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Der Tagungsband enthält die Beiträge zu den Vorträgen der 9. Fachtagung vom 28. Februar 2023 in Karlsruhe. In 12 Artikeln wird über den Stand der Forschung und neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Antriebstechnik für mobile Arbeitsmaschinen berichtet. Der Tagungsband zeichnet sich durch Fachbeiträge zu klimaneutralen, effizienzoptimierten und elektrifizierten Antrieben in verschiedensten Maschinen aus. Neben Fahrantrieben werden auch nachhaltige und innovative Arbeitsantriebe thematisiert.

The development of PEM fuel cell systems can be further improved, if the interactions between the different development levels are considered. The IPEK X-in-the-loop approach allows connecting the operating conditions measured locally at the fuel cell components, like the bipolar plate with data from the drivetrain and the fuel cell system. Measurement data taken from micro sensors can be transmitted to control the fuel cell system components. The mixed virtual-physical approach allows emulating different types of components instantly and facilitates the optimization of fuel cell components and operating strategies. With this development method the fuel cell and the fuel cell system components as well as the operating controls can be improved with respect to power dynamics, power density and lifetime.

Die zweite Chemnitzer Brennstoffzellenkonferenz wurde vom Innovationscluster HZwo und dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU durchgeführt. Ausgewählte Fachbeiträge und Präsentationen werden in Form eines Tagungsbandes veröffentlicht. The second fuel cell conference was initiated by the innovation cluster HZwo and the Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology. Selected lectures and presentations are published in the conference proceedings.

Um das Einsatzspektrum von Elektromotoren zu erweitern, muss deren Leistungsdichte gesteigert werden. Viele Branchen sind auf Antriebskomponenten mit hoher Leistungsdichte angewiesen, so auch die Nutzfahrzeugindustrie. Aus diesem Grund werden Nutzfahrzeuge immer noch vorwiegend mit hydraulischen Antriebskomponenten ausgeführt. Die Leistungsdichte von Hydrostaten übersteigt die der elektrischen Antriebskomponenten bei weitem. Um das zu ändern, wurden Maßnahmen untersucht, die Leistungsdichte von permanenterregten Synchronmaschinen (PMSM) auf das Niveau von Hydrostaten zu steigern. Um die Leistungsdichte einer PMSM zu steigern, wird diese methodisch analysiert und die jeweiligen Maßnahmen nach ihrem Potenzial bewertet. Hochdrehzahlkonzepte sowie vergleichbar teure Materialien werden davon ausgeschlossen. Betrachtet wird lediglich die Leistungsdichtesteigerung durch Steigerung des Drehmoments bei gleichem Bauvolumen. Zur Steigerung des Wicklungsfaktors und damit der elektrischen Ausnutzung wird eine Mehrphasenmaschine mit neun Phasen und acht Polen in der Urwicklung erarbeitet. Für einen querkraftfreien Lauf wird die Urwicklung doppelt angeordnet. Das Mehrphasenkonzept schafft neben der höheren Leistungsdichte auch zusätzliche Freiheitsgrade. Mit diesen zusätzlichen Freiheitsgraden kann eine fehlertolerante Maschine gebaut werden, die im Falle einer Störung trotzdem noch betriebsfähig bleibt. Der optimierte Aufbau resultiert in einer Außenläufermaschine mit Oberflächenmagneten und doppelter Statoranordnung. So wird trotz Außenläufermaschine eine längliche Form erreicht, welche die Einbaumöglichkeiten im Vergleich zum Scheibenläufer stark erhöht. Die Wicklung besteht aus konzentrierten Formspulen mit für die Kühlung optimiertem Querschnitt und erhöhtem Nutfüllfaktor. Die Steigerung der Stromdichte auf JRMS = 24 A/mm2 wird durch eine direkte Kühlung der Wicklung mit Hydrauliköl erreicht. Abschließend wurde aus den gewonnenen Erkenntnissen ein Prototyp aufgebaut und auf einem Prüfstand vermessen. Die Testmaschine mit PS1 = 260 kW erreicht eine volumetrische Leistungsdichte, im Bezug auf das Gesamtvolumen, von Φ = 13.13 kW/L . Die volumetrische Leistungsdichte im Bezug auf das Aktivvolumen beträgt Φ = 34.50 kW/L . Diese Kennwerte sind mit denen eines Hydrostaten mit einem Schluckvolumen von 160 cm3 vergleichbar., To expand the range of use of electro motors, the power density has to be increased. Many industry sectors are reliant on high power density drive components, like the commercial vehicle industry. Because of that, the most common drive train in this sector is still a hydraulic drive system. The power density of a hydraulic drive is still a lot higher than an electrical drive. To change this fact, methods were developed to increase the power density of permanentmagnet synchronous motors (PMSM) to the level of a hydraulic motor. To do this, the PMSM will be methodically analyzed and the potential of the individual steps where rated. Concepts of high power density with a high speed or very expensive materials where not investigated. The focus is on increasing the torque density. To increase the winding factor and thus the electrical exploitation, a multiphase machine with nine phases and eight poles in the smallest winding configuration is developed. To reduce the transverse force to almost zero, the winding configuration is mirrored. Next to the higher power density, this kind of winding creates new degrees of freedom. This is the base for an engine with fault tolerance. Through optimization of the design of the machine, results an outer rotor permanent magnet synchronous machine with surface magnets and two stators in one housing. This design guarantees, even if an outer rotor is used, an elongated machine. Therefore, the possibilities of implementation are still as high as with an inner rotor machine. The winding is made of concentrated coils. Instead of round wires, trapezoidal wires are used. This allows a higher fill factor and a current density of JRMS = 24 A/mm2 . The high current density results of the direct cooling of the coils with hydraulic oil. To validate the steps, a prototype is built. This prototype is tested on a test rig and has a power of PS1 = 260 kW. The volumetric power density, based of the overall volume, is rated with Φ = 13.13 kW/L . If the volume of the active parts is used, the power density is Φ = 34.50 kW/L . These characteristics meet the ones of a hydraulic drive with a displacement of 160 ccm.

Industrielle Produktion und Logistik stehen zunehmend vor der Aufgabe, den steigenden Anforderungen bezüglich Geschwindigkeit, Kostendruck, Qualität und Innovationgerecht zu werden. Dieser Trend zu größerer Flexibilität und starker Anpassbarkeit unter den Bedingungen von Großserienproduktionsanlagen erfordert Umstrukturierungen im Sinne von Industrie 4.0, wobei Digitalisierung und Automatisierung Kernrollen spielen.Die dafür eingesetzten automatisierten mobilen Robotersysteme müssen den Flexibilitätsanforderungen ebenso nachkommen wie die stationären. Die Implementierung modularer Strukturen in diesem Bereich, ermöglichen die situationsspezifische Anpassung an sich verändernde Einsatzbedingungen.In dieser Arbeit werden Konzepte für den Antrieb modularer mobiler Manipulatoren behandelt. Im Rahmen des Projektes TURBO der TU Wien wird ein Konzept zum Entwurf und zur Konstruktion gebracht und innerhalb eines Funktionsprototypen getestet.Die Fragen, welchen Funktionsumfang solch ein Antriebsmodul bereitstellen soll, wie sich dieser durch modulare Bauweise anpassbar ausführen lässt, wie die Stärken und Schwächen der unterschiedlichen Konzepte zu bewerten sind und wie sich das Modul in das Gesamtsystem bestmöglich integrieren lässt, sollen beantwortet werden.Die methodische Entwicklung dieses Antriebsmoduls erfolgt angelehnt an die in VDI Richtlinie 2221 beschriebenen Prozessphasen und die damit verknüpften Aktivitäten., The fields of industrial production and logistics are confronted with increasing demands regarding speed, costs, quality and innovation. The trend towards higher flexibility and increased adaptability within the confines of mass prodution requires restructuring inaccordance with Industry 4.0, wherein digitalization as well as automation play keyroles.Employed automated mobile as well as stationary robot systems must fulfill those demands. Implementing modular structures into these systems enable adaptation to everchanging operating conditions.This thesis presents a variety of different drive concepts for modular mobile manipulators.Within the Vienna University of Technology’s project TURBO, one concept is being chosen for design and manufacture, to then be tested by integration into a functioning prototype. Research questions regarding the range of functions, modular adaptability,evaluation of different concepts’ strenghts and weaknesses and integration of the module into the overall system are being answered.A methodical approach in accordance with VDI guideline 2221, incorporating the the reinproposed process phases and the development actions linked to it, is used.

Die schnelle Entwicklung um den Bereich der Medizintechnik, mit ständiger Forderung nach einfacher Bedienbarkeit, Zuverlässigkeit bei gleichzeitig geringen Kosten, führt zu der Entwicklung neuer medizinischer Instrumente und Geräte. In dieser Arbeit geht es darum, einen automatischen Medikamentendispenser zu entwickeln und konstruieren. Diese Arbeit legt den Fokus auf den Bewegungsmechanismus, der für das Auswerfen der Medikamente zum richtigen Zeitpunkt, benötigt wird. Der Medikamentendispenser soll Pflegepersonal bei der Medikamentenverteilung unterstützen. Hierbei soll der Dispenser einmal die Woche befüllt werden und zu vier Tageszeiten (morgens, mittags, abends und nachts) Medikamente automatisch ausgeben. Eine Anzeige erleichtert die Kontrolle, ob die Medikamente auch durch Patienten oder Patientinnen aus dem Dispenser genommen wurden. There is not enough nursing staff in hospitals or nursing homes, which leads to nurses not having enough time to take properly care of people in need. This should be changed with this automatic drug dispenser. This project was developed by a group of students for their bachelor thesis. The aim of the automatic drug dispenser is to save time in the distribution of medication. This should happen by only having to fill the dispenser once a week and to distribute the right medication four times a day (in the morning, at noon, in the evening and at night). There should also be a possibility to monitor whether the medication was taken by a patient or not. The final concept contains 28 boxes, four for every day of the week. The upper part of the dispenser will rotate at those given times, to open a trapdoor of a box through a lever. If the patient does not need medication during those given times, this specific box can be deactivated by pushing it slightly towards the middle of the dispenser. While the box is opened, a lamp glows red to indicate, that the medication is ready to be taken out of the dispenser. After the drugs are dispensed into a cup, they are monitored by an ultrasonic sensor. As soon as the medication is removed, the lamp glows green. This thesis specializes on the driving, bearing and sensory part of this project.

Der Tagungsband enthält die gesammelten Beiträge zu den Vorträgen der 8. Fachtagung vom 23. Februar 2021 in Karlsruhe. In 11 Artikeln wird über den Stand der Forschung und neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Antriebstechnik für mobile Arbeitsmaschinen berichtet. Der Tagungsband zeichnet sich durch Fachbeiträge zu smarten Maschinensteuerungen und Fahrstrategien, innovativen Lösungen für elektrische Antriebe und Entwicklungsmethoden für Off-Highway Fahrzeuge aus.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Konstruktion eines Fußballroboters gemäß dem Regelwerk der Robocup Small Size Soccer League. Die Robocup Small Size Soccer League ist ein internationaler Wettbewerb in denen Studententeams selbstentwickelte Fußballroboter gegeneinander antreten lassen. Durch die Vorgaben des Regelwerks entstehen insbesondere bauliche Einschränkung in Hinsicht auf Größe und Form des Roboters. Im Zuge der Bachelorarbeit I sollte für die FH Campus Wien das mechanische Konzept eines solchen Roboters entwickelt werden. Die Konstruktion soll dabei innovativ, preisgünstig und gleichzeitig sehr effizient sein. Da diese Arbeit im Team, welches aus zwei Studenten besteht, behandelt wird, wurden die Aufgaben in zwei Arbeitspakete gegliedert und in separaten Arbeiten verfasst. In diesem Arbeitspaket wird vor allem auf die Konstruktion des Antriebs, der Radaufhängung und Gehäuses eingegangen. Dafür wurden mehre Komponenten und Konzepte entwickelt und ihre Vor- und Nachteile verglichen. Entscheiden für die richtige Funktionsweise des Roboters war die Entwicklung und Konstruktion des Allseitenrades. Da die Grundfläche des Roboters einen Kreis mit vier umliegenden, gleichmäßig über den Umfang verteilten Rädern bildet, ist es elementar, dass die Räder in Laufrichtung eine antreibende Kraft an den Boden übertragen können, sich aber normal zur Laufrichtung verschieben lassen. Dadurch lässt sich der Roboter in alle Richtungen der Ebene bewegen ohne, dass die Räder blockieren. Außerdem wurde ein Antriebskonzept entwickelt, welches aus einem Motor-und Getriebepaar für jedes der vier Räder besteht. Die Detaillierte Konstruktion wird in der untenstehenden Arbeit genauestens erläutert. This Thesis deals with the construction of a football robot which has to align with the rules of the “Robocup Small Size Soccer League”. The Robocup Small Size Soccer League is an international contest in which teams of university students compete with the ir selfdeveloped robots. Due to the standards of this Competition there are structural restrictions for the d evelopment of this roboter. Especially for the size and the shape of the robot. During the Bachelor Thesis for the FH Campus Wien, a concept for t he mechanical construction for such a robot must be developed. The concept should be innovative, efficient an d should be at a low cost. The team consists of two members therefore the goals of the project were split and were documented in two different the sis. This thesis discusses the construction of the propulsion, suspension and the casing. Therefore, several components und concepts were created and were compared with regard to their pros and cons. Crucial for the success of the project was the developm ent of the omniwheel. Due to the circle shape of the footprint of the robot, the use of omniwheels along the p erimeter were necessary. Hence, the robot is able to move in every direction on the ground without rotation of the body. The detailed construction the robot is in the following thesis. of iv

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung des Hauptantriebskonzeptes, eines mehrteiligen Antriebssystems, für einen Rettungsroboter. Betrachtet werden die Konzeptfindung und Konstruktion der einzelnen Baugruppen sowie die dazugehörigen Fertigungsmaßnahmen und Materialien der einzelnen Bauteile. Als Basis für die Konstruktion dient das Reglement der „RoboCup Rescue League“, einem internationalen Forschungswettbewerb für Rettungsroboter. Hauptaugenmerk liegt auf einer einfachen und ökonomisch ausgeführten Konstruktion. Das Ergebnis dieser Arbeit bildet ein CAD Modell des Antriebes. Anhand dieser Konstruktion kann ein Prototyp des Rettungsroboters gebaut werden. This thesis deals with the development of the main drive for a rescue robot with a multi part drive system. The conceptual design and construction of the several sub-assemblies as well as the manufacturing processes and materials of the individual components are considered. The basis for the construction is the rule book of the "RoboCup Rescue League", an international research competition for rescue robots. The focus lays on a simple and economical design. The result of this work is a CAD model of this main drive. Based on this construction, a prototype of the rescue robot can be built.

A novel integrated approach to high-accuracy machining with industrial robots is presented in this paper. By combining a conventional industrial robot with an external compensation mechanism, a significantly higher bandwidth of the control of the relative position between the tool and the workpiece can be achieved. A model-based feedback controller for the compensation mechanism, as well as a mid-ranging control architecture for the combined system with the robot and the compensation mechanism are developed. The system performance is evaluated in extensive machining experiments, and the workpiece accuracies achieved are quantified and compared to the corresponding results obtained with state-of-the-art approaches to robotic machining. It is shown that the proposed approach to machining offers significantly higher accuracy, up to eight times improvement for milling in steel, where the required process forces, and thus the exhibited position deviations of the robot, are significant.

Die zunehmende Einführung von elektrischen Antriebssystemen in Elektround Hybridfahrzeugen führt aktuell zu enormen Herausforderungen bezüglich der EMV Anforderungen dieser Fahrzeuge. Um diese elektrischen Antriebe, wie sie sonst eher im Industriebereich eingesetzt werden, effizient betreiben zu können, werden sie in aktuellen Elektrofahrzeugen bei Batteriespannung im Bereich von 400V betrieben. Im Antriebsumrichter wird aus der Batteriespannung ein frequenzvariables Drehstromsystem zum Betrieb des Drehstrommotors generiert. Hierzu wird die volle Batteriespannung mit sehr steilen Schaltflanken auf die Antriebswicklungen geschaltet. Zur Erhöhung des Systemwirkungsgrads des Antriebssystems ist es notwendig, dass die im Umrichter eingesetzten IGBTs möglichst schnell schalten, was sich allerdings nachteilig auf die Störaussendung der Komponente auswirkt. Aufgrund der deutlich höheren Bordnetzspannung erzeugen die im Antriebsbordnetz eingesetzten leistungselektronischen Komponenten im Vergleich zur klassischen Fahrzeug-EMV höhere Störaussendungen, die zur Sicherstellung der EMV beherrscht werden müssen. Aufgrund des begrenzten Platzangebots innerhalb des Fahrzeugs sind die möglichen Gegenmaßnahmen begrenzt. Zur Abschirmung des Antriebsbordnetzes vom Rest des Fahrzeugs wird dieses in der Regel als vollständig geschirmtes IT-Netz ausgeführt. Aufgrund dieser neuen Anforderungen werden aktuell alle EMV-Standards im Fahrzeugbereich mit Bezug auf die Komponenten des Antriebsbordnetzes überarbeitet. Die Komponententests des elektrischen Antriebsstrangs werden aktuell in neusten Draftversion der CISPR 25 [1] beschrieben. Der Test eines Antriebsumrichters beinhaltet die Messung des leitungsgeführten Störstroms auf der Antriebsund der Traktionsleitung und eine Messung der Störspannung an einer Netznachbildung auf der 12V und auf der HV-Seite. Problematisch ist hierbei die Antriebswelle der elektrischen Maschine, da diese nicht in die Systemschirmung integriert ist und somit Gleichtaktstörströme über die Antriebslager in andere Bereiche des Fahrzeugs überkoppeln können. Der Störstrom, der über die Lager auf die Antriebswelle auskoppelt, wird in der aktuellen Norm nicht berücksichtigt. Allerdings haben Messungen im Rahmen der Arbeit [2] gezeigt, dass der Wellenstrom bei einigen Frequenzen die Störstromgrenzwerte nach CISPR 25 überschreitet. Somit können auch diese Wellenströme einen signifikanten Einfluss auf die elektromagnetischen Eigenschaften der Fahrzeuge haben. Des Weiteren zeigte die Untersuchung in [2], dass sich die Wellenströme in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebs ändern.

Die zunehmende Integration von leitungselektronischen Komponenten in Elektround Hybridfahrzeugen hat einen großen Einfluss auf die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) im Fahrzeugbereich. Die elektrischen Antriebssysteme mit Leistungen im 100kWBereich werden aus Gründen der Energieeffizienz bei aktuellen Fahrzeugen mit LithiumIonen Batterien mit hohen Gleichspannungen [1] betrieben. Der Antriebsumrichter erzeugt an seinen Ausgangsklemmen ein frequenzvariables gepulstes Drehstromsystem, mit dem entweder ein Asynchronmotor oder ein permanent erregter Synchronmotor betrieben wird. Um den Wirkungsgrad des Antriebssystems weiter zu steigern, werden im Antriebsumrichter möglichst schnell schaltende IGBTs [2] eingesetzt. Allerdings verursachen diese schnellen Schalthandlungen im Umrichter breitbandige Störaussendungen, die in andere Teile des Bordnetzes überkoppeln können. Im Vergleich zur klassischen Fahrzeug-EMV, die das 12V Bordnetz beinhaltet, sind die im Antriebsbordnetz entstehenden Störaussendungen wesentlich höher. Um diesen neuen Gegebenheiten zu begegnen, werden aktuell alle EMV Standards im Fahrzeugbereich um die neuen Antriebsstrangkomponenten ergänzt. Bezüglich des Antriebsstrangs werden in der aktuellen Version der CISPR 25 [3] Komponententests mit dem Antriebssystem beschrieben. Hierbei wird der Umrichter, der im Wesentlichen die Störquelle darstellt, in der Schirmkabine platziert. Um den Umrichter für Messungen sowohl der leitungsgebundenen Störaussendung auf der Antriebs-, wie der Batterieleitung als auch der gestrahlten Störaussendung betreiben zu können, muss er zum einen über eine Gleichspannungsquelle versorgt werden und zum anderen an seinen Motorklemmen eine Last also einen Antrieb antreiben können. Aktuell wird nach CISPR 25 ein realer Antrieb an den zu testenden Umrichter angeschlossen. Um den Umrichter in realitätsnahen Betriebspunkten betrieben zu können, wird die Welle des Antriebs aus der Halle geführt, um dort eine mechanische Belastungsmaschine (in der Regel ein zweiter leistungselektronisch geregelten Antrieb) anzuschließen. Um die Schirmwirkung der Halle nicht zu beeinträchtigen und die Lastmaschine zu entkoppeln wird die Welle entweder isoliert (Kunststoffwelle) oder über eine Wellenfilterung (Wellenschirmung) aus der Halle geführt, was zumindest bei einer bestehenden Halle problematisch ist. Da der Antrieb im Bezug auf die EMV eine passive Komponente darstellt, sind entsprechende Entstörmaßnahmen im Umrichter zielführend.

Im Rahmen der Elektromobilitaet haben sich neue Anforderungen, Restriktionen aber auch Freiheitsgrade an Fahrzeugkonzepten ergeben. Um den geaenderten Randbedingungen zu begegnen, sind neue Entwicklungsansaetze sowie eine ganzheitliche Betrachtung des Fahrzeugs und seiner Teilsysteme noetig. Im Rahmen des interdisziplinaeren Forschungsprojektes DLR@UniST entwickeln das Institut fuer Fahrzeugkonzepte des Deutschen Zentrums fuer Luft- und Raumfahrt und das Institut fuer Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen der Universitaet Stuttgart die Fahrwerks-/Antriebseinheit Leicht (Lightweight Energy-efficient Integrative Chassis with Hub-motor Technology), die die Synergien zwischen radindividuellem Antrieb, Leichtbaufahrwerk und Fahrstrategie aufzeigt und gezielt nutzbar macht. Das vorgestellte Konzept zeichnet sich vor allem durch eine moegliche Modularisierbarkeit der Komponenten aus.

Um die Akzeptanz automobiler Elektromobilität zu vergrößern und ihre praktische Nutzbarkeit zu verbessern ist das schnelle Nachladen von Batterien ein sehr wichtiger Faktor. Dass dies nicht immer gleichbedeutend mit einem tatsächlichen Laden einer fest verbauten Batterie sein muss sondern auch über den Austausch von Batterien realisiert werden kann, ist inzwischen keine neue Idee mehr. Das Konzept eines schweizer Ingenieurs ist hingegen sehr pfiffig, denn er steckt die Batterien in Kugeln und macht sie so klein, dass sie einfach ein einen Tank gefüllt und getauscht werden können.

The design of Hybrid Powertrains involves great complexity due to the possibility of various component combinations. In this thesis, the investigations of the FVV research program „Optimierte Auslegung von Ottomotoren für Hybridantriebsstränge“ were enlarged to a wide range of customer relevant driving conditions to investigate the influence of the powertrain layout and to carry out an optimization. The simulation approach was extended to real driving conditions with focus on the parametric description of the combustion engine. Due to the relevance of higher accelerations and higher vehicle speed in the customer relevant driving cycles, the fuel enrichment for component protection was implemented in the simulation approach. Additional the warm-up behaviour of the combustion engine and the transmission, catalyst heating and the modelling of the transmission efficiency were extended the full operation range of real world conditions.The investigations were done with the parallel hybrid powertrain, a mixed hybrid powertrain and a series hybrid powertrain. For all powertrains also plug-in variants were optimized to the combination of minimized CO2-emissions and electric power consumption.The influence of the combustion engine decreases with higher degree of electrification. The potential to reduce CO2-emissions, with downsizing and turbocharging of the combustion engine, decreases in the used driving cycles due to stronger accelerations and higher vehicle speeds. The influence of fuel enrichment in the investigated driving cycles is low.The results of the simulations shows, that hybridization of various powertrains under real driving conditions has a high potential for CO2-emission reduction. Plug-in hybrid systems have advantages mainly in urban driving situations.Under the boundary condition of the average European electric energy mix with 400 g/kWh CO2-emission per kWh, a CO2-emission reduction of up to 60% can be archived in the simulated driving cycles. In driving cycles with full electric driving of plug-in hybrid powertrains, the parallel hybrid and mixed hybrid powertrain are the best concepts.The comparison of series plug-in hybrid and mixed plug-in hybrid in long distance driving cycles (approx. 100 km), shows only 7% higher CO2-emissions of the series hybrid. In the Artemis motorway driving cycle that cannot be driven pure electric the mixed hybrid and the series hybrid has nearly the same CO2-emissions. The optimal operation of the combustion engine in the series hybrid compensates the most of the additional losses of the electric system with multiple energy conversion.The combustion engines with Atkinson concept and downsized Turbo-DI concept shows the lowest CO2-emissions in the investigated vehicles and driving cycles. The Atkinson engine has advantages in driving cycles with high power demand and the Turbo-DI engine has advantages in low load driving cycles.The presented simulation methodology shows a good possibility to optimize hybrid powertrains and components in a concept phase. For the simulation approach detailed data of the components are not necessary and the scaling approach can show influences of driving profiles, components and operation strategy in any driving situation to layout a complete powertrain.

In der vorliegenden Arbeit ist der Antriebsschub eines Schlagfl��gelger��ts diskutiert, dass einen K��rper antreibt. Schuberzeugung in ��u��erer Str��mung und Pumpen von Fluid durch einen Kanal werden betrachtet. Sowohl vorgegebene Bewegung des Antriebs als auch Fluid-Struktur Interaktion f��r eine vorgespannte Membran werden betrachtet. Der Schwerpunkt liegt auf der Optimierung des Vortriebswirkungsgrads der Bewegung in Form einer Pareto-Front f��r gegebenen Schub. Verschiedene Methoden werden verwendet um die Str��mung zu beschreiben: Potentialtheorie wird verwendet mit Chebyshev-Polynomen und mit der Panel Methode. Die reibungsbehaftete Str��mung wird numerisch gel��st mit einem selbstentwickelten Programm und mit einem kommerziellen Software-Paket. Folgende neuartige Ergebnisse werden erhalten: F��r einen mit kleinen Auslenkungen schlagenden Tragfl��gel in ��u��erer Str��mung wird die optimale Bewegung analytisch bestimmt. Eine analytische Potentiall��sung wird presentiert f��r die Kanalstr��mung ��ber eine auftriebserzeugende Oberfl��che in allgemeiner Bewegung in der N��he der Kanal-Mittelachse. F��r die Flatterbewegung mithilfe einer vorgespannten Membran werden die Membranparameter in einem weiten Bereich variiert. Es stellt sich heraus, dass der Antrieb mit einer flatternden Membran am effzientesten ist, wenn die Membran die Bewegung einer stromabw��rts wandernden Welle nachahmt. F��r diese spezielle Bewegung wird f��r reibungsfreie und laminare Str��mung gezeigt, dass die Vorgabe von periodischen Bedingungen in Str��mungsrichtung die Erzeugung einer Schubkraft verhindert., The present work discusses the propulsive output of a flapping device, used to propel a body. Both thrust production in external Flow and pumping fluid in a channel are considered. Prescribed motions of the device as well as fluid-structure interaction for a prestrained membrane are considered. The focus is on an optimization of the motion's propulsive efficiency as Pareto front for given thrust. Different methods are used to describe the flow: Potential theory is treated with Chebyshev polynomials and the panel method. Viscous flow is solved numerically with a self-developed code and a commercial software package. The following novel results are obtained: For a foil flapping with small deflections in given external flow, the optimum motion is determined analytically. An analytical potential-flow solution is presented for the channel flow over a lifting surface in general motion in the vicinity of the channel's centerline. For the flapping device that uses a prestrained membrane, the membrane parameters are varied in a wide range. It turns out that the flapping-membrane device is most efficient when the membrane imitates the motion of a downstream travelling wave. For this specific motion, it is shown for both inviscid and laminar flow that enforcing periodic conditions in streamwise direction prohibits the generation of thrust.

Im städtischen Verkehr ist die klassische als Umweltverbund bezeichnete Förderung umweltfreundlicher Verkehrsarten seit langem in der Verkehrsplanung etabliert. Durch die qualitätsgerechte Gestaltung der Angebotspalette öffentlicher Verkehrssysteme ist es der Bevölkerung hierbei möglich, auch ohne ein eigenes Automobil ihre Mobilitätsbedürfnisse weitestgehend flexibel zu befriedigen. Der ÖPNV kann durch den Einsatz alternativer Antriebskonzepte einen weiteren Beitrag zu einer verringerten Emission von Schall und Luftschadstoffen (PM10, CO2 und NOx) leisten. In diesem Zusammenhang stellt insbesondere die Ablösung von Diesel‐ durch Elektrobusse ein großes Potenzial dar [Mue13]. Allerdings stellt dieser Paradigmenwechsel die ÖPNV‐Unternehmen bereits in der Planung ihres Verkehrssystems vor neuartige Herausforderungen. In diesem Beitrag werden die verkehrs‐ und betriebsplanerischen Überlegungen im Vorfeld der Betriebsaufnahme induktiv geladener Linienbusse anhand des Beispiels eines Pilotvorhabens im Gebiet der kreisfreien Stadt Braunschweig dargestellt.

Rund 50 % des Elektrizitätsverbrauches entfallen in der Schweiz auf Antriebe, in der Industrie sind es gar 70 %. Energieeffiziente Antriebe in Verbindung mit einer bedarfsgerechten Steuerung können Anlagen optimieren und Effizienzpotenziale ausschöpfen. Vorgaben durch Gesetze, Verordnungen und Normen entfalten zweifelsohne Wirkung. Noch wichtiger ist indessen profundes Fachwissen zur Projektierung von elektrischen Antrieben. Dies ist das Ziel dieser Fachpublikation.

Der Artikel beschreibt die methodische Vorgehensweise beim Entwurf von Elektromotoren für den Einsatz in aktiv-angetriebenen Rehabilitationshilfen. Die zu berücksichtigenden Rahmenbedingungen beim Entwurf von hochwertigen Antrieben für Orthesen und Prothesen werden diskutiert und die Anforderungen an geeignete elektrische Maschinensowie an den Auswahlprozess der Antriebskomponenten besprochen. Anschließend wird eine aktivangetriebene Knie-Prothese als Beispiel vorgestellt. Ferner wird auf die Implementierung neuer Technologien und deren Möglichkeiten eingegangen.

vorgelegt von : Bernd Wlaschits Zsfassung in engl. Sprache Wien, FH Campus Wien, Masterstudiengang Technisches Management, Masterarbeit, 2012

Der Gang mit Beinprothesen erfordert 30 bis 60 Prozent mehr Energie als beim Gesunden. Integrierte mechatronische Lösungen sollen Abhilfe schaffen, stellen aber hohe Anforderungen an die Komponenten.

Diese Diplomarbeit befasst sich mit Realisierungsmöglichkeiten eines hydraulischen Antriebskonzeptes für das vollimplantierbare Herzunterstützungssystem „DLR LVAD-5“, welches am Institut für Robotik und Mechatronik am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt wird. Dieser Arbeit vorausgehend wurde für den Antrieb bereits das Rollenzellenprinzip ausgewählt und ein angepasstes Gehäusemodell entworfen. Ziel dieser Arbeit war es dieses Antriebskonzept zu optimieren. Die Anforderungen sind vor allem eine längere Lebensdauer und ein höherer Wirkungsgrad. Das Unterstützungssystem soll voll implantierbar bleiben und die Eigenschaften Doppelpulsatilität und blutschonendes Verdrängerprinzip beibehalten. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Versuchsstandes, mit dem die wichtigsten Systemparameter ermittelt werden können, die zur Optimierung einer hy-draulischen Antriebseinheit benötigt werden.

durch Florian Kimmerle Literaturverz. Bl. 78-81 Wien, FH-Campus, FH-StG Technisches Projekt- und Prozessmanagement, Dipl.-Arb., 2010

Es wird eine technische Übersicht über aktuelle und mögliche Maßnahmen zur Verminderung der Emissionen von FLugzeugen gegeben. Hierbei werden Strukturen ebenso angesprochen wie Aerodynamik, Systeme und betriebliche Aspekte. Zudem werden Maßnahmen an Flugtriebwerken bis hin zu alternativen Kraftstoffen diskutiert.

Bei dem Autarken Hybrid handelt es sich um ein paralleles Hybrid-Konzept für PKW mit dem Ziel, Kraftstoff einzusparen und Emissionen zu senken. Der Antriebstrang besteht aus einer Kombination von Dieselmotor, Elektromotor und einem speziellen i²-Getriebe, dass sich durch stufenlose Übersetzung und weite Getriebespreizung auszeichnet. Neben dem Testfahrzeug wurde der Antriebsstrang am Prüfstand aufgebaut. Im Rahmen der Dissertation werden zunächst Funktion und Verbrauch des Antriebsstrangs am Prüfstand untersucht. Mittels einer energetischen Analyse werden anschließend Verluste durch Abweichungen bei Wirkungsgrad-Kennfeldern und Abweichungen von der theoretischen Betriebsführung des Antriebsstrangs quantifiziert und der Einfluss auf den Gesamtverbrauch bestimmt. The Autark Hybrid is a parallel hybrid concept for passenger cars with the aims to save fuel and reduce exhaust gas emissions. The dive line consits of a combination of diesel engine, electric engine and a special i²-gearbox, which offers a continuously variable transmission and a wide gearbox ratio range. Besides the test vehicle the drive line was installed on a test rig. First function and fuel consumption of the drive line are investigated. In the next step deviations from theoretical efficiency maps and optimal drive line operation are analysed. The influence of this deviations on fuel consumption is shown.