Institut für Automobiltechnik Dresden - IAD

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1 Fakultät Verkehrswissenschaften Friedrich List, Institut für Automobiltechnik Dresden - IAD Institut für Automobiltechnik Dresden - IAD Prof. Dr.-Ing. Bernard Bäker Prof. Dr.-Ing. Günther Prokop Prof. Dr.-Ing. Hans Zellbeck (Institutsdirektor, Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik) (Lehrstuhl Kraftfahrzeugtechnik) (Lehrstuhl Verbrennungsmotoren) Dresden, Dresden, den

2 Das Institut für Automobiltechnik der TU Dresden ist das älteste und größte fahrzeugtechnische Institut Deutschlands. 1903: Gründung der Versuchsanstalt für Kraftfahrzeug- und Getriebeuntersuchungen durch Hofrat Prof. H. Scheit. 1917: Gründung der Technischen Prüfstelle für Kraftfahrzeugverkehr. 1939: Bau des Instituts für Kraftfahrwesen, das heutige Institut für Automobiltechnik Dresden IAD. 1948: Prof. Alfred Jante wird Direktor des Instituts für Kraftfahrwesen an der TH Dresden; Wiederaufnahme des Vorlesungsbetriebs. 1996: Prof. Hans Zellbeck wird Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungsmotoren. 2005: Prof. Bernard Bäker wird Leiter des Lehrstuhls Fahrzeugmechatronik. 2010: Prof. Günther Prokop wird Leiter des Lehrstuhls Kraftfahrzeugtechnik. Folie 2 von 18

3 Exzellente wissenschaftliche Ausbildung und Forschung als Basis für hochwertige Arbeitsplätze im Automobilland Sachsen. Folie 3 von 18

4 Gesellschaftliche und technische Randbedingungen der individuellen Mobilität verändern sich. Der beispiellose technologische Wandel im Automobil erfordert konzeptionelle wissenschaftliche Beiträge der Universitäten. heute morgen Gesellschaft Auto ist Symbol für Status Auto ist Symbol für Individualität Kunde will besitzen will clever nutzen Fahrzeughersteller verkauft Automobile bietet individuelle Mobilität an Produkt schnell, groß, stark, technoid umweltfreundlich, clever, sozial akzeptiert, trotzdem ohne Verzicht Technik Optimierung des individuellen Fahrzeuges Gesamtsystem Fahrzeug + Fahrer + Verkehr + Straßen-/Energieinfrastruktur + Kommunikation Folie 4 von 18

5 Neue Anforderungen und neue Technologien führen zu neuen Mobilitäts- und Fahrzeugkonzepten. Der beispiellose technologische Wandel im Automobil erfordert konzeptionelle wissenschaftliche Beiträge der Universitäten. Randbedingungen, Anforderungen Energieeffizienz Emission Verstädterung Mobilitätsbedarf Sicherheit Individualität, Akzeptanz Technologiewandel in der Fahrzeugindustrie Technik Know-how alternative Antriebe Energiespeicher Fahrerassistenz Kommunikationstechnik Leichtbau Technologische Möglichkeiten neue Mobilitäts-, Fahrzeugkonzepte veränderte Ingenieurausbildung Folie 5 von 18

6 Die Mobilitätskompetenz für die Zukunft ist interdisziplinär und hoch vernetzt die TU Dresden auch. Die Interdisziplinarität der TU Dresden bietet Chancen, den Mobilitätswandel signifikant mitzugestalten. Verkehrsforschung Gesamtfahrzeugkompetenz Schlüsseltechnologien für Komponenten Institut für Verkehrsplanung u. Straßenverkehr Institut für Verkehrstelematik Lehrstuhl Kraftfahrzeugtechnik Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik Lehrstuhl Verbrennungsmotoren Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie Lehrstuhl Fahrzeugmodellierung und -simulation Institut für Energietechnik, E-techn. Institut Folie 6 von 18

7 Ein umfassendes Kooperationskonzept als Grundlage unseres Erfolgs. Nationale und internationale Kooperationen erlauben Wissenschaft auf höchstem Niveau. Regionale Kooperationen erhöhen die Effizienz in Forschung und Lehre. TU Dresden Nachbar- Institute interdisziplinäre wissenschaftliche Projekte, innovative Versuchseinrichtungen effiziente Nutzung teurer Versuchseinrichtungen Auftraggeber Drittmittelprojekte, strategische Kooperationen regionale Firmen Industrie HTW, andere regionale Hochschulen Lehre, effiziente Nutzung einfacher, vorhandener Versuchseinrichtungen Folie 7 von 18

8 Alleinstellende Kernkompetenz des IAD: Gesamtfahrzeuge für die Mobilität der Zukunft. Transport-/ Energieeffizienz Sicherheit Komfort Erlebnis, Dynamik Kosten, Haltbarkeit Folie 8 von 18

9 Ein gesamthaftes Entwicklungskonzept für das IAD: Kompetenzaufbau, Methoden. Zur Umsetzung der Mobilitätslösungen von morgen werden neue Ansätze für Simulation, Fahrversuch und Prüfstandsversuch erarbeitet Simulation: Energiemanagement Fahrdynamik Aktive/passive Sicherheit Ladungswechselvorgänge im Aggregat Hardware in the Loop Fahrversuch: DEKRA Prüfgelände Lausitzring Prüfstandsversuch: Motorenprüfstände Heißgasprüfstand Emissions-Rollenprüfstand Rollenprüfstand Energiemanagement Mechatronik-Labore Hochdynamischer Fahrsimulator Prüffeld Akustik/Schwingungen Prüffeld Reifen Folie 9 von 18

10 Erfolgreiche Beispiele der Forschungsarbeiten am IAD Energieeffiziente Verbrennungsmotoren z.b. neue Konzepte zur Rekuperation von Abgasenergie Thermoelektrischer Generator (TEG) Clausius-Rankine-Cycle (CRC) 250 C 1050 C [BMW] [NCD, DOC] [BMW] Folie 10 von 18

11 Erfolgreiche Beispiele der Forschungsarbeiten am IAD Messtechnische Untersuchung von einzelnen Speichersystemen und Energiebordnetz-Systemen und deren Modellierung Batterie- und Bordnetzprüfstand Impedanzspektroskopie Systemaufbau Batterieprüfstand Mehrspannungsbordnetz Folie 11 von 18

12 Erfolgreiche Beispiele der Forschungsarbeiten am IAD CAD-Modell und Realaufbau eines Li-Ionen-Batteriesystems: BMS: Batteriemanagementsystem CSM: Current Sense Modul (Strommessung) Folie 12 von 18

13 Erfolgreiche Beispiele der Forschungsarbeiten am IAD Ausrüstung eines Elektrorollers mit LiIon- Technologie und entsprechender Messtechnik: Vergleich des AGMund Li-Ionen-Energiespeichers Batteriespeicher: AGM Li-Ionen inkl. BMS Kapazität [Ah] : Nennspannung [V] : 48 46,8 Energiedichte [Wh/Kg] : 35,5 106 Gewicht [Kg] : Ladewirkungsgrad [%] : 0,9 0,93 Mittlere zyklische Lebensdauer : < 300 Zyklen > 3000 Zyklen Max. Reichweite [km] : Ladedauer [h] : ca. 6 < 1,5 Kosten [ ] : ca. 500 ca Peripherieanforderungen : minimal hoch Folie 13 von 18

14 Erfolgreiche Beispiele der Forschungsarbeiten am IAD Elektro-Rennwagen des Elbflorace Formula Student Teams (4) Niedervoltseite: 24V Nennspannung NV-Batterie (LiFePO) (3) Hochvoltseite: 435V Nennspannung Energieversorgung elektrischer Antriebsstrang 16,1Ah Batteriekapazität HV-Batterie (LiFePO) (2) Elektromotor: 2 permanentmagnetisch erregte Synchronmaschinen Leistung 30kW, wassergekühlt Wechselrichter: 2 wassergekühlte WR Leistung 150kW (1) CAD-Schnittbild: Elektrischer Antriebstrang und Bordnetz (1) Batteriesystem (2) PMSM-Motor (3) Wechselrichter (4) Energy-Meter (offizielles Messsystem) Folie 14 von 18

15 Erfolgreiche Beispiele der Forschungsarbeiten am IAD Forschungsprojekt des Landes Sachsen Wohnen + Mobilität Energiemanagement für Haus und Elektromobilität Elektrofahrzeug / Fahrzeug mit Elektrotraktion Smart Power Cloud Grid Photovoltaic System Building Wind Energy Electr. Storage Pressure System Accumulator Advanced Battery Multi valent Energy Management In house consumer devices Docking Station Smart PowerPlug Vehicle Internal combustion engine Generator Electr. Storage System Advanced Battery Battery Management Vehicle traction energy Quelle: Bewilligtes Förderprojekt Land Sachsen, Start: , Teilnehmer: EA EnergieArchitektur GmbH, Dresden Inst. für Automobiltecnik IAD, Dresden Folie 15 von 18

16 Ein gesamthaftes Entwicklungskonzept für das IAD: Gebäude, Infrastruktur. Aktuell in Realisierung: Das Fahrzeugtechnische Versuchszentrum der TU Dresden am IAD August-Bebel-Straße Versuchsfeld Hochdynamischer Fahrsimulator Folie 16 von 18

17 Vorgehen, Handlungsbedarf: Stufe 2: Inbetriebnahme ABS Fahrzeugtechnisches Versuchszentrum (FVZ) EM EM DC EM Leitrechner DC EM EM EM Installation und Nutzung der bestehenden Prüfstände Schaffung neuer Untersuchungsmöglichkeiten -> Erweiterung der Prüflandschaft! Folie 17 von 18

18 Prüffelder Fahrzeugmechatronik Text Prüffeld 1: VeHiL Prüffeld Analyse- und Prüfung für elektrifizierte Antriebseinheiten Prüffeld 2: FAS Testumgebung zur kombinierten multidomänen Fahrzeugstimulation Text Prüffeld 3: Assisted E-Drive Untersuchung von Gesamtfahrzeugen Folie 18 von 18

19 Prüffeld Fahrerassistenz (FAS) Testumgebung zur kombinierten multidomänen Fahrzeugstimulation Draufsicht Nachbildung Fahrzeugumfeld Darstellung

20 Letzte Ausbaustufe: Neuartige Simulatorhalle Hochdynamischer Fahrsimulator! Einzigartiges Konzept! Absolutes Alleinstellungsmerkmal!

21 Kontaktdaten Prof. Dr.-Ing. Bernard Bäker Technische Universität Dresden Fakultät für Verkehrswissenschaften Institut für Automobiltechnik Dresden - IAD Lehrstuhl Fahrzeugmechatronik Besucheradresse: TU Gelände, Jante-Bau, EG, Zimmer 1/2 George-Bähr-Straße 1c Dresden Sekretariat: Frau Puschendorf Tel.: +49 (0) 351 / Fax: +49 (0) 351 / puschendorf@iad.tu-dresden.de Internet-Seiten des Lehrstuhls: Innovationszentrum Fahrzeugmechatronik Chemnitzer Str. 48a Dresden Institute of Automotive Mechatronics IAM GmbH Freiberger Str Dresden BAB 17 Dresden-Südvorstadt