric Powertrain“ wurde von der UNIVERSITAS UDAYANA (Indonesien) ausgerichtet. Von der FH Aachen leitete Christian Granrath (FB 6) einen Workshop zum Thema „Electric/Electrified Powertrain embedded Software Systems“.

Im November 2019 folgte das zweite Training zum Thema „From ICE to Alternative Powertrain“ an der UNIVERSITI TEKNIKAL MALAYSIA MELAKA. Der Beitrag der FH Aachen bestand aus den Vorträgen von Torsten Merkens (FB 2) zum Thema „Sustainable Urban Mobility Planning“ und von Prof. Esch (FB 6) zum Thema „Low CO2 ICE Efficiency“.

Das dritte Training zum Thema „Vehicle Design + Dynamics“ fand im Dezember 2019 an der UNIVERSITAS SUMATERA UTARA (Indonesien) statt. Prof. Röth’s (FB 6) 2-tägiger Workshop umfasste die Themen “Future Mobility”, „Vehicle Concepts“, „Body Desig“ und „Safety“.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. T. Esch, esch@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Dipl-Ing. Natascha Potuschnik, Christian Granrath M. Sc., Torsten Merkens M. Eng.

Förderlinie/Funding line | Erasmus+

Projektvolumen/Project volume | 97.639 €

Die Bundesregierung fördert den Radverkehr in vielfältiger Form. Um diesen attraktiv zu gestalten, bedarf es u.a. einer qualitativ hochwertigen Infrastruktur. Größtenteils sind Städte und Gemeinden für Verkehrssicherung, Betrieb und Erhaltung der Radverkehrsanlagen (RVA) zuständig. Um diesen Aufgaben entsprechend den gesetzlichen Vorgaben und den steigenden Ansprüchen der Nutzerinnen und Nutzer (z.B. erhöhte Reisegeschwindigkeit durch Pedelecs) gerecht werden zu können, wird in diesem Forschungsprojekt ein geeignetes Verfahren zur Zustandserfassung und -bewertung für RVA entwickelt. Zu Beginn des Projektes wird eine Literaturrecherche durchgeführt, bei der nationale und europäische Erfahrungen zu Erfassungstechniken, Messdaten/-parametern und Bewertungsverfahren auf RVA gegenübergestellt werden. In den nächsten Schritten erfolgen die Definition der relevanten Zustandsindikatoren und Erfassungs- und Bewertungsparameter, die Festlegung einzuhaltender Qualitätsanforderungen sowie die Entwicklung eines Datenformats. Die Ergebnisse dieser Arbeitsschritte dienen auch als Grundlage des systematischen Identifikations- und Entwicklungsprozesses der geeigneten Erfassungstechnik (Beschreibung der Anforderungen, Qualitätsgüte, Kosten). Dies mündet schließlich in dem Aufbau der gewählten Erfassungstechnik und der Durchführung von messtechnischer und visuell-sensitiver Erfassung auf ausgewählten Strecken. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse fließen in einen kommunalen Leitfaden ein, der noch während der Projektlaufzeit erarbeitet wird und die Grundlage für ein standardisiertes Verfahren bildet.

Projektleitung/Project Manager | Prof. Dr.-Ing. U. Stöckert, stöckert@fh-aachen.de mit/with Prof. Dr.-Ing. C. Hebel, hebel@fh-aachen.de

Mitarbeitende/Staff | Torsten Merkens M.Eng.

Förderlinie/Funding line | Bundesanstalt für Straßenwesen

Projektvolumen/Project volume | 121.510 €