ALBERT

Beschreibung: This paper describes the design of multirate filters used for the sample rate reduction of digital signals and their implementation on mixed-signal integrated circuits. Reaching target specifications of power, speed and silicon area as well as realizing multi-mode operation presents challenges. Possible solutions are discussed particularly for those filter stages which operate at the high sample rates and are illustrated in examples.

Beschreibung: A fault-injection tool can be very interesting in context to safety-critical applications, e.g., to test fault-detection and avoidance mechanisms or simply to stress an application and analyze its behavior when faults occur. In this work, a fault-injection tool is presented which can be used to instrument an FPGA design with fault-injection logic on netlist level during the implementation phase and to inject faults during runtime afterwards. The proposed approach can be smoothly integrated into an industrial FPGA tool flow, supports devices from multiple FPGA vendors and is highly configurable in order to fit to the number of available FPGA logic resources. Differences to related approaches which are applied on either HDL- and netlist-level as well as on the FPGA configuration bitstream are described. Finally, some results are presented to prove the applicability of the proposed solution.

Beschreibung: Line-of-sight (LOS) communication links have an ever increasing demand for high throughput IP-based data transmission. Such LOS systems are of particular interest for bi-directional communications from an aircraft to a ground station. A key requirement for the operation in various countries is carrier frequency agility because of the regulatory issues. That is why the LOS link developed by JOANNEUM RESEARCH DIGITAL supports adjustable carrier frequencies in the range from 2 GHz to 6 GHz. The used TDD (Time Division Duplex) medium access has the advantage that only one frequency for up- and downlink is required. A further advantage is configurable allocation of the available carrier bandwidth between the downlink to the ground and uplink to the aircraft. The maximum throughput in the downlink is 8 Mbit/s. The system is based on a software defined radio (SDR) approach which leads to high flexibility because of fast development and testing of signal processing algorithms. This fact allows cost effective adaption of the system to different user requirements. The paper is organized in the following way. Section 1 provides a system overview. In Section 2 the modem design parameters are discussed in detail, followed by Section 3 and 4 which present the signal processing algorithms implemented and the RF front end. Finally, Section 5 shows the signal characteristic of a test flight with a DA42 aircraft.

Beschreibung: Diese Arbeit gibt einen Einblick in die Entwurfsmethodik der Digitalteile für Mixed-Signal-Designs des österreichischen Halbleiterherstellers ams. Der Beitrag liefert zudem auch einen Überblick über die Entwicklung von Chips von ams für Audio- und Media-Player aus historischer Perspektive.

Beschreibung: Modern application-specific integrated circuits (ASICs) contain complete systems on a single die, composed of many processing elements that communicate over a dedicated router-based on-chip network. As systems-on-chip comprise billions of transistors with feature sizes in the range of 10 nm, reliable operation cannot be established without carefully engineered support at all levels, from technology to the circuit- and the system-layer. This article surveys contributions of research groups at TU Wien to this field. At lower levels of abstraction, they range from the generation of fault models for simulation that closely match reality and are at the same time efficient to use, to circuit-level radiation-tolerance techniques. At the level of on-chip networks, novel fault-tolerant routing algorithms are being developed together with architectural techniques to isolate faulty parts while keeping the healthy parts connected and active. The article will briefly portray the associated research activities and summarize their most relevant results.

Beschreibung: In recent years rising complexity, shrinking silicon feature sizes, and reduced design cycles have posed new challenges on the verification of modern system-on-chip solutions. To tackle the issues caused by the rising complexity various design and verification languages, as well as methodologies and tools have been introduced. Likewise, new and better physical process models allow for improved simulation of both analog and digital designs. Finally, strict management plans are used to cope with the shrinking design and verification cycles. Despite all these efforts, however, many problems exist in industrial state-of-the-art processes and tools. This article gives some insights and presents some lessons learned from the design and verification of a recent automotive microcontroller, a complex system-on-chip solution. Based on these findings, a new verification flow is proposed that closes an identified gap between pre-silicon and post-silicon verification.

Beschreibung: A new technology for a further improved future. Who is the acting subject? Key actors in this ECo-AT Living Lab do the preparation jointly together; this is unusual and the newest trend. No commercial structure, no traditional valley of death-type deployment pitfall. Asfinag, Kapsch, Siemens, Swarco and an entire ECo-AT consortium are setting the scene for Europe’s test of the latest C-ITS technology. And, because all this is embedded within an international corridor Rotterdam–Frankfurt/M.–Vienna, this Living Lab approach is evolving to a new instrument for preparing C-ITS deployment.

Beschreibung: Die Energie Burgenland AG ist ein österreichisches Energiedienstleistungsunternehmen, das mit Firmenbucheintrag im Juli 2012 aus den Traditionsunternehmen BEWAG und BEGAS entstand. Es steht zu 51 % Prozent im Mehrheitseigentum des Landes Burgenland (Burgenländische Landesholding GmbH), 49 % hält die Burgenland Holding AG. Der Hauptsitz ist in Eisenstadt. Die drei Hauptsäulen von Energie Burgenland sind Erzeugung, Netze/Technik und Vertrieb/Service. Die Netz Burgenland Strom GmbH ist eine 100-%-Tochter der Energie Burgenland AG und wurde 2005 gegründet. 19 Umspannwerke, 2.700 Trafostationen und knapp 10.000 km Stromleitungen garantieren, dass rund um die Uhr an die 200.000 Zählpunkte mit Strom versorgt werden. Eine zuverlässige Energieversorgung bildet das Rückgrat unserer Gesellschaft und Wirtschaft und ist Voraussetzungen für Sicherheit, Stabilität und Wachstum. Einerseits muss Strom in ausreichenden Mengen verfügbar sein, andererseits braucht es auch die notwendige Netzinfrastruktur, um elektrische Energie bedarfsgerecht und zuverlässig verteilen zu können. Trotz der ländlichen Versorgungsstruktur mit hohem Anteil volatiler Erzeugung aus regenerativen Quellen verfügt das burgenländische Stromnetz, sowohl im nationalen als auch im internationalen Vergleich, über eine überdurchschnittliche Systemverfügbarkeit.

Beschreibung: Die Energiewende bewirkt, dass in Europa bis zum Jahr 2050 die Elektrizitätserzeugung überwiegend aus regenerativen Energiequellen, insbesondere aus Wasserkraft, Windenergie und Photovoltaik, erfolgt. Die regenerativen Energiequellen müssen dann Aufgaben der Netzregelung übernehmen, wie Primär-, Sekundär- und Spannungsregelung. Die für die Frequenzregelung erforderlichen Schwungmassen der Generatoren werden dabei durch den Einsatz von Umrichtern in den Anlagen und durch die Verdrängung der thermischen Kraftwerke abnehmen. Wasserkraftanlagen werden weiterhin einen Anteil von etwa 20 % an der Erzeugung darstellen und damit eine Mindestschwungmasse sicherstellen. Die regenerativen Anlagen müssen wegen der höheren Frequenzgradienten für größere Regelgradienten ausgelegt werden, um das Netz zu stabilisieren.

Beschreibung: Die Windenergie stellt eine regenerative Erzeugungstechnologie mit großen Wachstumspotentialen dar. Zur Netzintegration ist ein Ausbau der Hoch- und Höchstspannungsnetze erforderlich. Bisher wurden hierfür die sicherheitsrelevanten Reservekapazitäten der Netze zur Verfügung gestellt. Zukünftig ist ein Ausbau der Netze proportional zur installierten Windleistung erforderlich, da die Netzreserven bereits erschöpft sind. Um eine wirtschaftliche Netzintegration zu ermöglichen, sollten sich die Windenergieanlagen in Richtung von Schwachwindanlagen entwickeln, bei denen die Rotorleistung vergrößert ist, um höhere Vollbetriebsstunden bei geringerer Eispeiseleistung und damit geringerem Netzausbaubedarf zu ermöglichen.

Beschreibung: Eines der vorrangigen Ziele der Energiewende in Deutschland ist die Reduzierung von Treibhausgasemissionen (THG) um 80–95 % bis zum Jahr 2050. Gleichzeitig soll der Ausbau erneuerbarer Energien auf 80 % im Strom-Mix erfolgen und stellt damit eine der wesentlichen Komponenten zur Senkung der THG-Emissionen dar. Mit dem Wachstum der Wind- und PV-Erzeugung wachsen auch die Herausforderungen, volatil einspeisende Leistungen zu integrieren und den Netzbetrieb zuverlässig zu gestalten. Mit der Verzögerung beim Netzausbau (aus verschiedenen Gründen wie Umweltverträglichkeit, technische Reife, Akzeptanz etc.) und beim Bau von Stromspeichern fällt bei der notwendigen Flexibilisierung des Versorgungssystems dem Strom- und Wärmeerzeugungssektor eine immer bedeutendere Rolle zu. Es sind noch signifikante technische Potenziale zum Ausgleich fluktuierender Stromproduktion durch die Flexibilisierung von fossil befeuerten, thermischen Kraftwerken vorhanden. Flexible Kraft-Wärme-Kopplung, thermische Energiespeicherung und „Power to Heat“ sind relativ einfache, auch an bestehenden Anlagen realisierbare und somit attraktive Lösungen. Für die Braunkohle, die noch zu 90 % für die Stromerzeugung verwendet wird und für die im Rahmen der Energiewende neue Nutzungsmöglichkeiten gesucht werden, ist die Kohlevergasung verbunden mit SNG- oder Methanolsynthese eine intermodale Lösung, die hohe Potenziale hinsichtlich Versorgungssicherheit, Produkt- und Betriebsflexibilität zeigt. In der dezentralen Versorgung zeigen neben KWK v. a. die PV-Anlagen, kombiniert mit elektrischen und thermischen Speichern, hohe, systemrelevante Flexibilisierungspotentiale. Das Energiesystem der Zukunft ist multimodal und smart. Durch die Verknüpfung von Versorgungssystemen für Elektrizität, Gas, Wasser, Wärme, Kälte und Kraftstoffe sowie die zukünftig mögliche Selbstorganisation mit Hilfe fortschrittlicher Informations- und Kommunikationstechnologien kann eine noch größere fluktuierende Stromproduktion auf Basis erneuerbaren Energien integriert werden.

Beschreibung: The limited communication range of HF radio frequency identification (RFID) smart cards does not allow to automatically assess the alighting point of passengers on public transportation. This work considers HF/UHF dual band RFID transponders for electronic ticketing in an information-driven public transportation system. The UHF RFID interface is intended to enable a remote detection of passengers inside a vehicle and thus to assess the alighting point of passengers. A review of the specific operating conditions for the UHF RFID link is given and associated privacy issues are addressed. We introduce a low-complexity approach to safeguard the privacy of passengers. Following a discussion of the architecture of appropriate HF/UHF dual band transponder ICs, the focus is set on questions of the circuit implementation. With regard to the progressing CMOS technology scaling, we can observe potential risks of overvoltage stress for the UHF RFID front-end at high input powers. Two RF voltage limiters that prevent overvoltages are presented. Experimental results of circuit prototypes in a 40 nm CMOS technology demonstrate the functionality of two UHF RFID front-ends that incorporate the RF voltage limiters.

Beschreibung: New types of RFID applications require an intelligent connection between real world objects and software services. This also requires a new approach in the creation of software applications. This paper describes a novel Web of Things platform. Our approach uses microservices. Each microservice can be developed independently, thereby enabling faster development cycles, easier integration and maintenance. This account summarizes the current field and presents the architecture for a state-of-the-art Web of Things platform with time awareness support that is based on microservices.

Beschreibung: Die Austrian Power Grid AG (APG) ist Österreichs unabhängiger Übertragungsnetzbetreiber und sorgt mit einem Team von 450 Spezialistinnen und Spezialisten und in enger Zusammenarbeit mit den Verteilnetzbetreibern dafür, dass die Republik Österreich rund um die Uhr, 365 Tage im Jahr mit lebensnotwendigem Strom versorgt wird. APG ist eine 100 % Verbund Tochter und ist als ITO ( I ndependent T ransmission System O perator) zertifiziert. Kernaufgabe von APG als Regelzonenführer ist die Sicherstellung des Gleichgewichtes zwischen Erzeugung und Verbrauch – in jedem Augenblick. DER Gradmesser für die Qualität dieses Gleichgewichts und damit für die Versorgungsqualität der Endverbraucher ist die Netzfrequenz. Sie muss immer annähernd 50 Hertz (Hz) betragen. Besteht ein Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch, schwankt die Netzfrequenz. Fällt beispielsweise ein großes Kraftwerk aus, ist also plötzlich zu wenig Erzeugung am Stromnetz, sinkt die Frequenz. Umgekehrt steigt die Frequenz über 50 Hz, wenn weniger Strom verbraucht als erzeugt wird. Aufgrund des Zubaus stark schwankender Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenkraft muss die APG immer häufiger und mit steigendem Aufwand ausgleichend eingreifen. Darüber hinaus ist APG für Betrieb, Instandhaltung und bedarfsgerechten Ausbau des Übertragungsnetzes in Österreich verantwortlich. Gemeinsam mit den internationalen Partnern entwickelt APG die Plattformen für Strommärkte Europa.

Beschreibung: Development of embedded automotive systems has become tremendously complex in recent years. The trend of replacing traditional mechanical systems by modern embedded systems, and the launch of automotive multi-core systems enable deployment of more advanced control strategies. However, these applications require different safety concepts with different levels of criticality; and providing consistency of the safety concept during the entire product lifecycle is a tedious task. Additionally, new automotive safety standards, such as ISO 26262, and the de-facto industry standard AUTOSAR require efficient and consistent product development and tool support. The aim of the presented work is to establish a model-driven system and safety-engineering framework to support the seamless description of safety-critical systems, from requirements at the system level to final component implementation.

Beschreibung: Eine Energiewende zugunsten eines nachhaltigen Energiesystems auf Basis hoher Effizienz und erneuerbarer Energieträger stellt ein Jahrhundertprojekt dar. Trotz der Erfolge erneuerbarer Energieträger kann der Wandel nur auf Basis einer umfassenden und konsequenten Energieeffizienzpolitik gelingen, die sowohl technologische und wirtschaftliche als auch soziale Faktoren einbezieht.

Beschreibung: Dieser Artikel befasst sich mit den leitungsgebundenen Störungen eines KFZ-Inverters. Untersucht wird dabei ein an die CISPR 25 angelehnter Testaufbau mit ungeschirmten Kabeln. Anhand des Aufbaus werden die Ursachen leitungsgebundener Störungen erläutert. Es werden die Entstehung und Ausbreitung der Gleich- und Gegentaktstörung in diesem Aufbau beschrieben und die verwendete Ansteuerung des Inverters erklärt. Mittels Messungen wird untersucht, welchen Einfluss die Ansteuerung des Inverters auf die Störungen hat und welche Effekte den Verlauf des Störspektrums an der Bordnetznachbildung maßgeblich beeinflussen.

Beschreibung: Current electrified vehicles (battery-electric BEV and plug-in hybrid vehicles PHEV) suffer from two partially dependent characteristics: high gross weight and limited pure electric driving range. The design possibilities for these vehicles are limited by crash safety requirements, among other factors. The safe battery housing and the current requirement of no-significant deformation on the battery severely restrict options for placement within the vehicle. Structural stiffening measures add additional weight to the already quite heavy battery system. To better utilize the available integration space, deformation and failure characteristics of traction batteries need to be better understood. Today’s vehicle development process relies heavily on simulation tools, where finite-element (FE) methods are the established means for full-vehicle crash simulation. Therefore, to evaluate the structural performance capabilities and failure characteristics, the battery system must be adequately modeled and integrated with these methods. The development of new simulation tools that can be used in concert with the established ones are one priority of current research. The focus of this article is on integration aspects, especially in terms of failure prediction for the battery as a component. This article gives an overview on currently developed methods enabling the design of modern, structurally integrated battery concepts, while targeting crash safety demands and increased energy density for longer-range electric driving.

Beschreibung: The composition and intensity of ionizing radiation heavily depends on the environment. Ionizing radiation is severe in space, but also terrestrial electronics must consider potential hazards e.g. radiation caused by energetic solar particle events. High energy protons, electrons and ions can lead to malfunction or damage of integrated circuits (IC). In this paper the dominant radiation effects to ICs are presented together with an overview of hardening techniques.

Beschreibung: Transient voltage suppressors (TVS) are widely used for electrostatic discharge (ESD) and surge protection of electronic devices. Especially the usage of mobile devices for wireless communications requires extremely high production quantities in the range of multi-billion pieces of TVS per year. This article gives an introduction to the key performance parameters of different TVS technologies with low parasitic capacitance in the picofarad and sub-picofarad range, such as gas discharge tubes (GDT), polymer voltage suppressors (PVS), multi-layer varistors (MLV) and silicon TVS.

Beschreibung: In this manuscript the novel methodology of quick and accurate calculation of the rotor and stator currents during a three-phase sudden short-circuit is presented. The proposed approach consists of two parts. First , the detailed finite element model is developed. It accounts for stator core and winding, rotor yoke and winding, damper winding and conductive rotor surface. Second , the revised analytical formulation of the existing approaches to evaluate transient field current behavior during a three-phase sudden short-circuit is presented. Four phenomenological coefficients are introduced for proper representation of the field winding current. The developed methodology is feasible for solid and laminated rotors, with and without damper bars. It is demonstrated that there is good agreement between the results of our theoretical approach and the factory tests.

Beschreibung: Um den Systemwirkungsgrad für einen Traktionsantrieb zu ermitteln und zu optimieren, sind detaillierte Berechnungen der Einzelverluste aller Komponenten sowie eine Analyse der Abhängigkeiten nötig. Durch ein optimiertes Zusammenspiel zwischen Traktionsumrichter und Traktionsmotor kann der Energieverbrauch über das Fahrspiel verringert werden. Insbesondere sollen die positiven Effekte einer Flussabsenkung im Teillastbetrieb und die Auswirkung verschiedener Pulsmuster auf den Wirkungsgrad aufgezeigt werden. Die abgeleiteten Zusammenhänge werden durch umfangreiche Prüfungen messtechnisch verifiziert. Durch eine für verschiedene Bereiche des Lastkollektivs abgeleitete optimierte Motoransteuerung kann der Wirkungsgrad im realen Fahrzeugeinsatz deutlich gesteigert werden.

Beschreibung: In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, die eine Ermittlung der mechanischen Übertragungsfunktionen von Kräften auf den Statorzähnen einer elektrischen Maschine bis hin zu Oberflächenschnellen an relevant abstrahlenden Oberflächen erlaubt. Die vorgestellte Methode ermöglicht es, Antriebsstränge in ihrer Zielanwendung und der realen Einbausituation effizient zu analysieren. Die ermittelten Übertragungsfunktionen werden in ein transientes akustisches Modell für die Simulation allgemeiner elektrischer Antriebsstränge integriert. Das vorgestellte Modell berücksichtigt die Leistungselektronik und ihre maßgeblichen Nichtlinearitäten, die digitale Regelung, die Sensorik, aber auch toleranzbehaftete Geometrien elektrischer Maschinen sowie reale und in der Toleranz abweichende elektromagnetische Materialeigenschaften. Eine Validierung des Modells anhand von Körperschallmessungen wird vorgestellt und der Vorteil einer geschlossenen Zeitbereichssimulation erklärt. Beispielhafte Anwendungsmöglichkeiten des vorgeschlagenen Modells werden diskutiert und das Potential einer Bewertung des akustischen Verhaltens im Auslegungsprozess somit aufgezeigt.

Beschreibung: Im Bereich der Automobilindustrie werden einzelne Fahrzeugkomponenten wie der Verbrennungskraftmotor oder Teile des Antriebsstrangs zu deren Prüfung über eine elastische Welle mit einer Belastungsmaschine verbunden. Durch die verhältnismäßig starre Ankopplung an die Belastungsmaschine kommt es meist zu relativ schwach gedämpften Resonanzfrequenzen, die durch oszillierende Belastungen am Prüfling angeregt werden können. Die auftretenden Torsionsschwingungen können Messergebnisse verfälschen oder im schlimmsten Fall zur Zerstörung von Prüfling oder Prüfstand führen. Aus diesem Grund muss in der Auslegung und im Bau von Prüfständen erhöhtes Augenmerk auf die Dämpfung derartiger Schwingungen gelegt werden. Neben mechanischen Schwingungsdämpfern bieten sich gerade im Bereich der Prüfstandstechnik aktive Verfahren zur Schwingungsdämpfung an. Der folgende Beitrag widmet sich der aktiven Schwingungsdämpfung von Torsionsschwingungen in Wellensträngen durch die gezielte Regelung der elektrischen Antriebsmaschine. Im Rahmen dieses Artikels wird ein gängiges Verfahren analysiert sowie eine weitere Methode basierend auf einem Kalman-Filter zur Zustandsschätzung für die Schwingungsdämpfung vorgestellt.

Beschreibung: In diesem Artikel werden die Sättigungseigenschaften hoch ausgenutzter permanentmagneterregter Synchronmaschinen aufgezeigt. Die Auswirkungen der Sättigung hinsichtlich der Maschinenkennlinien und Drehmomenteinprägung werden dargelegt. Es werden Verfahren zur Stromregelung vorgestellt, mit denen trotz des starken Sättigungsverhaltens eine hochdynamische Drehmomenteinprägung ermöglicht wird. Für die Parametrierung dieser Regelungen wird auf Flussverkettungskennfelder der Maschinen zurückgegriffen, die aus Kennfeldmessungen im stationären Betrieb gewonnen werden. Spezielle, auf Automobilantriebe ausgelegte Maschinenprüfstände werden vorgestellt, mit denen die benötigten Kennfelder ausgemessen und die entwickelten Regelverfahren validiert werden können.

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉Start-ups successfully deliver creative results, and their success highlights the need for corporate engagement with innovation (Weiblen and Chesbrough in California Management Review 57(2): 66–90, 〈span〉2015〈/span〉). To assess insights on corporate high-involvement innovation activities, we developed and applied an intrapreneurship model within a multinational financial services corporation in Germany. Successful implementation requires that individuals have the autonomy to act as corporate entrepreneurs (i.e., intrapreneurs). To this end, we introduced a model for implementing and analysing intrapreneurship so corporations could develop a start-up culture. The corporation studied hosted an innovation competition called the Appathon, where competing teams developed app prototypes, and the winning team received funding for continued development. Afterwards, we completed qualitative and quantitative research by interviewing and surveying the competition participants to examine practical intrapreneurship and corporate and individual innovation. Our findings highlight the challenges surrounding the development of high-involvement innovation management routines (Bessant in 〈em〉High involvement innovation〈/em〉, 〈span〉2003〈/span〉).〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉While new ways of doing research and innovation such as open science, Science 2.0, open innovation, user innovation or crowdsourcing have been intensively discussed in the past few years, little systematic analysis and exploration of their wider positive, but also negative effects for economy, society and environment has been conducted. Based on the findings from three European foresight projects we discuss critical aspects of changing research and innovation patterns and their challenges for innovation policy and management.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Zusammenfassung〈/h3〉 〈p〉Das Thema Mensch-Roboter-Kollaboration gewinnt immer mehr an Bedeutung als zunehmendes Kernelement in einer modernen Produktion im Rahmen von Industrie 4.0. Hierzu benötigen Unternehmen klar definierte Prozesse, um kollaborative Produktionssysteme unter Berücksichtigung von Safety- und IT-Security-Aspekten zu entwickeln und einzusetzen. Der Fokus dieses Artikels richtet sich auf die Entwicklung einer Roadmap, welche dazu dient, Unternehmen in der Entwicklung kollaborativer Produktionssysteme zu unterstützen. Damit kann sichergestellt werden, dass die dabei zugrundeliegenden Normen und Richtlinien hinsichtlich Safety und IT-Security möglichst frühzeitig in der Entwicklungsphase miteinfließen. Der Nutzen daraus soll es Unternehmen erleichtern, den Entwicklungs- und Einführungsprozess kollaborativer Produktionssysteme kostengünstig zu gestalten.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉Autonomous robotic systems are an indispensable component of work in many industries that are on the brink of entering many other areas of people’s lives such as transportation or healthcare. Because attitudes towards new technologies shape consumers’ decision to adopt these innovations, the present study examines the public opinion toward emergent robotic systems in Austria and Germany. The results showed that, in general, attitudes seemed rather positive in both countries. However, for Austria a rather ambivalent picture emerged: although Austrians exhibited the largest adoption rate of robotic technologies in Europe, at the same time they evaluated robots most unfavorably as compared to other European countries. Thus, experiences with robots seemed to have intensified potential downsides of automation that resulted in more concerns regarding the widespread use of robots.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉Facing the increase in world population and the stagnation in available arable land there is a high demand for optimizing the food production. Considering the world-wide and ongoing reduction of the agricultural labor force novel approaches for food production are required. Vertical farming may be such a solution where plants are being produced indoors in racks, cared by robotic appliances which will be operated by specialized software. Given the multitude of parameters which determine the ideal condition, a lot of data needs to be acquired. As this data is used to adapt the entire Cyber-Physical System to a changing environment the data has to be secure and adaptations have to consider safety aspects as well. Such systems must hence be secure, safe, scalable and self-adaptable to a high degree. We present an important element for such solutions, a cloud, IoT and robotic based smart farming framework.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Zusammenfassung〈/h3〉 〈p〉Ein sicheres Mit- und Nebeneinander von Mensch und Roboter erfordert hohe Sicherheitsstandards für sogenannte kollaborative Roboteranwendungen auf Basis einer gesamtheitlichen Betrachtung des Roboters, seines Werkzeugs, dem Werkstück und des Roboterprogramms. Gewissheit über ein zulässiges Verhalten des Robotersystems kann allerdings nur eine entsprechende messtechnische Untersuchung der Anwendung liefern. Diese messtechnische Verifikation untersucht potentielle Kollisionen von Mensch und Roboter im Sinne eines zerstörungsfreien Crash-Tests mittels einer sogenannten biofidelen Messanordnung. Der gegenständliche Beitrag liefert hierzu nicht nur einen Überblick über die entsprechenden Methoden zur Untersuchung der einzuhaltenden Grenzwerte, sondern gibt auch Einblick in spezifische Aspekte der sicheren kollaborativen Robotersysteme.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉Intelligent manufacturing systems are based on seamless and flexible interaction in Cyber-Physical-Systems of Systems. Novel research approaches in computer science allow to bring intelligence to the shop floor in general and robotic systems in particular. New concepts are needed to support the worker in their interactions with the intelligent machines.〈/p〉 〈p〉In the research center 〈span〉 〈span〉\(\mathit{Pro}^{2}\mathit{Future}\)〈/span〉 〈/span〉 cognitive approaches to manufacturing are researched in order to advance the flexibility and capabilities of human and artificial agents on the shop floor.〈/p〉 〈p〉The results achieved so far provide new ways of human-robot interaction, support seamless reconfiguration of robotic systems and provide decision support for gaining insights in flexible production systems.〈/p〉 〈p〉Several preliminary project results of the research center 〈span〉 〈span〉\(\mathit{Pro}^{2}\mathit{Future}\)〈/span〉 〈/span〉, with special attention to robotic systems, are presented in this paper.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉To improve the collaboration between humans and robots, multilingual speech control (MLS) can be used to easily manage multiple robots at any time by spoken commands. Once a command is recognised by one of the corresponding ROS-driven robots inside the network, it will be executed and a related audio feedback is provided to the user. Our MLS implementation has a modular design, so that single functional modules can be implemented by either online cloud-based services or by local offline software for increased privacy. Furthermore, the extensible design allows to meet future user needs or to be adapted to different robot capabilities. The MLS follows a principal workflow: Initially, a language identification analysis is done, followed by speech-to-text transformation. Afterwards, the intent is detected and possible variables are analysed for the interpretation of the command, which is furthermore sent to the corresponding robot. Finally, the robot will publish the state achieved by the command execution back to the user. We integrated several cloud-services and open-source implementations based on artificial intelligence technologies and achieved a software framework that is used in a scenario with two different robot systems, a collaborative robot arm and an autonomously moving robot car.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉In recent years, a paradigm shift is underway as robots leave their typical application field and move into domains that have been untouched by robotic automation. These new kinds of automation systems allow more product variations, smaller life cycles, smaller batch sizes and pave the way from mass production to mass customization. This is due to completely new breed of safe robot technology but also novel ways of setting up new applications like e.g. kinesthetic programming. However, the topic of reducing the programming effort for complex tasks using natural modes of communication is still open. This paper addresses the key developments in this field, shows different ways of programming, and gives relevant use cases in industrial assembly. The technology coverage starts with an online workflow editor called XROB that allows easy-to-use setup of process workflows and related skill parameters. However, in order to reduce the programming effort, a novel way to demonstrate process trajectories by using instrumented hand guided process tools is presented. Finally, the paper gives an overview of a promising approach that allows programming without touching the robot just by demonstrating the process by an expert. The semantic relations between activities executed by the human and robot skills are captured to learn the task sequence of the assembly process. The acquired process knowledge is refined to execute robotic tasks with the help of an interactive graphical user interface (GUI). The system queries the user for feedback, asking for specific information to help the robot complete the task at hand. The given examples show the usability of flexible programming tools in the automation chain and the presented results provide strong evidence of the technological potential in the field.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉This paper discusses the challenges for today’s power converter topologies when operating large synchronous motor-generators in pumped storage power plants, which is a medium-voltage high-power application. First, the available ratings and characteristics of the utilized power semiconductor switches are analyzed. Then, the practical limitations of classical multilevel voltage source converters are reviewed, particularly the individual maximum achievable operating voltage. Next, the usability of direct AC–AC converters is discussed. Due to their arbitrary scalability and excellent performance, modular multilevel converter topologies gain special attention in this paper. The characteristics of the two main arrangements, the modular multilevel converter and the modular multilevel matrix converter, are examined with respect to the torque-speed characteristic of the installed reversible-speed pump-turbines. A review of commercially available power converters for medium-voltage high-power drive applications and their specifications as well as the identification of promising power converter topologies for operation in large pumped storage power plants complete this comprehensive analysis.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Zusammenfassung〈/h3〉 〈p〉Eine moderne Antriebssteuerung eines Elektrofahrzeugs erfüllt mehrere Aufgaben. Ein schnelles Ausregeln des geforderten Drehmoments stellt dabei eine notwendige Voraussetzung dar. Anspruchsvolle Fahrsituationen werden durch geregelte Drehmomentvorgabe beherrscht. Bei einem elektrischen Trolleybus sind mehrere spezielle Regler notwendig: Im Falle einer kurzfristigen Netzunterbrechung wird die Zwischenkreisspannung stabilisiert. Außerdem werden Torsionsschwingungen im mechanischen Antriebsstrang mit Korrekturmomenten des Traktionsmotors aktiv gedämpft. Ein gleichzeitiges Mitwirken dieser Regler beim Durchfahren eines isolierten Abschnitts in der Oberleitung wird in diesem Artikel erläutert.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Zusammenfassung〈/h3〉 〈p〉Das Wicklungssystem von umrichtergespeisten elektrischen Maschinen ist besonderen elektrischen Belastungen ausgesetzt, welche aus dem Überschwingverhalten und der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Spannung resultieren. Durch kürzer werdende Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten (〈span〉 〈span〉\(\mathrm{d}u/\mathrm{d}t\)〈/span〉 〈/span〉), wie sie beim Einsatz von SiC-Umrichtern auftreten können, nimmt die Spannungsbelastung der Wicklung zu. Gleichzeitig werden in elektrischen Fahrzeugen immer höhere Zwischenkreisspannungen verwendet. Durch diese steigenden Anforderungen kann es auch in herkömmlichen Wicklungssystemen von Niederspannungsmaschinen zu Teilentladungen kommen, und das elektrische Isoliersystem kann innerhalb kurzer Zeit ausfallen. Es existieren zwei Möglichkeiten, diese Art von Frühausfällen zu vermeiden. Durch höhere Isolierschichtdicken einerseits bleibt die Wicklung auch bei höheren Spannungen teilentladungsfrei, allerdings reduziert sich dadurch der Kupferfüllfaktor. Eine andere Möglichkeit ist das Verwenden von Materialien, die Teilentladungen länger standhalten können. Um das Potential dieser teilentladungsresistenten Materialien abzuschätzen, werden in diesem Beitrag die Einflüsse der Umrichterspannung auf das Teilentladungsverhalten und die Lebensdauer der Isolierung identifiziert.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉In the project “Twin-drive range-extender (DE-REX)”, an innovative serial-parallel hybrid drive concept is being developed for a test bench and a demonstrator prototype vehicle and evaluated. The electric motors for the powertrain DE-REX are 6-pole interior permanent magnet synchronous machines with distributed round wire winding, buried permanent magnets in V-shape in the rotor and a stator water-jacket cooling. Based on the test bench measurement results of the electric motors a thermal reserve of the electric motors was confirmed. Hence, a concept study was conducted on the downsizing of the electric motors. Based on the measurement data and the requirements of the electric motor for the powertrain DE-REX, first a smaller electric machine with round wire winding without any thermal reserve was designed, which has a reduced active volume by 23%. In a second step, the round wire winding was replaced by a hairpin profile wire wave winding, which allowed a reduction of the active motor volume by 32%, compared to the original electric motor.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Zusammenfassung〈/h3〉 〈p〉Eine vielversprechende Lösung eines kosten-effizienten Antriebsstranges für Elektrofahrzeuge stellt der „Intelligent Stator Cage Drive (ISCAD)“ dar. In diesem Beitrag werden die Eigenschaften eines 48-V-ISCAD-Traktions-antriebssystems für Elektro-PKWs mit Leistungen deutlich über 100 kW dargestellt. Chancen und Herausforderungen werden diskutiert.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Zusammenfassung〈/h3〉 〈p〉Der Beitrag stellt ein von der Voith Group entwickeltes Verfahren zur Symmetrierung der Zellspannungen eines Energiespeichers mit Superkondensatoren (SCaps) in Fahrzeugantrieben vor. Es basiert auf der konsequenten Überwachung und Steuerung jeder einzelnen Zelle. Der Symmetriervorgang erfolgt dabei kontinuierlich während des Fahrbetriebes. Auf diese Weise werden alle Zellen bei der höchsten Ladespannung symmetriert. Dies führt zu einer gleichmäßigen Alterung aller Zellen, wodurch sich die Lebensdauer des Energiespeichers verlängert.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Abstract〈/h3〉 〈p〉In recent years the permanent magnet synchronous machine has become the state-of-the-art for various traction applications. A fast and accurate analysis methodology, using both the analytical and finite element method, that is suitable for use in an everyday design environment is required. Furthermore, collaboration between different locations and engineering groups mean that existing design tools need to be integrated into an existing tool-chain. A framework architecture that supports distributed system engineering, single component design processes as well as an engineering to order business approach is presented. Special attention is given to the critical sudden terminal short circuit fault condition.〈/p〉

Beschreibung: 〈h3〉Zusammenfassung〈/h3〉 〈p〉Für den Aufbau elektrischer Traktionsantriebe werden zunehmend Profilleiter eingesetzt, um die Drehmoment- und Leistungsanforderungen bei begrenztem Bauraum einzuhalten. Vor allem Haarnadelwicklungen sind für die Anwendung im Bereich der Elektromobilität attraktiv, da sich diese durch einen hohen Nutfüllfaktor, einen kurzen Wicklungskopf und einen hoch automatisierbaren Fertigungsprozess auszeichnen.〈/p〉 〈p〉Durch Stromverdrängung entstehen jedoch vor allem bei Profilleitern zusätzliche Verluste. Um diese zu reduzieren, können parallele Zweige bei gleicher spannungshaltender Windungszahl ausgeführt werden, was eine Realisierung geringerer Leiterhöhen bei gleichen Leiterbreiten und einen Rückgang der Stromverdrängung zur Folge hat. Wicklungen mit parallelen Zweigen bergen allerdings stets die Gefahr der Ausbildung von Kreisströmen innerhalb der parallelen Wicklungszweige. Durch die geeignete Schaltung der Einzelleiter können die Kreisströme eliminiert werden.〈/p〉 〈p〉In diesem Artikel wird ein automatisiertes Entwurfswerkzeug für Haarnadelwicklungen vorgestellt, welches alle Wicklungskonfigurationen in Form von tabellarischen Belegungsplänen für unterschiedliche Polzahl-Nutzahl-Kombinationen ausgibt. Aufgrund der großen Anzahl von Schaltungsmöglichkeiten stellen vor allem die Unterdrückung der Kreisströme und die Identifizierung der Vor- und Nachteile der einzelnen Wicklungsvarianten eine Herausforderung dar. Daher werden Gütekriterien entwickelt und in die Software implementiert, um eine übersichtliche Bewertung zu ermöglichen.〈/p〉

Beschreibung: Sensoren zur Bestimmung der Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen werden in vielen Bereichen der Mess- und Automatisierungstechnik zur direkten und indirekten Zustandsüberwachung eingesetzt. Dieser Beitrag stellt unterschiedliche Varianten robuster Sensoren zur Bestimmung von Strömungseigenschaften (Geschwindigkeit, Richtung und Strömungsmenge) und zur Vermessung von thermischen Materialparametern (thermische Leitfähigkeit und thermische Diffusivität) von Fluiden vor. Diese Sensoren basieren auf einem thermischen Funktionsprinzip und sind mit Mitteln der Mikrotechnologie kostengünstig herstellbar. Ausgehend von einem einzigen Basisdesign können sie als kalorimetrische Strömungssensoren oder als thermische Leitfähigkeitssensoren ausgeführt und betrieben werden. Im vorliegenden Beitrag werden die theoretischen Grundlagen erläutert und einige Anwendungsbeispiele diskutiert.

Beschreibung: Standardization for wireless vehicular communication ensures, as in other domains, interoperability, supports regulations and legislation, and creates larger markets. For the initial deployment of vehicular communication, consistent sets of standards have been created, commonly named C-ITS in Europe and DSRC in the U.S., both relying on the WiFi standard IEEE 802.11. These initial standard sets specify vehicle-to-vehicle and vehicle-to-infrastructure communication and enable applications primarily for driver information and warnings. The article provides an overview of the key C-ITS and DSRC protocols from a standardization perspective. The article analyzes automated driving as the potential new application domain for vehicular communication, discusses its requirements on communication, and derives potential directions for future releases of the vehicular communication standards.

Beschreibung: Mit zunehmender Urbanisierung gerät die städtische Mobilität aufgrund fehlender Flächen und zunehmender Umweltbelastungen an ihre Grenzen. Die Allokation der Mobilität als knappes Gut ist bisher eine öffentliche Aufgabe, die zunehmend durch private Dienstleistungen ergänzt wird. Hier werden sowohl bekannte als auch innovative Ansätze einer zukunftsweisenden, umweltgerechten Mobilitätsnutzung aufgezeigt, wie zum Beispiel Bevorzugung des Öffentlichen Verkehrs, Zufahrtsbeschränkungen durch Straßenbenützungsgebühren, Parkraummanagement, Carsharing-Angebote, intelligente „Ampeln“ und kooperative Fahrzeuge.

Beschreibung: The energy demand for conventionally heating the interior of a full electric vehicle can reduce the driving range by up to 50 %, if the energy is taken from the battery. Other heating concepts require complex additional heating equipment and can increase the weight of the vehicle significantly. This paper describes an energy efficient heating system using conductive heating coating, leading to reduced energy consumption and high comfort level due to the emission of infrared radiation.

Beschreibung: Flache Systeme haben sich seit ihrer Einführung in den späten Achtzigern und frühen Neunzigern des letzten Jahrhunderts als fixer Bestandteil der Regelungstheorie, aber auch der Regelungstechnik etabliert. Verantwortlich dafür ist, dass man für diese Systemklasse einfach Trajektorien planen kann, sind die Systeme noch konzentriertparametrischer Natur, dann können diese Trajektorien auch einfach stabilisiert werden. In diesem Beitrag werden nach kurzer Einführung die Grundlagen des Reglerentwurfs, der Trajektorienplanung und deren Stabilisierung gezeigt. Diese werden dann auf zwei einfache Beispiele, nämlich ein Pendel mit Kreisel sowie ein Einachsenmodell eines Fahrzeugs, angewandt. Als illustrative Beispiele folgen dann die Trajektorienplanung und nichtlineare Regelung für einen Brückenkran, für die theoretische Ergebnisse, Simulationen und Laborversuche präsentiert werden.

Beschreibung: In diesem Beitrag werden der auf dem Übertragungsverfahren DAB+ basierende digitale Radiorundfunk inklusive programmbegleitender und nicht programmbegleitender Datendienste sowie der am 28. Mai 2015 von der Österreichischen Rundfunksender GmbH & Co KG im Großraum Wien gestartete DAB+-Pilotbetrieb vorgestellt. Ebenso wird DAB+-Radio mit UKW-Radio und Webradio verglichen.

Beschreibung: Due to the trend towards advanced driver assistance functions and fully automated driving, many future automotive systems have to provide fail-operational behaviour, maintaining certain functions for a certain time even in case of certain faults. Such behaviour is well-known in other domains where the availability of certain functions is important due to safety or financial reasons. The ability to tolerate faults and failures in systems, hardware and software therefore becomes increasingly important. Since there are topologies already available to cope with these new requirements, it is the task of the automotive industry to select the ones that fit to its specific constraints. These constraints include a high cost pressure, the scarcity of packaging space, limited resources for software, and requirements of the ISO 26262:2011 (i.e. the functional safety standard in the automotive industry). In order to support the decision on selecting the right software architecture, the strengths and weaknesses of topologies used by other industrial sectors have to be known thoroughly. This paper investigates three typical fault tolerant software architectures by use of a structured analysis technique, and by applying a set of criteria specific for the automotive domain. The intention of this paper is twofold: The primary goal is to gain an understanding related to the properties of the compared architectures. The second goal is to prove that the chosen software architecture comparison method is suitable to compare schematic, high level topologies.

Beschreibung: Der steigende Anteil an erneuerbaren Energieträgern führt zu speziellen Herausforderungen am Energiemarkt. Die Einbindung volatiler Erzeuger, wie Wind- oder Sonnenenergie, in das elektrische Netz resultiert in einem nicht vorhersehbaren Anteil an der Stromproduktion. Damit einhergehend entsteht ein großer Bedarf an Energiespeichermöglichkeiten, welche eine Schlüsselaufgabe erfüllen, wenn große Anteile an alternativen Energieträgern ins Stromnetz eingebunden werden.

Beschreibung: A laboratory hydraulic setup consisting of a coupled actuating and load cylinder is investigated in order to emulate real world working conditions of heavy equipment such as excavators and loaders. An observer-based control scheme is proposed to regulate the position of the actuating cylinder. It relies on on-line identification of unknown parameter as well as reconstruction and compensation of unknown load forces, such that the performance of the closed position feedback loop is superior compared to classical control strategies. The applied method exploit ideas of variable structure systems in the design of both, the observer and the parameter identification scheme.

Beschreibung: We present a sliding-mode-based control design for a telescopic link of a mobile-hydraulic forestry crane under bounded modeling uncertainties and external disturbances. Mobile hydraulic systems are typically subject to strong perturbation conditions and the design of resilient control solutions is an important challenge. Furthermore, nonlinear phenomena primarily, characterized by easily excited oscillations, an input nonlinearity, and friction, are dominating the dynamics. The proposed control scheme takes advantage of an input-nonlinearity compensation in order to overcome these problems and includes the formulation of a sliding-mode-control-based design. Two strategies for chattering attenuation are examined aimed at improving the controller performance. Experimental results performed over an industrial setup, including a comparison with a PID controller, confirm the efficacy of the proposed methodology.

Beschreibung: In this contribution the control of a hydraulic pressure relief valve is discussed. Due to strong nonlinearities of the valve and the influence of a varying oil flow advanced control strategies are mandatory if advanced closed-loop performance is demanded. On the one hand, classical PI-like control structures can be applied to achieve the desired closed-loop performance. However, for this the controller has to utilize nonlinear gains for the P- and I-branch, which results in a large number of parameters to determine. In order to overcome this complexity a second order homogeneous control concept is proposed that achieves the desired control quality. Since modeling of the hydraulic valve is not intended and hence the system’s states cannot be recovered by using an observer-based approach the state recovery by differentiation of the measured system output is discussed. For this, differentiation techniques based on second-order sliding modes are briefly introduced. The performance of the presented control concept is evaluated on a typical pressure relief valve in terms of tracking of different pressure drop trajectories and disturbance rejection caused by a varying oil flow. The results show an improved control quality compared to classical approaches while the complexity of the utilized sliding mode controller is kept low.

Beschreibung: Für die Entwicklung von Abgasturboladern sind Heißgasprüfstände unerlässlich. An solch einer Anlage wird die Turboladerturbine von einer Brennkammer mit einem Heißgasmassenstrom beaufschlagt. Heißgasmenge und -temperatur sind wichtige Größen während des Prüfprozesses. Zur Regelung der Heißgastemperatur wird üblicherweise ein PI-Regler eingesetzt. Dadurch können aber nicht in allen erforderlichen Betriebspunkten befriedigende Ergebnisse erzielt werden. In dieser Arbeit wird, um eine modellbasierte Regelung zu entwerfen, ein neues thermisches Modell für die Brennkammer präsentiert. Für dieses Modell wird eine Regelstrategie vorgestellt, die den unbekannten Systemzustand benötigt. Zur Schätzung dieser Systemgröße wird ein Kalman-Filter entworfen. Messungen an der realen Anlage bescheinigen der neuen Methode ein verbessertes Führungsverhalten sowie eine bessere Störunterdrückung.

Beschreibung: Pneumatic actuators are quite difficult to control in an accurate way. Indeed their dynamics are generally described by an uncertain nonlinear system. The uncertainties are caused by friction, (external) perturbations and parametric uncertainties due to a very tedious identification process. This paper deals with the position control problem of an electropneumatic actuator using sliding mode control.

Beschreibung: Der Verkehrsträger Eisenbahn ist trotz seiner vielen Vorteile in seiner Wettbewerbsfähigkeit stark eingeschränkt durch eine Fragmentierung in Form von nationalen Regeln, nationalen Zulassungsverfahren und nationalen Produkten (Eisenbahnfahrzeuge und Signaltechnik). Die Hauptaufgaben der Europäischen Eisenbahnagentur (ERA) liegen auf der Sicherheit des Eisenbahnbetriebs, der Schaffung der Grundlagen für eine europaweite Interoperabilität sowie auf der Systemverantwortung für das europäische Zugsteuerungssystem ERTMS. Die zunehmende Digitalisierung von Prozessen und Produkten im Eisenbahnverkehr bringt in den genannten Bereichen weitere Herausforderungen mit sich. Das in der letzten Phase der Beschlussfassung in den EU-Gremien stehende ”Vierte Eisenbahnpaket“ wird der ERA wesentliche neue Kompetenzen, vor allem im Hinblick auf die Verbesserung der Zulassungsverfahren, geben. Damit kann die Europäische Eisenbahnagentur dazu beitragen, dass der einheitliche europäische Eisenbahnraum gerade im Zeitalter der Digitalisierung Wirklichkeit werden kann.

Beschreibung: Vertreter aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft zeigen neue Entwicklungen auf, wonach in der Industrie ein Paradigmenwechsel stattfinden wird, welcher in der nächsten Dekade auf der Basis Cyber-Physischer Systeme und des Internets der Dinge neue Industrieprozesse und Geschäftsmodelle entstehen lässt, die unter dem Begriff „Industrie 4.0“ subsummiert werden. Diese Entwicklungen, als Stufen industrieller Revolutionen, bieten Chancen und haben Wirkungen auch für Cyber-Physische-Verkehrssysteme und fordern von Politik, Verwaltung Verkehrsorganisationen und Verkehrsteilnehmern eine neue Struktur des Zusammenwirkens für eine Mobilitätskultur im Sinne einer nachhaltig dynamischen Balance zwischen Mobilitätsnachfrage und verfügbarer Kapazität – „Mobility Governance (MG)“. Im Gegenzug sind Cyber-Physische Verkehrssysteme auch Wegbereiter für die Ziele einer „Industrie 4.0“. Der Handlungsbedarf zur Gestaltung künftiger Verkehrssysteme und der Bereitstellung der geforderten Mobilitätsqualität wird neben deren Finanzierung auf zwei weiteren Ebenen gesehen. Zum einen auf der Ebene der technischen Organisation des Verkehrssystems und zum anderen auf der institutionellen Ebene der Verwaltungsstrukturen. Governance-Strukturen, die die Kooperation zwischen Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft fördern, scheinen hier ein geeigneter Weg zu sein, mit dem Ziel „Mobilität als Service“ zu etablieren.

Beschreibung: Angesichts der zunehmenden Konzentration von Bevölkerung in urbanen Räumen wächst die Notwendigkeit, auch weiterhin die für Wirtschaft und Gesellschaft unverzichtbare Mobilität in diesen Räumen zu gewährleisten und dafür ein möglichst effizient und nachhaltig funktionierendes Verkehrssystem zu realisieren. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) sind zentrale Technologien zur Umsetzung sowohl des Effizienz- als auch des Nachhaltigkeitszieles im Verkehr und insbesondere im urbanen Verkehr. Neben den Herausforderungen und Aufgaben, die sich auf technischer und infrastruktureller Seite stellen, wird es darum gehen, die Verkehrsteilnehmer sichtbar in die Vernetzung einzubinden. Ohne die aktive Nutzung von IKT im Verkehr wird sich das Potenzial der Vernetzung nicht vollständig nutzen lassen. Vor diesem Hintergrund kann es nicht ausbleiben, dass sich Forschung und Praxis vermehrt der Frage zuwenden, wie sich die Verkehrsteilnehmerinnen und Verkehrsteilnehmer der Vernetzungsmöglichkeiten bedienen und welche Auswirkungen dies auf ihr Mobilitätsverhalten hat. Die Beschäftigung mit diesen Themen erscheint umso dringlicher, als wir gegenwärtig auch damit konfrontiert sind, dass sich Mobilitätsbedarf und Verkehrsverhalten in wesentlichen Gruppen der Bevölkerung verändern. Immer wieder wird die Erwartung ausgesprochen, dass mit der weiteren Vernetzung der Verkehr „revolutioniert“ werden könne – insbesondere dank der nahtlosen Verknüpfung von Verkehrsmitteln oder der Kapazitätssteigerung durch die signifikant verbesserte Ausnutzung der bestehenden Infrastrukturen, allen voran Straße und Schiene (z. B. VDA 2012 ). Diese Ankündigungen beschreiben hauptsächlich das Neuartige, das Technik zunehmend leisten kann. Gleichzeitig besteht aber gerade in den Städten auch ein dringender Bedarf zur Lösung von Verkehrsproblemen und zum Umgang mit sich wandelnden Mobilitätsbedürfnissen. Diese Situation ist ausschließlich mittels Technologieeinsatz nicht lösbar; genauso wichtig sind Nutzungsbereitschaft und tatsächliche Nutzung der aus der Digitalisierung erwachsenden Möglichkeiten durch die Betroffenen, d. h. durch die Verkehrsteilnehmer selbst.

Beschreibung: Die Anforderungen an Wasserkraftwerke und im Speziellen an Pumpspeicherkraftwerke (PSP-Werk) haben sich durch den verstärkten Ausbau von Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen stark geändert. Die Rahmenbedingungen sowie die Unterscheidungsmerkmale und die Umsetzungsmöglichkeiten moderner Pumpspeicherkraftwerke werden anhand von verschiedenen Andritz Hydro-Referenzen beschrieben und verglichen.

Beschreibung: In diesem Beitrag wird eine neue probabilistische Methode aufgezeigt, um das Ladeverhalten von Elektrofahrzeugen an Ladestationen durch eine unterschiedliche Anzahl an Elektroautos mit verschiedenen Anschlussleistungen (3,7/11/22/50 kW) zu analysieren. Die Eingangsdaten für diesen Bottom-up Ansatz basieren auf den gemessenen Daten unterschiedlicher Ladestationen mit standortspezifischem Verhalten (öffentliche, betriebliche, Einkaufzentrum Ladestationen). Die durchgeführten Simulationen beantworten aktuelle Fragestellungen im Rahmen der Elektromobilität. Ebenfalls werden zu erwartende energetische Auslastungen innerhalb eines Tages sowie sinnvolle Aufstellungsorte unter Berücksichtigung der Anzahl von elektrischen Ladestationen betrachtet. Der vorgestellte standortspezifische gesteuerte Gleichzeitigkeitsfaktor sowie ungesteuerte Gleichzeitigkeitsfaktor ist für die zukünftige Planung der Anzahl und Aufstellungsorte sowie der Integration von Schnell- bzw. Langsam-Ladestationen in das Niederspannungsnetz maßgebend.

Beschreibung: The desired high energy conversion efficiencies over a complete operating torque and speed range combined with the recent increase in cost of rare-earth magnets have brought forth a renewed interest in the induction machine (IM) as a possible alternative to the rare-earth permanent magnet (PM) machine. Fractional-slot concentrated windings (FSCWs) allow significant cost reduction of a machine by reducing copper volume and manufacturing time. However, this type of winding is generally discussed in the context of brushless PM machines. The higher harmonic content of FSCWs is generally understood to be a significant drawback for such designs. We aim to substantiate this understanding by comparing the performances of a baseline IM with a conventional, distributed winding to machines with FSCWs.

Beschreibung: The prevailing flow condition of the coolant next to the surface has a significant influence on the effective value of heat transfer by forced convection. Since there is no analytical way for its computation, these flow conditions can only be simulated by computational fluid dynamics (CFD). In order to validate the simulated results of the flow conditions, measurements of the whole velocity field are desirable. These measurements can be accomplished with Particle Image Velocimetry (PIV) which requires a visible access to the coolant’s flow field. Since this visible access cannot be prepared for the ventilation ducts in an operating electrical machine, a ventilation duct test rig with an identical geometry as the ventilation duct inside an electrical machine has been manufactured. This test rig reproduces the flow conditions inside one ventilation duct of a certain electrical machine, allowing optical access to the entire flow field in the rotor and the stator. In the present paper the ventilation duct test rig will be presented with two different setups for measurement. With one measurement setup the total air mass flow rate depending on rotational speed and pressure difference between inlet and outlet has been measured. On the second measurement setup a qualitative and quantitative flow visualization with PIV has been carried out.

Beschreibung: Successful cyber situational response requires the timely and reliable exchange of problem and resolution information between interested parties. This paper explains how the establishment and maintenance of trust is fundamental to information exchanges and describes the key attributes of information sharing mechanisms.

Beschreibung: The protection of critical infrastructures increasingly demands solutions across interdependent infrastructures all over Europe supporting incident detection and management. This necessitates cooperation of privately owned infrastructure operators and public bodies between sectors and across borders. The ECOSSIAN project, funded by the EU under the 7th framework program for research and development, develops a prototype of such a holistic system based on use cases from the sectors energy, transportation, and finance. The system uses a multi-tiered architecture and incorporates advanced technologies, including fast data aggregation, situational visualization, planning and decision support, and flexible information sharing and coordination support networks. The technical solutions will be complemented by an organizational concept, corresponding rules and regulations, as well as factors of societal perception and appreciation. This positional paper gives an overview of the ECOSSIAN concept and architecture.

Beschreibung: Unter bestimmten Rahmenbedingungen ist bei Traktionsmaschinen eine Ausführung mit kurzer axialer Länge und relativ hohem Durchmesser notwendig. Wenn eine konventionelle niederpolige Maschine mit verteilter Wicklung wegen der langen Wickelköpfe im zur Verfügung stehenden Bauraum nicht realisiert werden kann, bietet die hochpolige Maschine mit Zahnspulenwicklung eine mögliche Lösung. Als Folge müssen jedoch auch das Elektroblech, die Leiter der Wicklung sowie die Schrägung der Maschine an das neue Maschinenkonzept angepasst werden. Unter Berücksichtigung der Besonderheiten dieser Ausführungsform wurde ein Traktionsgenerator mit kurzer axialer Länge und hoher Leistungsdichte entwickelt.

Beschreibung: Circulating currents are a major issue in permanent magnet BLDC electric motors with delta connected windings. In 3-phase machinery they are driven by harmonics whose order is equal to a multiple of the number of phases. The harmonics occur because of special slot/pole combinations, rotor and stator asymmetries, phase imbalances and magnetic saturation inside the teeth and the yoke. In this publication all of these aspects are investigated. The advantages of delta compared to wye connection are also pointed out in terms of mass production. External sources of circulating currents like inverter operation are not part of this publication.

Beschreibung: Werden in Kraftfahrzeugen erhöhte Anforderungen an die Lebensdauer von elektrischen Hilfsantrieben gestellt, dann kommen häufig bürstenlose Gleichstromantriebe (BLDC-Antriebe) zum Einsatz. Als Maschinen werden in diesen Antrieben permanenterregte Synchronmaschinen verwendet. Die lokalen magnetischen Felder in den Eisenabschnitten des Stators haben bei diesen Maschinen keine sinusförmige Abhängigkeit von der Zeit. Außerdem tritt neben der Wechselmagnetisierung auch Drehmagnetisierung auf. Da die Ummagnetisierungsverluste für die thermische Auslegung benötigt werden, müssen die Verluste für allgemeine Drehmagnetisierung bestimmt werden. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie auf Basis der spezifischen Verluste für Wechselmagnetisierung die Ummagnetisierungsverluste für eine allgemeine Drehmagnetisierung bestimmt werden können. Die Ergebnisse der Berechnung werden mit einer Messung verglichen.

Beschreibung: With a major change in the attack landscape, away from well-known attack vectors towards unique and highly tailored attacks, limitations of common rule- and signature-based security systems become more and more obvious. Novel security mechanisms can provide the means to extend existing solutions in order to provide a more sophisticated security approach. As critical infrastructures get increasingly accessible from public networks they show up on attackers’ radars. As a consequence, establishing cyber situational awareness on a higher level through incident information sharing is vital for assessing the increased risk to national security in the cyber space. But legal obligations and economical considerations limit the motivation of companies to pursue information sharing initiatives. To support companies and governmental initiatives, novel security mechanisms should inherently address limiting factors. One novel approach, AECID, is presented that accounts for the limitations of many common intrusion and anomaly detection mechanisms; and which further provides the features to support privacy-aware information sharing for cyber situational awareness.

Beschreibung: In diesem Beitrag wird ein optimierungsbasiertes Verfahren zur Beseitigung von Abweichungen der Produktkontur beim Warmwalzen vorgestellt. Zunächst wird eine Methode zur Schätzung der Kontur und der Bewegung der Walztafel während des Walzvorganges diskutiert. Anschließend wird ein mathematisches Modell zur Prädiktion der Walztafelkontur präsentiert. Eine Validierung der Konturschätzung und des Modells der Konturentwicklung erfolgen anhand von Messungen aus dem normalen Produktionsprozess. Beide Verfahren werden in einem optimierungsbasierten Ansatz zur Reduktion vorhandener Konturfehler kombiniert. Die Ergebnisse der Simulation eines Walzvorgangs zeigen die prinzipielle Funktionalität der vorgeschlagenen Methode.