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Erfolgreiche Promotion in Kooperation mit der Hochschule

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„Modellbasierte Entwicklung eines aktiven Sicherheitssystems für elektrifizierte Fahrräder“

Betreuten die Dissertation von Seiten der Hochschule Pforzheim: Professor Dipl.-Ing. Jürgen Wrede, Oliver Maier, Professor Dr.-Ing. Martin Pfeiffer sowie Professor Dr.-Ing. Stefan Hillenbrand (v.l.n.r)

Oliver Maier, Absolvent des Master-Studiengangs Produktentwicklung der Hochschule Pforzheim, konnte am Montag, den 08. Januar 2018, erfolgreich seine Promotion verteidigen. Seine Dissertation mit dem Titel „Modellbasierte Entwicklung eines aktiven Sicherheitssystems für elektrifizierte Fahrräder“ entstand im Rahmen einer Kooperation zwischen der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und dem an der Hochschule Pforzheim angesiedelten interdisziplinären Forschungsprojekt „BikeSafe“. Von 2013 bis 2016 wurden an der Fakultät für Technik in den beiden Fachbereichen Maschinenbau und Informationstechnik Assistenz- und Sicherheitssysteme für Elektrofahrräder entwickelt. Oliver Maier begleitete diese Forschungsarbeiten als Doktorand und technischer Projektleiter.

„Die Verkehrssicherheit von Fahrrädern zu erhöhen ist ein aktuell wissenschaftlich noch kaum bearbeitetes Forschungsfeld. Meine Dissertation ‚Modellbasierte Entwicklung eines aktiven Sicherheitssystems für elektrifizierte Fahrräder‘ ist insofern als wichtige Pionierarbeit zu verstehen, weil sie die Grundlage für weitere Forschungsarbeiten in diesem Bereich bildet“, beschreibt Oliver Maier die Motivation seiner über 200 Seiten umfassenden Arbeit – die mit „Magna cum Laude", also sehr gut, bewertet wurde.

Die elektrische Energie bei E-Bikes erleichtert nicht nur die Fortbewegung, sie bietet darüber hinaus auch neue funktionale Möglichkeiten, wie beispielsweise den Betrieb eines aktiven Sicherheitssystems, das den Bremsvorgang unterstützt. Im Rahmen seiner Arbeit entwickelte Oliver Maier ein solches System: Das sogenannte bremsdynamische Assistenzsystem zielt auf hydraulisch betätigte Bremsen ab, beeinflusst die kritischen Fahrsituationen durch Bremsdruckmodulation und ist untergliedert in Blockierverhinderer und Überschlagverhinderer. „Die Vorderradblockade sowie der Überschlag um die Fahrzeugquerachse werden dadurch erfolgreich verhindert“, erklärt der 29-Jährige.

Erstgutachter Professor Dr.-Ing. Roland Kasper (IMS), Oliver Maier, Zweitgutachter Professor Dr. rer. nat. Frank Gauterin (KIT) sowie Jun. Professor Dr.-Ing. Elmar Woschke (v.l.n.r.)

Methodisch wurde das aus dem Kraftfahrzeugbau für mechatronische Systeme bewährte V-Modell exemplarisch auf das Fahrrad übertragen. Wesentlicher Bestandteil des V-Modells ist die Systementwicklung mithilfe von Modellen. „Der Blockierverhinderer kombiniert gängige Reglerentwürfe und verwendet die aus dem Drehzahlsensorsignal am Vorderrad berechnete Radumfangsbeschleunigung als Regelgröße“, beschreibt Oliver Maier die technischen Grundlagen. „Der Überschlagverhinderer basiert auf einer Zweipunktregelung in der Zustandsebene und nutzt die von einer Inertialsensoreinheit am Fahrradaufbau gemessene Vertikalbeschleunigung und Nickrate.“

Hintergrund:
Oliver Maier

Oliver Maier beendete 2013 sein Bachelor-Studium im Studiengang Maschinenbau an der Hochschule Pforzheim. Nach dem anschließenden Master-Studium Produktentwicklung, ebenfalls an der Hochschule Pforzheim, begann er seine kooperative Doktorarbeit, die von Professor Dr.-Ing. Roland Kasper von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg als Erstgutachter und Professor Dr. rer. nat. Frank Gauterin vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) als Zweitprüfer betreut wurde. Seit Anfang 2017 arbeitet Oliver Maier als Forschungsingenieur bei Bosch eBike Systems im Bereich der Systementwicklung, konkret der Systemarchitektur und -simulation.

Forschungsprojekt „BikeSafe“
Fahrrad fahren ist ein Trendsport! Inzwischen ist jedes zehnte verkaufte Rad motorisiert. Immer mehr Hobbyradler nutzen die zwei Räder für Bewegung oder als Ersatz für das Auto. Im Rahmen des 2013 begonnenen und vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programmes FHProfUnt geförderten Forschungsprojektes „BikeSafe“ ermittelte die Hochschule Pforzheim zusammen mit den Industriepartnern Robert Bosch GmbH, Magura GUSTAV MAGENWIRTH GmbH & Co. KG und IPG Automotive GmbH Basisdaten und entwickelte Assistenz- und Sicherheitssysteme für Elektrofahrräder. Das Forschungs-Projekt unter Leitung von Professor Dipl.-Ing. Jürgen Wrede und Professor Dr.-Ing. Martin Pfeiffer verfolgte das Ziel, bei einer Vollbremsung blockierende Räder sowie das Abheben des Hinterrades zu verhindern.

Weitere Informationen:
https://engineeringpf.hs-pforzheim.de
https://engineeringpf.hs-pforzheim.de/fakultaet/profil/verantwortungsvoll/

engineeringpf.hs-pforzheim.de/forschung/forschungsschwerpunkte/mechatronik/


www.hs-pforzheim.de/profile/stefanhillenbrand/


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