Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
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This paper presents a novel approach to address noise, vibration, and harshness (NVH) issues in electrically assisted bicycles (e-bikes) caused by the drive unit. By investigating and optimising the structural dynamics during early product development, NVH can decisively be improved and valuable resources can be saved, emphasising its significance for enhancing riding performance. The paper offers a comprehensive analysis of the e-bike drive unit’s mechanical interactions among relevant components, culminating—to the best of our knowledge—in the development of the first high-fidelity model of an entire e-bike drive unit. The proposed model uses the principles of elastic multi body dynamics (eMBD) to elucidate the structural dynamics in dynamic-transient calculations. Comparing power spectra between measured and simulated motion variables validates the chosen model assumptions. The measurements of physical samples utilise accelerometers, contactless laser Doppler vibrometry (LDV) and various test arrangements, which are replicated in simulations and provide accessibility to measure vibrations onto rotating shafts and stationary structures. In summary, this integrated system-level approach can serve as a viable starting point for comprehending and managing the NVH behaviour of e-bikes.
Elektronik für Entscheider
(2023)
Dieses Buch gibt Nichtingenieuren, die sich beruflich mit Elektronik beschäftigen, die Möglichkeit, sich ein Stück auf dieses Fachgebiet zu begeben, um Aufgaben, Sprache und Vorgehensweise von Ingenieuren zu verstehen. Ziel ist es dabei nicht, nach dem Lesen dieses Buches eine elektronische Schaltung entwickeln zu können. Im Vordergrund steht vielmehr ein generelles Verständnis für die Zusammenhänge und Grundbegriffe der Elektronik. (Verlagsangaben)
Quality diversity algorithms can be used to efficiently create a diverse set of solutions to inform engineers' intuition. But quality diversity is not efficient in very expensive problems, needing 100.000s of evaluations. Even with the assistance of surrogate models, quality diversity needs 100s or even 1000s of evaluations, which can make it use infeasible. In this study we try to tackle this problem by using a pre-optimization strategy on a lower-dimensional optimization problem and then map the solutions to a higher-dimensional case. For a use case to design buildings that minimize wind nuisance, we show that we can predict flow features around 3D buildings from 2D flow features around building footprints. For a diverse set of building designs, by sampling the space of 2D footprints with a quality diversity algorithm, a predictive model can be trained that is more accurate than when trained on a set of footprints that were selected with a space-filling algorithm like the Sobol sequence. Simulating only 16 buildings in 3D, a set of 1024 building designs with low predicted wind nuisance is created. We show that we can produce better machine learning models by producing training data with quality diversity instead of using common sampling techniques. The method can bootstrap generative design in a computationally expensive 3D domain and allow engineers to sweep the design space, understanding wind nuisance in early design phases.
Electric vehicles (EVs) are rapidly growing in popularity, but range variability has become an important research area with significant implications for EV performance, usability, and overall market adoption. This study aims to unravel the complexities of range variability by examining the contributing factors and offering innovative strategies to mitigate these differences during pack design. Through a detailed analysis of cell parameter deviation, cell connections, battery configuration, battery pack size, and driving behavior, the research illuminates their impact on extractable energy and driving range. The study employed a comprehensive approach and conducted systematic simulation-based experimentation to identify the optimal battery pack configuration based on maximum extractable energy, minimal variability and maximum range. The results reveal insights into the relationship between discharge rate and battery pack performance, and the impact of cell parameter variations on pack energy output. This research advances the understanding of EV performance optimisation, reduces pack-to-pack variability, and extends battery pack lifespan.
Normen-ABC als Uebersicht
(2023)
Dieses Video dient der Motivation, sich mit Normenthemen zu befassen. Mit dem Internationalen Normenklassifizierung System (ICS) wird begründet, warum Normenkompetenz für alle Studierenden aller Studiengänge oder Berufstätigen jeder Fachrichtung von A-Z wichtig ist. Dazu werden Nützlichkeitsbeispiele gegeben. Abschließend wird das Normen-ABC als Übersicht vorgestellt und welche Lern- und Lehrziele die einzelnen Videos haben.
Entstehung einer DIN-Norm
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die Entstehung von DIN-Normen. Die Beteiligung interessierter Kreise und die Moderation durch das Deutsche Institut für Normung e.V. (DIN) wird veranschaulicht. Zur Motivation des Mitwirkens an Normen wird auf die verschiedenen Möglichkeiten dazu hingewiesen. Insbesondere junge Menschen sollen die Information erhalten, dass durch eine verkürzte Erstellung einer „DIN-SPEC“ eine technische Lösung aus Forschung und Entwicklung schnell auf den Markt zu bringen ist.
Arten von Normen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die Herkunft und Arten von Normen. Es werden Beispiele für Normen von A bis Z gezeigt. Anhand der Planungsnorm für Projektmanagement, der ersten deutschen DIN 1 als Ausführungsnorm und der weltweit verbreiteten Prüfnorm sowie Managementnormen zur Förderung von Nachhaltigkeit wird eine Einordnung im PDCA-Zyklus gezeigt.
Heutzutage werden alternative Mobilitätslösungen immer wichtiger. Dabei haben eBikes ihr Potential längst unter Beweis gestellt. Der zugehörige Markt ist über die letzten 10 Jahre enorm gewachsen und gleichermaßen auch die Erwartungen an das Produkt, wie bspw. eine Fahrt ohne störende Vibrationen und Geräusche zu haben. Der Motorfreilauf leistet dabei einen maßgeblichen Einfluss auf das dynamische Verhalten. In diesem Beitrag soll daher eine methodische Vorgehensweise vorgestellt werden, um mittels Versuch und Simulation den Einfluss des Motorfeilaufs auf das dynamische Verhalten der eBike Antriebseinheit zu bestimmen.
Battery lifespan estimation is essential for effective battery management systems, aiding users and manufacturers in strategic planning. However, accurately estimating battery capacity is complex, owing to diverse capacity fading phenomena tied to factors such as temperature, charge-discharge rate, and rest period duration. In this work, we present an innovative approach that integrates real-world driving behaviors into cyclic testing. Unlike conventional methods that lack rest periods and involve fixed charge-discharge rates, our approach involves 1000 unique test cycles tailored to specific objectives and applications, capturing the nuanced effects of temperature, charge-discharge rate, and rest duration on capacity fading. This yields comprehensive insights into cell-level battery degradation, unveiling growth patterns of the solid electrolyte interface (SEI) layer and lithium plating, influenced by cyclic test parameters. The results yield critical empirical relations for evaluating capacity fading under specific testing conditions.