Automotive

Die Automotive-Gruppe des ISYS beschäftigt sich mit der Lösung von systemdynamischen Problemstellungen im Automobil-Bereich, welcher Themen der Elektrotechnik, Mechanik, Fluidtechnik oder Thermodynamik umfasst. Die Stärke liegt in der Behandlung anwendungsbezogener Fragestellungen des Fahrzeugbereichs unter Verwendung von modernen Methoden der Systemanalyse, linearen/nichtlinearen Regelungstechnik und Optimierung. Auf diese Weise werden fundierte Lösungen erhalten, deren Leistungsfähigkeit schließlich in Tests auf einem Versuchsträger am Institut oder beim Projektpartner nachgewiesen werden. Die verschiedenen Forschungsprojekte laufen dabei in enger Kooperation mit Industriepartnern wie der Audi AG, Robert Bosch GmbH oder der Daimler AG.

Kernkompetenzen der Automotive-Gruppe

 

 

 

Forschungsprojekte
Abgaswärme-Nutzung
  • Um die Energie-Effizienz von LKWs zu erhöhen, wird mit einem Organic Rankine Prozess (ORC), eine Wärme-Kraft-Maschine, Abgaswärme in mechanische Leistung umgewandelt
  • Modellierung des dynamischen ORC zur Nachbildung des transienten Betriebs
  • Modellgestützte Auslegung von Vorsteuerung und Regelung mit Schwerpunkt auf Störgrößenkompensation, mit Implementierung und Test am Prototypen-System
Adaptive Regelung von Stufenautomatikgetrieben in Hybridfahrzeugen
  • Modellierung der hydraulischen, mechanischen und elektrischen Komponenten
  • Entwicklung einer modellbasierten adaptiven Regel- und Steuerstrategie zur Verbesserung der Schaltqualität
  • Implementierung und Tests in Simulationsumgebung (SiL) und Erprobungsfahrzeugen
Integrierte Fahrdynamikregelung
  • Entwicklung einer integrierten Quedynamikregelung für überaktuierte Fahrzeuge unter Berücksichtigung realistischer Randbedingungen
  • Verbesserung der Agilität und Fahrsicherheit
  • Implementierung und Validierung der entwickelten Identifikations- und Regelungskonzepte in einem A7 Technikträger der Audi AG
Integrierte Trajektorienfolgeregelung für pilotiert fahrende überaktuierte Fahrzeuge
  • Verschiedene pilotierte oder assistierte Fahrerassistenzfunktionen benötigen eine sichere Fahrzeugführung mitunter bis in den fahrdynamischen Grenzbereich
  • Berücksichtigung und Ausnutzung der Aktorvarianz in Serienfahrzeuge bei der Fahrzeugregelung, zur Unterstützung überaktuierter als auch unteraktuierter Fahrzeuge
  • Implementierung und Validierung der Regelungskonzepte in einem Q7 und A8 Technikträger der Audi AG
Modellierung HV-Bordnetz
  • Modellierung des Antriebsstrangs von Elektrofahrzeugen inkl. Gleichspannungswandler, Umrichter sowie Batterie und Brennstoffzelle
  • Betrachtung der Strom/Spannungsdynamiken im Frequenzbereich von 100Hz bis 20kHz
  • Vorhersage von Strom- und Spannungsrippeln im Bordnetz für Filterauslegung und Verlustabschätzungen
Modellierung und Optimierung eines eScooter Antriebsstrangs
  • Modellierung des elektrischen Antriebsstrangs des eScooters bestehend aus Motor, Leistungselektronik und Batterie(alterung)
  • Analyse des Verbesserungspotenzials der Batteriealterung/-reichweite, etc.
  • Modellbasierte Optimierung des Antriebsstrangs
Neigungs- und Anhängelastschätzung
  • Modellierung der Fahrdynamik eines Elektro-Schleppfahrzeugs als Mehrkörpermodell
  • Schätzung der Fahrzeugneigung und der Anhängermasse basierend auf Beschleunigungs- und Drehratensensoren
  • Modellbasierte fahrstabilisierende Assistenzfunktionen
Prädiktive Betriebsstrategie für BEV
  • Modellierung des elektrishen Antriebsstrangs bestehend aus Batterie, Inverter, E-Maschine und Motorsteuerung
  • Reichweitenerhöhung durch Ausnutzung der Navigations- und Umgebungsdaten sowie der zunehmenden Fahrzeug-Vernetzung
  • Prädiktive Regelung von E-Maschinen mit variabler Feldstärke
Prädiktive Fahrstrategie (EV/HEV)
  • Entwicklung energieoptimaler Fahrstrategien für (Hybrid-)Elektrische Fahrzeuge
  • Identifikation längsdynamischer Fahreigenschaften
  • Adaptive Anpassung der Fahrstrategie zur Steigerung von Fahrerakzeptanz
Thermomanagement für Elektrofahrzeuge
  • Modellierung aller thermischen Komponenten des Fahrzeugs
  • Implementierung effizienter Simulationsmodelle
  • Formulierung eines Optimalsteuerungsproblems zur Berechnung einer optimalen, prädiktiven Betriebsstrategie
Studentische Arbeiten

Wir suchen ständig motivierte Studierende, die sich im Rahmen einer Studien-, Diplom-, Bachelor- oder Masterarbeit an einem unserer Projekte beteiligen wollen. Die Aufgabenstellungen liegen dabei typischerweise in den folgenden Bereichen:

  • Elektrische, mechanische und thermodynamische Modellierung & Modellidentifikation
  • Methoden der Zustandsschätzung
  • Sensorfusion und Signalverarbeitung
  • Methoden der beschränkten und unbeschränkten Optimierung
  • Entwurf und Vergleich von Regelstrategien für Automotive Systems

Interessierte Studierende wenden sich direkt an die Mitglieder der Automotive-Gruppe, um sich persönlich über mögliche Themen zu informieren.

 

Publikationen der Automotive-Gruppe
Beiträge in Zeitschriften
  • F. Bender & O. Sawodny, “Development of a refuse truck driving cycle collective based on measurement data”, International Journal of Environment and Waste Management (IJEWM), 15, pp. 99-113, 2015, doi:10.1504/IJEWM.2015.068930
  • C. Göhrle & O. Sawodny, “Overall concepts for preview active suspension systems - Road profile estimation and preview control for low bandwidth active suspension systems”, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 20, pp. 2299-2310, 2015, doi:10.1109/TMECH.2014.2375336
  • F. Bender, T. Bosse & O. Sawodny, “An investigation on the fuel savings potential of hybrid refuse collection vehicles”, Waste Mangement, pp. 1577-1583, 2014, doi:10.1016/j.wasman.2014.05.022
  • C. Göhrle, A. Schindler, A. Wagner & O. Sawodny, “Design and vehicle implementation of preview active suspension controllers”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, 22, pp. 1135-1142, 2014, doi:10.1109/TCST.2013.2272342
  • F. Bender, M. Kaszynski & O. Sawodny, “Drive Cycle Prediction and Energy Management Optimization for Hybrid Hydraulic Vehicles”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 62, pp. 3581-3592, 2013, doi:10.1109/TVT.2013.2259645
  • M. Kaszynski & O. Sawodny, “Determining the fuel savings potential of parallel hybrid hydraulic vehicles”, International Journal of Powertrains (IPJT), 1, pp. 22-42, 2011, doi:10.1504/IJPT.2011.041908
  • A. Probst, M. E. Magana & O. Sawodny, “Using a Kalman filter and a Pade approximation to estimate random time delays in a networked feedback control system”, IET Control Theory and Applications, 4, pp. 2263-2272, 2010
  • A. Probst, M. E. Magaña & O. Sawodny, “Compensating Random Time Delays in a Feedback Networked Control System with a Kalman Filter”, ASME Journal on Dynamic Systems, Measurement and Control (JDSMC), 2010
Konferenzbeiträge
  • K.-U. Henning, S. Speidel & O. Sawodny, “Integrated Feed-Forward Controller for the Lateral Dynamics of an Over-Actuated Vehicle using Optimization based Model Inversion”, American Control Conference (ACC), Boston, USA, 2016, pp. 5994-5999
  • C. Sagert, M. Walter & O. Sawodny, “DC/DC Converter Control for Voltage Ripple Reduction in Electric Vehicles”, IEEE Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, Banff, Kanada, 2016
  • S. Schaut, S. Alt & O. Sawodny, “Control of Temperature Conditioning Systems with Distributed Actuator Dynamics”, IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), Banff, Canada, 2016
  • D. Seitz, O. Gehring, C. Bunz, M. Brunschier & O. Sawodny, “Design of a Nonlinear, Dynamic Feedforward Part for the Evaporator Control of an Organic Rankine Cycle in Heavy Duty Vehicles”, IFAC Symposium on Advances in Automotive Control, Norrköping, Sweden, 2016, doi:10.1016/j.ifacol.2016.08.091
  • D. Seitz, O. Gehring, C. Bunz, M. Brunschier & O. Sawodny, “Dynamic Model of a Multi-Evaporator Organic Rankine Cycle for Exhaust Heat Recovery in Automotive Applications”, IFAC Symposium on Mechatronic Systems, Loughborough, UK, 2016
  • T. C. Malouf, M. Bauer & J. J. Moskwa, “A Second Generation Heat Transfer Simulator for Single-Cylinder Engines to Replicate Multi-Cylinder Engine Dynamics”, IFAC Workshop on Engine and Powertrain Control, Simulation and Modeling, Columbus, Ohio, USA, 2015, doi:10.1016/j.ifacol.2015.10.005
  • C. Sagert, F. Bender & O. Sawodny, “Electrical drive train modeling for model predictive control of DC-DC converters in fuel cell vehicles”, American Control Conference (ACC), Chicago, IL, USA, 2015, pp. 4333-4338, doi:10.1109/ACC.2015.7172010
  • C. Sagert, M. Walter, S. Fandel & O. Sawodny, “Sizing Electrical DC Link Capacitors in Complex Electriv Powertrains”, IFAC Workshop on Engine and Powertrain Control, Simulation and Modeling, Columbus, USA, 2015, pp. 230-236, doi:10.1016/j.ifacol.2015.10.033
  • D. Seitz, O. Gehring & O. Sawodny, “Modellbildung und Identifikation für ein Abgaswärmenutzungssystem in schweren Nutzfahrzeugen”, 7. VDI/VDE Fachtagung AUTOREG Auf dem Weg zum automatisierten Fahren, Baden-Baden, Germany, 2015
  • F. Bender, H. Uzuner & O. Sawodny, “An Adaptive Driver Model for Driving Cycle Prediction in the Intelligent Truck”, IFAC World Congress, Cape Town, South Africa, 2014, pp. 10682-10687, doi:10.3182/20140824-6-ZA-1003.00285
  • G. Heppeler, M. Sonntag & O. Sawodny, “Fuel Efficiency Analysis for Simultaneous Optimization of the Velocity Trajectory and the Energy Management in Hybrid Electric Vehicles”, IFAC World Congress, Cape Town, South Africa, 2014, pp. 6612-6617
  • F. Bender, M. Kaszynski & O. Sawodny, “Location-Based Energy Management Optimization for Hybrid Hydraulic Vehicles”, American Control Conference (ACC), Washington, DC, USA, 2013, pp. 402-407, doi:10.1109/ACC.2013.6579870
  • C. Göhrle, A. Schindler, A. Wagner & O. Sawodny, “Model Predictive Control of semi-active and active suspension systems with available road preview”, European Control Conference (ECC), 2013, pp. 1499-1504
  • C. Sagert, F. D. Meglio, M. Krstic & P. Rouchon, “Backstepping and Flatness Approaches for Stabilization of the Stick-Slip Phenomenon for Drilling”, IFAC Symposium on System Structure and Control, Grenoble, France, 2013, pp. 779-784, doi:10.3182/20130204-3-FR-2033.00126
  • C. Göhrle, A. Wagner, A. Schindler & O. Sawodny, “Active Suspension Controller using MPC based on a full-car model with preview information”, American Control Conference (ACC), Montreal, Canada, 2012, pp. 497-502, doi:10.1109/ACC.2012.6314680
  • M. Sonntag, C. Bunz, O. Gehring, W. Kok, A. Zuschlag & O. Sawodny, “Validierung der Hybrid-Betriebsstrategie des Econic BlueTec Hybrid im realen Müllsammeleinsatz”, Autoreg, 2012
  • Y. Cong, O. Sawodny, H. Chen, J. Zimmermann & A. Lutz, “Motion Planning for an Autonomous Vehicle Driving on Motorways by Using Flatness Properties”, IEEE Conference on Control Applications (CCA), Yokohama, Japan, 2010, pp. 908-913
  • M. Kaszynski & O. Sawodny, “A Moving Horizon based Sensor Fusion and Load Estimation Concept for Driving Profile-based Operating Strategy Optimization in Hybrid Hydraulic Trucks”, ASME International Design Engineering Technical Conferences Computers and Information Engineering Conference IDETC/CIE, San Diego, California, USA, 2009, pp. 347-356, doi:10.1115/DETC2009-87023
  • S. Krichel, S. Agrawal & O. Sawodny, “Modeling and Control of Two-Wheeled Vehicles, Using Active Caster Wheels”, IEEE Conference of Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), Singapore, 2009, pp. 1750-1756
  • M. Kaszynski & O. Sawodny, “Modeling and Identification of a Built-In Turbocharged Diesel Engine Using Standardized On-Board Measurement Signals”, IEEE Conference on Control Applications (CCA), San Antonio, Texas, USA, 2008, pp. 7-12, doi:10.1109/CCA.2008.4629648
  • T. Kopfstedt, M. Mukai, M. Fujita & O. Sawodny, “A Networked Formation Control for Groups of Mobile Robots using Mixed Integer Programming”, IEEE Conference on Control Applications (CCA), Munich, Germany, 2006, pp. 579-584
  • T. Kopfstedt, M. Mukai, M. Fujita & O. Sawodny, “Formation Control for Mobile Robots in partially known Environments using Mixed Integer Programming and Fuzzy Systems”, SICE-ICASE International Joint Conference, Busan, Korea, 2006, pp. 1832-1837
Sonstige Veröffentlichungen
  • C. Göhrle, “Methoden und Implementierung einer vorausschauenden Fahrwerksregelung für aktive und semi-aktive Federungssysteme”, 2014
  • M. Kaszynski, “Prädiktions- und optimierungsbasierte Betriebsstrategie zur Realisierung des maximalen Einsparpotentials hydraulischer Parallelhybridfahrzeuge”, 2012
Mitglieder der Automotive-Gruppe