Am 20. Juni 2024 kürte das Kuratorium für Verkehrssicherheit im Rahmen eines Gala-Abends im Technischen Museum Wien die Diplomarbeit "Konzeption und Umsetzung eines Brake-by-Wire Systems für E-Scooter" von Herrn Dipl.-Ing. Stefano Cavosi (TU Wien) zum Siegerprojekt des KFV-Forschungspreises 2024.  Künstliche Intelligenz & Digitalisierung, Klimawandel sowie Kindersicherheit im Kontext der Prävention waren die Themen des diesjährigen Wettbewerbes.

Im Rahmen mehrerer Diplomarbeiten entstand am Forschungsbereich Technische Dynamik und Fahrzeugdynamik des Instituts für Mechanik und Mechatronik ein experimenteller Versuchsaufbau eines innovativen Fahrerassistenzsystems zur Unterstützung beim Bremsen von Fahrzeugen im Bereich der Mikromobilität, ins besonders bei E-Scootern.

E-Scooter sind ein beliebtes Fortbewegungsmittel im städtischen Umfeld. Während das Fahren eines E-Scooters nach anfänglicher Übung recht einfach ist, ist die Fahrsicherheit ein kritisches Thema, was durch eine steigende Zahl von Unfällen und Verletzungen belegt ist.

Ein technischer Nachteil ist das schlechtere Bremsverhalten im Vergleich zu anderen Fahrzeugen, welche sich die Fahrbahn teilen. In der Regel sind die Bremswege (zu) lang und die Verzögerungen (zu) gering. Um Vorder- und Hinterradbremse effektiv zu handhaben, ist viel Erfahrung erforderlich, und nur geübte Fahrer/innen sind in der Lage, das Potenzial beider Bremsen in Kombination zu nutzen und auch einen Überschlag bei starkem Bremsen zu vermeiden. Eine weitere Herausforderung sind nasse oder rutschige Fahrbahnoberflächen, auf denen es schwierig ist, durch Überbremsen ein seitliches Abrutschen und damit einen Sturz zu vermeiden.

Als technische Lösung zur Verbesserung des Bremsverhaltens wurde ein neuer Bremsassistent in Form eines brake-by-wire Systems entwickelt und in einem Versuchsträger implementiert. Dabei können Vorder- und Hinterradbremse mit einem gemeinsamen Bedienelement betätigt und die Bremskräfte zwischen den Vorder- und Hinterrädern optimal verteilt werden. Die Bremskraftverteilung muss abhängig von den Masseneigenschaften des Fahrers bzw. der Fahrerin, der Standposition und den Fahrbahnbedingungen ermittelt werden. Damit kann auch die Überbremsung eines oder beider Räder und ein Abheben des Hinterrads aktiv verhindert werden.

Micro-Mobility: Brake-Assist for E-Scooters

Der von Stefano aufgebaute experimentelle Versuchsträger bietet nun viele Möglichkeiten. So konnte damit das am Forschungsbereich entwickelte Mehrkörpersystemmodell aus e-Scooter und Fahrer/in validiert werden, speziell die unbekannten Reifencharakteristiken auf verschiedenen Fahrbahnoberflächen. Weiters werden damit verschiedene effekt- und ursachen-basierte Methoden, z.B. mit einem Nässesensor, zur Reibwertschätzung weiterentwickelt und getestet. Es kann künftig die Mensch-Maschine Interaktion in der Simulation und am Versuchsträger analysiert werden, ebenso die Akzeptanz des Einhand-Bedienelements („hmi-Interface“). Eine große Herausforderung ist die robuste Echtzeitschätzung der Masseeigenschaften und der Standposition, welche zur Validierung auch messtechnisch am Versuchsträger erfasst werden.

Kontakt

Dr. Florian Klinger (TISS, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster)

Institut für Mechanik und Mechatronik

FB Technische Dynamik und Fahrzeugdynamik

TU Wien

Getreidemarkt 9, 1060 Wien