Inhalt des Dokuments
Masterarbeiten (Details und Kontaktinformationen: siehe unten):
- An Integrated Estimator for Online Vehicle Mass and Road Slope based on IMU
- Real-time Estimation the Position of Vehicle Center of Gravity based on IMU
- Steering Feedback Torque Computation for Steer-by-Wire System Based on Artificial Neural Network
- Entwicklung einer Fahrzeugsteuerung für automatisiertes Fahren
- Zukunftsszenario 2030 zur Elektro-Mobilität mit besonderem Fokus auf die Ladeinfrastruktur am Beispiel Berlin
Bachelorarbeiten:
- Entwicklung einer Beobachtungsstrategie für Konfliktsituationen von Elektrokleinstfahrzeugen
- Durchführung einer Beobachtungsstudie zu Konfliktsituationen von Elektrokleinstfahrzeugen im Raum Berlin
- Analyse der Abstellsituation von gemieteten Elektrokleinstfahrzeugen im Raum Berlin
Bitte auch eigene Vorschläge mit den wissenschaftlichen Mitarbeitern des Fachgebiets absprechen
Wenn Sie Interesse haben, informieren Sie sich bitte hier über das Vorgehen.
| Thema | An Integrated Estimator for Online Vehicle Mass and Road Slope based on IMU pdf |
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| Beschreibung | A significant number of mass estimation algorithms have been developed with longitudinal dynamics. However, most of these approaches are based on the method of constant vehicle mass and time-varying road grade. Although both vehicle mass and road grad could be identified, the nature of time-varying road grade could lead to significant disturbance for the precision of vehicle mass estimation. In addition, parameters including rolling resistance, drag coefficient and wind velocity are necessary, which also should be estimated. Consideration of the limitations about estimation approaches, a novel approach will be proposed in this task. In order to decouple the coupled influence of road grade on vehicle mass estimation, this task proposed a novel method for vehicle mass estimation based on frequency-information-extraction. Figure 1 shows that the principle of the MTWFFT method. Normally, the dynamic signals are directly obtained from measurements in the time domain. This task adopts vertical acceleration and angular velocity from IMU measurement which treats the vertical acceleration of the body mass as inputs in the dynamic equations. The estimation approach is based on the observation that the frequency spectrum of the both the vertical accelerometer and the motions angular rate significantly varies as a function of the vehicle loading mass and its distribution. This can be indicated by the instruction in Fig. 2, which shows the ratio index and the accelerometer spectra obtained where the same vehicle is facing the same road profile, but with different loading mass, located in the same position inside the vehicle. |
| Aufgaben |
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| Anforderungen |
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| Ansprechpartner/in | Xiongshi Wang, M. Sc. |
| Thema | Real-time Estimation the Position of Vehicle Center of Gravity based on IMU pdf |
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| Beschreibung | The position of a vehicle’s center of gravity (CoG) are used as an important parameter for vehicle safety control systems for improving handling stability, while it can be changed considerably according to various driving conditions. Therefore, in order to make vehicle safety control systems to have the better performance, it is essential to obtain the accurate CoG position. However, it is generally difficult to acquire the value of this parameter directly through sensors due to cost reasons. In this task, a practical algorithm for estimating vehicle’s CoG position in real time will be proposed. This algorithm is derived only based on pitch and roll movements of the vehicle. Figure 1, Vehicle dynamics model with roll and pitch movements. Moreover, the main differences in the proposed algorithm compared to previous studies is that it does not require information such as vehicle mass, vehicle moments of inertia, road grade or tire-road surface friction, which are difficult to acquire. In the proposed algorithm, the relationship between the tire vertical force and the corresponding Pitch&Roll angles are used to determine the CoG position. To demonstrate a practical use of the proposed algorithm, the tire vertical force distribution will be tested under variable loading position and payloads. The proposed CoG estimation algorithm and its practical use will be verified via simulations and experiments with using a test vehicle equipped with Inertial Measurement Unit (IMU). |
| Aufgaben |
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| Anforderungen |
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| Ansprechpartner | Xiongshi Wang, M. Sc. |
| Thema | Steering Feedback Torque Computation for Steer-by-Wire System Based on Artificial Neural Network PDF |
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| Beschreibung | Steer-by-Wire (SbW) is a highly prospective steering technology for intelligent vehicles. As the elimination of the mechanical connection between the steering wheel and the steered wheels, it becomes free to adjust steering characteristics for an SbW system, which contributes to improving steering sensitivity, steering stability, and handling performance. On the other hand, how to generate a proper artificial steering feedback torque comes to be a vital and challenging issue. The target of this research is to design a new method to calculate the desired steering feedback torque which provides the driver with a realistic steering feel, the same as in an electrical power steering (EPS) system. For this purpose, an artificial neural network (ANN, shown in Fig. 1) is adopted to estimate the steering feedback torque, as ANN is capable of learning complex non-linear correlations without requiring specific mathematical models. The development of this ANN requires certain steps. Firstly, piles of steering data are recorded by imposing various steering maneuvers in IPG CarMaker to the vehicle simulator coupled with the well-performed EPS steering testbench (Fig. 2) which is available in our Department Automotive Engineering. Secondly, the inputs of ANN are selected by parameter sensitivity analysis of the test data. Besides, the training and validation of this ANN are conducted based on the steering database. Overall, a proper approximation of the steering feedback torque for SbW system can be developed, which provides the driver with a similar feeling as an EPS system. |
| Aufgaben |
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| Anforderungen |
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| Ansprechpartner | Qiao Zhang, M.Sc. |
| Thema | Entwicklung einer Fahrzeugsteuerung für automatisiertes Fahren |
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| Beschreibung | Die Entwicklung von automatisiertem Fahren ist sehr komplex und mit hohem Aufwand verbunden. Um zukünftig automatisiertes Fahren sowie deren Entwicklungsprozess untersuchen zu können, wird am Fachgebiet Kraftfahrzeuge ein Versuchsfahrzeug aufgebaut, das auf einem Serienfahrzeug basiert. Der Versuchsträger soll mit einer Fahrzeugsteuerung, Umfeldsensorik ausgestattet werden um letztlich automatisiert Fahren zu können. Im Rahmen der Arbeit soll ein existierendes Steuerungssystem analysiert und auf eine Echtzeit Entwicklungsumgebung übertragen werden. Bei der Analyse sollen die verschiedenen Funktionen, wie bspw. „Operator override“ dargestellt und überprüft werden, ob und wie diese mittels der Echtzeitentwicklungsumgebung umgesetzt werden können. |
| Aufgaben |
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| Anforderungen |
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| Ansprechpartner | André Hartwecker, M. Sc. |
| Thema | Zukunftsszenario 2030 zur Elektro-Mobilität mit besonderem Fokus auf die Ladeinfrastruktur am Beispiel Berlins pdf |
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| Beschreibung | Am Beispiel der Stadt Berlin sollen im Rahmen dieser Masterarbeit mittels einer interdisziplinären Betrachtung die aktuellen Rahmenbedingungen für Elektro-Mobilität mit Fokus auf die Ladeinfrastruktur dargestellt, analysiert und darauf aufbauend ein Ladeinfrastrukturszenario für das Jahr 2030 entwickelt werden. Um eine möglichst valide Basis für das Szenario zu gewinnen, ist im Rahmen der Masterarbeit eine umfangreiche Literaturrecherche vorgesehen, in welcher relevante Einflussfaktoren und Steuergrößen herausgefiltert werden, die den Berliner Ladeinfrastrukturausbau positiv wie negativ beeinflussen. Aufbauend auf der Quellenrecherche werden Nutzerprofile erstellt, d.h. Aussagen dazu getroffen wer, wann, welche technische Infrastruktur nutzt und welcher Nutzer, welches Geschäftsmodell wählt. Am Ende der Arbeit steht ein Ladeinfrastruktur-Szenario für Berlin im Jahr 2030. Dieses wird verbalisiert und in einer Matrix visualisiert. Im Szenario werden in Rahmen einer Nutzerprofilanalyse Nutzergruppen multimodal (zeitlich, räumlich, verkehrsmittelbezogen) geclustert (z.B. Pendler mit privaten Kraftfahrzeugen, Pendler, die kommerzielles Carsharing nutzen, Pendler mit Firmenwagen, Berufskraftfahrer mit firmeneigenen Fahrzeugen, etc.) und aufgrund vorliegender aktueller Studien und Prognosen quantifiziert. Im Szenario der Masterarbeit sollen zum Modal Split des täglichen Berufsverkehrs Annahmen getroffen werden. Auf Basis dessen sollen Annahmen zum motorisierten Individualverkehr (MIV) abgeleitet werden. Insbesondere zum Ladezeitpunkt (overnight charging u.a.), zur beim Ladevorgang angewendeten Ladeleistungen (Normalladen, Schnellladen, Hochleistungsladen), zur gewählten Energieübertrag (über Ladekabel mit Wechselstrom (AC Laden) bzw. mit Gleichstrom (DC Laden), induktives Laden oder Batteriewechsel) sowie zur Zugänglichkeit (Infrastruktur auf öffentlichen, halböffentlichen oder privaten Flächen) treffen zu können: Wer lädt wie und wo und welche Infrastruktur wird dafür benötigt. Auch zum Straßengüternahverkehr werden diesbezüglich Annahmen getroffen. Eingegangen werden wird auch auf die unterschiedlichen baulich-infrastrukturellen Lösungen (Bahnhöfe, Parkgaragen, Supermärkte, Laternenpfähle, Gebäude, Hubs, etc.) im physischen Stadtgefüge. Im Szenario werden qualitative und quantitative Annahmen getroffen, welche Geschäftsmodelle bzw. welches Portfolio und daraus folgend welche Anbieter voraussichtlich gewählt werden. Im Rahmen der Arbeit werden Lücken in der Datengrundlage benannt, d. h., wenn keine Daten vorhanden sind, oder aber nur veraltete Daten vorliegen. Auch wenn die Daten und Informationen zu einander in Widerspruch stehen, wird dies aufgezeigt. Beides lässt auf Forschungslücken und möglichen zukünftigen Forschungsbedarf schließen. |
| Anforderungen |
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| Ansprechpartner | Andrea Rau, Dipl.-Ing. (Wissenschaftliche Mitarbeiterin) |
| Thema | Entwicklung einer Beobachtungsstrategie für Konfliktsituationen von Elektrokleinstfahrzeugen pdf |
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| Beschreibung | Die elektrisch-betriebenen Tretroller (kurz: E-Scooter) wurden 2019 auf deutschen Straßen zugelassen und sind seitdem Teil des Straßenbildes deutscher Großstädte. Neben dem Vorteil der neuen Möglichkeit in der urbanen individuellen Mobilität, ergibt sich auch ein neues Risiko für Konfliktsituationen und Unfälle. Solche Unfälle mit E-Scootern als Unfallpartner treten sowohl als Alleinunfälle, als auch mit mehreren Beteiligten auf. Sie zeichnen sich durch eine spezifische Charakteristik aus und hatten in Deutschland bereits Leicht- und Schwerverletzte, wie auch Getötete zur Folge. Eine Beobachtungsstudie zur Analyse der Konfliktsituationen und ihrer Entstehung soll Aufschluss über die vorliegende Situation im Raum Berlin geben und mögliche Risikofaktoren ausmachen. Dabei muss im Voraus eine geeignete Strategie entwickelt werden, um möglichst viele aussagekräftige Situationen zu detektieren und anschließend eine Auswertung durchführen zu können. Die Beobachtungsstrategie beinhaltet die Ermittlung hochfrequentierter Plätze und Straßen, häufiger Unfallorte, Beobachtungszeiten und Vorgehen bei der Registrierung von Konfliktsituationen. Diese Arbeit soll Aufschluss über die Arten von Konfliktsituationen von E-Scootern im städtischen Straßenverkehr geben und diese sinnvoll einordnen. Zur Ermittlung möglichst vieler aussagekräftiger Daten zu Konfliktsituationen soll eine geeignete Beobachtungsstrategie entwickelt werden, welche im Raum Berlin getestet und entsprechend optimiert werden soll. |
| Aufgaben |
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| Ansprechpartner | Marie Meincke, M. Sc. |
| Thema | Durchführung einer Beobachtungsstudie zu Konfliktsituationen von Elektrokleinstfahrzeugen im Raum Berlin pdf |
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| Beschreibung | Seit Juni 2019 sind elektrisch-betriebene Tretroller (kurz: E-Scooter) in Deutschland zugelassen und sind seitdem vor allem in den Großstädten präsenter geworden. Dank zahlreicher Anbieter im Privatkaufsektor, wie auch im Bereich der Vermietung, sind bereits eine Vielzahl von Fahrzeugen zugelassen worden. Neben der Möglichkeit den Weg zwischen der Arbeitsstelle und der nächsten Haltestelle des öffentlichen Nahverkehrs zurückzulegen, werden die E-Scooter auch im freizeitlichen Sektor für die schnelle Fortbewegung genutzt. Aus der neuen Art der Fortbewegung ergeben sich allerdings auch neue Arten von Verkehrsteilnehmern und damit einhergehend auch neuartige Konfliktsituationen. Sowohl Privat- als auch Mietfahrzeuge können ohne Führerschein oder vorherige Einweisung betrieben werden. Das Handling unterscheidet sich zu Fahrrädern und bisherigen Fortbewegungsmitteln im öffentlichen Straßenverkehr, sodass sich unerfahrene Nutzer unter Umständen unsicher und damit potentiell gefährlich verhalten. Diese und andere Ursachen können zu potentiellen Konfliktsituationen mit anderen Verkehrsteilnehmern oder Alleinunfällen führen. Im Großraum Berlin haben diese Art von Unfällen bereits einen erheblichen Stellenwert eingenommen, sodass hier eine Entwicklung von Unfallvermeidungsstrategien gefordert ist. Die Entwicklung solcher Strategien kann nur erfolgen, wenn möglichst detaillierte Informationen darüber vorliegen, wie solche Unfälle entstehen und welche Parameter diese begünstigen. Im Rahmen dieser Arbeiten soll eine Beobachtungsstudie zu Konfliktsituationen von Elektrokleinstfahrzeugen im Raum Berlin geplant und durchgeführt werden. Dabei sollen Informationen über das Zustandekommen und den Hergang von diesen Konfliktsituationen gegeben werden. Mit einer geeigneten Bewertungsmatrix sollen anschließend die Beobachtungen eingeordnet und ausgewertet werden. |
| Aufgaben |
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| Ansprechpartner | Marie Meincke, M. Sc. |
| Thema | Analyse der Abstellsituation von gemieteten Elektrokleinstfahrzeugen im Raum Berlin pdf |
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| Beschreibung | Auf deutschen Straßen sind bereits seit einigen Jahren verschiedene Arten von Elektrokleinstfahrzeugen (eKF) zu finden. Dazu gehörten unter anderem Mono-Wheels, Hoverboards und Segways. Die aktuelle Elektrokleinstfahrzeuge-Verordnung sieht jedoch eine Straßenzulassung nur für eKF mit Lenkstange und einer bauartbedingten Höchstgeschwindigkeit von 20 km/h vor. Nach dieser Regelung sind Segways und elektrische Tretroller (kurz: E-Scooter) zugelassen. Nachdem Letztere im Juni 2019 ihre Zulassung erhalten haben, gewannen sie vor allem in Ballungszentren und Innenstädten an Beliebtheit. Neben den Privatfahrzeugen hat sich in der Vergangenheit auch ein stetig wachsender Markt für Mietfahrzeuge entwickelt, welche app-basiert gebucht werden können. Nach der Buchung können sie per Smartphone entsperrt und aktiviert werden. Auch für zugelassene Mietfahrzeuge gilt die eKF-Verordnung. Durch die Anbieter werden erlaubte Abstellorte definiert und festgelegt, indem nur an diesen Orten das Beenden des Mietverhältnisses ausführbar ist. Ein Umsetzen der E-Scooter im passiven Zustand ist allerdings möglich und wird durch die Anbieter vorgenommen, um die Fahrzeuge an möglichst attraktiven Plätzen zur Anmietung zu positionieren. Aber auch Mieter, bzw. Privatpersonen können die Fahrzeuge nach dem Abstellen versetzen. Nicht genehmigte Abstellorte können zur Behinderung von anderen Verkehrsteilnehmern führen und eine Unfallgefahr für diese darstellen. Für einen Gesamtüberblick der Abstellsituation von E-Scootern muss folglich eine Beobachtungsstudie durchgeführt werden, um somit Informationen des realen Geschehens zu erhalten und alle Abstellorte einzubeziehen. Ziel dieser Arbeit ist es die Abstellorte von E-Scootern zu analysieren und zu beobachten. Anhand der Beobachtungsdaten soll ein Schema erstellt und Aussagen über die eventuellen Folgen der gewählten Abstellorte für andere Verkehrsteilnehmer getroffen werden. Anschließend ist ein Ausblick auf mögliche zukünftige Regelungen und die potentielle Marktentwicklung zu geben. |
| Aufgaben |
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| Ansprechpartner | Marie Meincke, M. Sc. |
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