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Steuerung Fahrerloser Transportsysteme unter Berücksichtigung dynamischer Ladungsträgertransfers
No full textFahrerlose Transportsysteme (FTS) sind eine bedeutende Komponente zur Automatisierung von Produktions- und Logistiksystemen. Ihr effizienter Einsatz ist relevant für die Gewährleistung einer hohen Logistikqualität. In diesem Zusammenhang ist die Optimierung der FTS-Steuerung das Ziel zahlreicher Forschungsarbeiten. Die untersuchten Ansätze sollen dazu beitragen, die Leistung von FTS zu verbessern und damit einen möglichst effizienten Einsatz der Technik zu erzielen.
In dieser Arbeit wird untersucht, ob das Leistungsverhalten von FTS durch dynamische Ladungsträgertransfers optimiert werden kann. Auf der Grundlage einer Adaption der Einsatzplanung ermöglicht der Ansatz einen Austausch von Ladungsträgern zwischen den Fahrzeugen während der Transportausführung. Auf diese Weise können Synergieeffekte, beispielsweise durch das Kombinieren von Transportaufträgen mit ähnlichem Ziel, genutzt werden. Transfers wurden für Anwendungsgebiete wie den Personen- oder Gütertransport bereits konzeptionell untersucht. Es ist offen, wie sie für FTS realisiert werden können und welche Effekte bezogen auf das Leistungsverhalten mit ihnen verbunden sind.
Die Analyse stützt sich auf die Ausarbeitung eines Konzeptes, welches den dynamischen Transfer von Ladungsträgern für FTS ermöglicht. Mit ihm werden die Erkenntnisse aus vergleichbaren Domänen mit den Anforderungen an die Gestaltung von FTS zusammengeführt. Die daraus resultierende Planungsaufgabe wird durch ein mathematisches Modell beschrieben. Dieses zielt auf die Reduzierung der operativen Einsatzzeit der Fahrzeuge zur Ausführung der Transporte. Anhand des Modells werden ausgewählte Berechnungsverfahren zur Steuerung von FTS auf die neuartige Planungsaufgabe adaptiert. Die Evaluierung beruht zunächst auf der Untersuchung von Testinstanzen, die vom Umfang begrenzte Planungsszenarien im Kontext des Einsatzes von FTS in der Intralogistik beschreiben. Darauf aufbauend wird anhand einer Materialflusssimulation bewertet, ob das Konzept auf ein dynamisches System mit den dafür charakteristischen stochastischen Unsicherheiten und der Echtzeitanforderung an die Berechnung von Steuerungsentscheidungen übertragbar ist.
Im Ergebnis wird ein Konzept beschrieben, das dynamische Transfers auf den Anwendungsfall FTS überträgt. Relevante Berechnungsverfahren wurden so adaptiert, dass sie eine Echtzeitsteuerung unter Berücksichtigung dynamischer Transfers erlauben. Im Rahmen der Evaluierung konnte die operative Einsatzzeit für die untersuchten Testinstanzen um bis zu 30 % reduziert werden. Der erzielbare Effekt ist von der Charakteristik der Planungsaufgabe (z. B. Lastwechselzeit der Fahrzeuge) abhängig. Für geeignete Konfigurationen konnten auch bei einer fortlaufenden Planung wesentliche Effekte identifiziert werden, in denen die operative Einsatzzeit der Fahrzeuge um mehr als 10 %, beziehungsweise die Anzahl benötigter Fahrzeuge reduziert wurde. Damit kann geschlussfolgert werden, dass dynamische Ladungsträgertransfers das Leistungsverhalten von FTS positiv beeinflussen können. Übergeordnet bietet das Konzept damit das Potenzial, die Effizienz bzw. die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von FTS zu verbessern oder eine Anwendung überhaupt erst möglich zu machen.Automated Guided Vehicle Systems (AGVS) are essential to automate production and logistics systems. Their efficient operation is crucial to ensure high logistics quality. As a result, optimizing the control of AGVS is the subject of numerous research activities to improve system performance and achieve the most efficient use of the equipment.
This thesis investigates whether the performance of AGVS can be optimized by dynamic transport load transfers. Through an adapted task assignment, the approach enables the exchange of transport loads between vehicles during transportation. In this way, synergy effects can be achieved, e.g., by combining transport tasks with similar destinations. Transfers have already been conceptually investigated for other areas of application, such as passenger or freight transportation. However, it remains open how they can be implemented for AGVS and which impact on the system performance can be achieved.
The analysis is based on a concept that enables the dynamic transfer of transport loads between AGVS vehicles. It combines the findings from related domains with the requirements for the design of AGVS. A mathematical model describes the control task with the objective to reduce the operational deployment time of the vehicles for the execution of transportation tasks. Based on the model, selected computation methods for controlling AGVS are adapted to the concept. The evaluation is based on the investigation of test instances that describe particular planning scenarios in the context of the application of AGVS in intralogistics. Additionally, a material flow simulation evaluates whether the concept can be transferred to a dynamic system with stochastic uncertainties and real-time requirement for the calculation of control decisions.
In conclusion, a concept is presented that integrates dynamic transfers into the AGVS use case. Common approaches of AGVS control were adapted to enable real-time control, taking dynamic transfers into account. Experiments revealed that the operational deployment time for single test instances was reduced by up to 30 %. The effect by dynamic transfers depends on the characteristics of the planning task (e.g., load exchange time of the vehicles). There were significant effects for suitable configurations, even with continuous planning, with a reduction of operational deployment time of the vehicles by more than 10 % or the number of vehicles needed. This leads to the conclusion that dynamic transfers have a positive effect on the performance of AGVS. Overall, the concept allows for improving the efficiency and cost-effectiveness of AGVS operation or even enabling their application
Winterkind und Herr Jemineh (UA): von Marion Brasch, Schauspiel und Puppentheater, Kleine Bühne : 5+
No full textMarion Brasch hat eine vergnügte Hommage an das Spielen
erfunden. In diesem Road-Movie entstehen Bilder und Welten
mit Licht und Schatten, einem Kissen, Pantomime oder mit gar
nichts – es zählt die Gestaltungskraft der Fantasie.
Premiere Fr 29. Sep 202
Membranotronics: Bioinspired Ion Transport based on an Elastomeric Membrane System
No full textBiological neurons have inspired this work to create a novel artificial smart neuro-mimetic system. The main goal of this thesis is to overcome the gap between conventional solid-state neuro-mimetic systems and biological neurons. This work demonstrates the fabrication of an elastomeric membrane out of polydimethylsiloxane (PDMS) with integrated 3D-shaped holes for ion transport through the membrane. The integrated 3D structures are created into the PDMS membrane via a grayscale lithographical process, which mimic ion transport through the biological ion channels. The electrochemical evaluation of the system demonstrates negative differential resistance (NDR), ionic current rectification (ICR), ionic conductivity gating and spiking, and ionic oscillation under an applied external electric field bias. All the mentioned phenomena in the system are affected by the mechanical and electrochemical properties of the membrane (e.g., the geometry of the integrated hole in the membrane, the thickness of the membrane, and functionalization of the hole) and the measurement system (e.g., the concentration of salt in the electrolyte, applied voltage bias, and geometry of the electrochemical cell). In addition, the fabricated membranes are modified by grafting thermally and chemically responsive poly (N-isopropylacrylamide) (PNIPAM), achieving stimuli-responsive gating performance via the temperature and chemical composition of the environment. By equipping the micro-holes with a linear array of eight circumjacent stretchable electrodes, synchronous ionic transport through each micro-hole was measured with the time delay of each spike during ion gating. This finding reveals a similar signal transduction mechanism in biological neuronal membranes. Membranotronics demonstrate a novel strategy towards a soft bioinspired neuro-mimetic system using materials and principles that work similarly to their biological counterparts. The achieved results within this Ph.D. research have the potential to revolutionize the field of soft robotics, artificial intelligent systems, and bio-inspired electronics.:Table of Contents
Abstract ................................................................................................................ 5
Kurzfassung ......................................................................................................... 6
Table of Contents.................................................................................................. 7
List of Abbreviation ............................................................................................... 9
1 Introduction ....................................................................................................... 11
1.1 Motivation ....................................................................................................... 11
1.2 Objectives ....................................................................................................... 13
1.3 Scope of This Thesis ....................................................................................... 13
2 Scientific Background & State of the Art ............................................................ 14
2.1 Biological Neuron ............................................................................................ 14
2.1.1 Neuron Structure .......................................................................................... 14
2.1.2 Action Potential ............................................................................................. 17
2.1.3 Other Properties of a Neuron ........................................................................ 19
2.2 Approaches to Mimic Biological Neurons ......................................................... 21
2.2.1 Semiconductors ............................................................................................. 21
2.2.2 Photonics ....................................................................................................... 23
2.2.3 Magnetics ...................................................................................................... 24
2.2.4 Conducting Polymers ..................................................................................... 25
2.2.5 Ionics .............................................................................................................. 26
2.2.6 Hydrogels ....................................................................................................... 26
2.2.7 Nanopores ...................................................................................................... 27
2.2.8 Challenges Facing Current Artificial Neurons ................................................. 29
2.3 Elastomeric Materials ......................................................................................... 30
2.3.1 Elastomeric Materials ...................................................................................... 30
2.3.2 Theory of Elasticity .......................................................................................... 32
2.3.3 Electroactive Polymers .................................................................................... 34
2.3.4 Dielectric Elastomers....................................................................................... 34
3 Fabrication & Characterization Methods ............................................................... 38
3.1 Methods and Materials ....................................................................................... 38
3.1.1 Standard Photolithography .............................................................................. 38
3.1.2 Synthesis of Photosensitive Polymers ............................................................ 40
3.1.3 Grayscale Photolithography ............................................................................ 43
3.1.4 Electron Beam Deposition ............................................................................... 45
3.1.5 Polydimethylsiloxane ....................................................................................... 46
3.1.6 Poly(N-isopropylacrylamide) Brushes ............................................................. 50
3.2 Characterization Methods .................................................................................. 52
3.2.1 Profilometry ..................................................................................................... 52
3.2.2 Young’s Modulus ............................................................................................. 53
3.2.3 Contact Angle Measurement ........................................................................... 55
3.2.4 Electrochemical Characterization .................................................................... 56
3.3 Sample Fabrication ............................................................................................ 59
3.3.1 Fabrication of Type I Samples ......................................................................... 60
3.3.2 Functionalization of the Membrane with PNIPAM Brushes ............................. 65
3.3.4 Fabrication of Type II Samples ........................................................................ 67
4 Results & Discussion ............................................................................................ 73
4.1 Characterization of the PDMS Membrane ......................................................... 73
4.2 Global Ion Transport Properties ......................................................................... 77
4.2.1 Neural Network Modeling ................................................................................ 81
4.2.2 Electrical Impedance Spectroscopy ................................................................ 82
4.2.3 Effect of the Pressure Gradient ....................................................................... 84
4.2.4 Effect of the Hole Geometry ............................................................................ 84
4.2.5 Effect of the Concentration Gradient................................................................ 86
4.3 Functionalization of the Membrane .................................................................... 90
4.3.1 Temperature Response of the Functionalized Membrane .............................. 91
4.3.2 Co-nonsolvency Effect of the Functionalized Membrane ................................ 93
4.4 Local Ion Transport Properties ........................................................................... 95
5 Conclusions & Outlook .......................................................................................... 99
5.1 Conclusion ......................................................................................................... 99
5.2 Outlook ............................................................................................................. 100
Appendix A: Neural Network Current Estimation Function ..................................... 101
List of Figures ......................................................................................................... 103
List of Tables .......................................................................................................... 104
References ............................................................................................................. 105
Publications in Peer-Reviewed Journals ................................................................ 122
Acknowledgments .................................................................................................. 123
Selbständigkeitserklärung ...................................................................................... 124
Curriculum-Vitae ..................................................................................................... 12
Der Koch und der halbe Soldat (UA): nach den Romanen „Wie Tortot sein Fischherz verlor“ und „Ganze Geschichten für einen halben Soldaten“ von Benny Lindelauf, von Jo Roets und Greet Vissers, aus dem Niederländischen von Uwe Dethier, eine Koproduktion mit Laika – theater der zinnen, Antwerpen, Schauspiel und Puppentheater, Studiobühne : 10+
No full textIn der Inszenierung Der Koch und der halbe Soldat steht nicht
die Gewalt im Vordergrund, sondern der soziale Zusammenhalt
und die Solidarität in Kriegszeiten. Und die Zuschauer*innen,
die an Tischen platziert werden, erleben diese Gemeinschaft in
den Momente gemeinsamen Essens.
Der Koch und der halbe Soldat ist eine Koproduktion mit der
belgischen Theaterkompanie „Laika - Theater der zinnen“,
die immer wieder Theatererfahrungen für alle Sinne erschafft.
In Dresden haben Künstler*innen aus Antwerpen und
Deutschland zusammen an dieser Inszenierung gearbeitet.
Premiere Sa 11. Nov 202
Diamond Sky: von Nick Wood, aus dem Englischen von Anja Tuckermann und Guntram Weber, Schauspiel, Studiobühne : 12+
No full text„Klettern. Dieser Sport ist wahnsinnig ehrlich. Es gibt Tage, da
ist alles perfekt. Der Körper scheint in der Lage zu sein, Entscheidungen
für sich selbst zu treffen. Griffe und Techniken,
die bisher nicht da waren, sind plötzlich möglich. Alle Ängste,
die es beim Klettern gibt, sind beherrschbar, und die Energie
ist größer als die Angst. Dann gibt es Tage, da ist es anders, du
bist ungeschickt, deine Kräfte reichen nicht aus. Das Vertrauen
schwindet, die Angst übernimmt. Das ist Leben.“
Nick Wood
Premiere Sa 09. Okt 202
Peterchens Mondfahrt mit Anneliese: von Philipp Löhle, nach Gerdt von Bassewitz, Puppentheater, Kleine Bühne, 4+ : theaterpädagogisches Begleitmaterial
No full textEin Theaterbesuch – egal ob im Klassenverbund, als Familie oder mit
Freund*innen: Wir möchten Sie und Euch mit diesem Material dazu einladen, sich
aufhorchend einen ersten Impuls zur Inszenierung zu holen, sich anpackend in
direkte thematische Auseinandersetzungen zu stürzen oder sich abschweifend zu
theoretischen Exkursen verführen zu lassen.
Premiere Sa 30. Nov 202
Klassik Stiftung Weimar. Herzogin Anna Amalia Bibliothek. Die lateinischen Handschriften bis 1600. Band 2: Quarthandschriften (Q): Beschrieben von Matthias Eifler unter Verwendung von Vorarbeiten von Betty C. Bushey
No full textUnter den 2000 mittelalterlichen und frühneuzeitlichen Handschriften der Herzogin Anna Amalia Bibliothek bilden die lateinischen Codices des Mittelalters einen wertvollen Sammlungsschwerpunkt, der bisher durch interne Verzeichnisse nur ansatzweise erschlossen und kaum bekannt war. Die Sammlung enthält Klassiker- und Humanisten-Handschriften sowie kunsthistorisch wertvolle Codices aus Italien, Spanien, Frankreich, Belgien, den Niederlanden, England und Ungarn. Sie gingen aus den Privatsammlungen einstiger Bibliothekare wie Konrad Samuel Schurzfleisch in die Kollektion ein. Den Schwerpunkt bilden 23 Handschriften aus Erfurter Klöstern und 20 Codices aus dem Umkreis der Erfurter Universität, die von dem Bibliothekar Christian Vulpius um 1810 für die Weimarer Sammlung erworben wurden. Darunter befinden sich weitgehend unbekannte theologische und liturgische Handschriften aus Klosterbesitz, Schriften aus dem vorbereitenden Artes-Studium sowie philosophische, medizinische und juristische Bände.
Die wissenschaftliche Erschließung des sowohl in inhaltlicher als auch in personen- und institutionsgeschichtlicher Hinsicht reichhaltigen Bestands wird mit Band 2 der lateinischen Quarthandschriften bis 1600 abgeschlossen. Er enthält ausführliche Beschreibungen der Quarthandschriften, im Einzelnen von 94 mittelalterlichen Codices, sieben Fragmenten, zwei Inkunabeln mit handschriftlichen Teilen sowie 13 neuzeitlichen Handschriften des 16. und 17. Jahrhunderts mit mittelalterlicher Einbandmakulatur. Eine Einleitung mit ausführlichen Informationen zum Bestand, umfangreiche Register sowie 24 s/w Abbildungen ausgewählter Handschriften runden den Katalog ab
Wolf: von Saša Stanišić, in einer Fassung von Julia Sontag und Oliver Meyer, Schauspiel, Studiobühne, 10+ : theaterpädagogisches Begleitmaterial
No full textEin Theaterbesuch – egal ob im Klassenverbund, als Familie oder mit
Freund*innen: Wir möchten Sie und Euch mit diesem Material dazu einladen, sich
aufhorchend einen ersten Impuls zur Inszenierung zu holen, sich anpackend in
direkte thematische Auseinandersetzungen zu stürzen oder sich abschweifend zu
theoretischen Exkursen verführen zu lassen
Determinanten und Potenziale energieeffizienten Fahrens mit Elektrofahrzeugen: Untersuchung nutzerbezogener Wirkmechanismen zur Förderung der Verhaltensänderung
No full textViele Nationen verfolgen Bestrebungen einer Mobilitätswende und fördern die Integration nachhaltiger Transportmittel, wie z. B. batteriebetriebener Elektrofahrzeuge (BEVs). Dennoch ist der Anteil an BEVs auf deutschen Straßen noch relativ gering, was häufig mit ihrer limitierten Reichweite in Zusammenhang gebracht wird, die nach wie vor als die Hauptbarriere für ihre Nutzung gilt. Eine Möglichkeit, die vorhandene Reichweite von BEVs zu maximieren und das Reichweitenerleben während der Fahrt zu verbessern, besteht in der Ausübung einer energieeffizienten Fahrweise und der Anwendung sogenannter Eco-Driving-Fahrstrategien.
In der vorliegenden Dissertation wird energieeffizientes Fahren als alle durch den Fahrenden während der Fahrt aktiv selbst ausführbaren und beeinflussbaren Verhaltensweisen verstanden, die darauf abzielen, den Energieverbrauch von BEVs zu reduzieren. Diese Fahrstrategien führen neben der Energie- und Emissionseinsparung zu einer Erhöhung der Reichweite von BEVs und zu einer Verbesserung der reichweitenbezogenen Nutzererfahrung während der Fahrt. Somit kann energieeffizientes Fahren das Auftreten von Reichweitenstress abmindern und als eine wirksame, problemfokussierte Coping-Strategie von BEV-Fahrenden im Umgang mit der begrenzten Reichweite verstanden werden.
Die Zielsetzung der kumulativen Dissertation bestand in der Erforschung ausgewählter und auf das Nutzererleben und -verhalten ausgerichteter Determinanten und Strategien, um das energieeffiziente Fahren mit BEVs zu beeinflussen und zu einer möglichst langfristigen Verhaltensänderung bei den Fahrenden beizutragen. Dazu wurden drei Forschungsziele formuliert: Forschungsziel 1 bestand in der Entwicklung und Evaluierung eines geeigneten Studiendesigns zur Untersuchung energieeffizienten Fahrens mit BEVs unter realistischen Bedingungen. Darauf aufbauend erfolgte mit dem Forschungsziel 2 die Untersuchung nutzerbezogener Einflussfaktoren auf das energieeffiziente Fahren und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben der Fahrenden mit BEVs. Im Rahmen des dritten Forschungsziels wurde die langfristige Incentivierung energieeffizienten Fahrens mit BEVs erprobt.
Unter genauerer Betrachtung wurden in der vorliegenden Dissertation vier Einflussfaktoren zur Förderung energieeffizienten Fahrens untersucht: (1) domänenspezifisches Wissen zur Wirkungsweise und Anwendung von Eco-Driving-Fahrstrategien und (2) praktische Fahrerfahrung mit BEVs verbunden mit dem Ziel einer Etablierung der Fahrerkompetenz sowie (3) das Erleben einer kritischen Reichweitensituation und (4) der Einsatz persuasiver Strategien zur Adressierung motivationaler Aspekte. Diese wurden in die drei Forschungsziele eingebettet und im Rahmen einer experimentellen Realfahrstudie und einer naturalistischen Feldstudie im Längsschnittdesign empirisch erforscht.
Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation wurden in vier Artikeln einschlägiger Fachzeitschriften publiziert. Mit Artikel I wurde das erste Forschungsziel adressiert und die Entwicklung eines geeigneten Studiendesigns sowie die Ergebnisse der Evaluation beschrieben. Aufbauend auf dem ersten Forschungsziel erfolgte mit dem zweiten Forschungsziel die Untersuchung der nutzerbezogenen Einflussfaktoren auf das energieeffiziente Fahren und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben. Dazu wurden die beiden kompetenzassoziierten Wirkmechanismen, domänenspezifisches Wissen zur Wirkungsweise und Anwendung von Eco-Driving-Fahrstrategien sowie praktische Fahrerfahrung mit BEVs in der experimentellen Realfahrstudie analysiert. Zudem wurden die Auswirkungen des Erlebens einer kritischen Reichweitensituation untersucht. Die Ergebnisse wurden in Artikel II und Artikel IV veröffentlicht. Im Rahmen des dritten Forschungsziels wurde die Incentivierung energieeffizienten Fahrens durch den Einsatz persuasiver Strategien in einer 22-monatigen naturalistischen Feldstudie im Längsschnittdesign untersucht und die Ergebnisse in Artikel III publiziert.
Die Ergebnisse der Dissertation bieten relevante Anknüpfungspunkte für die zukünftige Untersuchung energieeffizienten Fahrens und dessen Potenzial für das Reichweitenerleben der BEV-Fahrenden. Dabei ist insbesondere der Einfluss von Personenmerkmalen, Normen und Werten der Fahrenden auf die Ausführung energieeffizienten Fahrens noch weitgehend unerforscht, was Raum für weiterführende Betrachtungen eröffnet. Darüber hinaus sollte in nachfolgenden Studien erarbeitet werden, wie BEV-Fahrende bei der Anpassung ihres Fahrstils und der korrekten Ausführung von Eco-Driving-Fahrstrategien konkret unterstützt werden können. Praktische Implikationen ergeben sich vor allem für die Gestaltung der Fahrausbildung mit einer frühzeitigen Implementierung von Eco-Driving-Fahrstrategien in Theorie und Praxis. Auch für das Design von Fahrzeuginterfaces lassen sich basierend auf der Effektivität persuasiver Strategien zur langfristigen Motivation energieeffizienten Fahrens Empfehlungen zur Einbindung von Gamification-Elementen ableiten. Ferner stellt sich die Übertragbarkeit dieser Strategien auf mit dem BEV assoziierte Verhaltensweisen, wie beispielsweise die Motivierung der Wahl gesteuerter Ladevorgänge, als erfolgsversprechend dar und ebnet weiterführenden Forschungsfragen den Weg.:Danksagung
Zusammenfassung
Summary
Inhaltsverzeichnis
I Synopse
1 Einleitung
2 Theoretischer Hintergrund
2.1 Die bisherige psychologische Forschung zur Nutzerperspektive im Umgang mit
batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen
2.2 Das Konzept des energieeffizienten Fahrens
2.2.1 Ein historischer Abriss
2.2.2 Eine differenzierte Betrachtung von Eco-Driving zwischen BEVs und ICEVs
2.2.3 Psychologische Determinanten energieeffizienten Fahrens
2.3 Strategien zur Förderung energieeffizienten Fahrens
2.3.1 Der Einfluss domänenspezifischen Wissens
2.3.2 Der Einfluss praktischer Fahrerfahrung
2.3.3 Der Einfluss einer kritischen Reichweitensituation
2.3.4 Der Einfluss persuasiver Strategien – Feedback, Gamification und finanzielle Anreize
3 Forschungsziele der Dissertation
3.1 Forschungsziel 1: Entwicklung und Evaluierung eines geeigneten Studiendesigns zur Untersuchung energieeffizienten Fahrens mit BEVs unter realistischen Bedingungen
3.2 Forschungsziel 2: Untersuchung nutzerbezogener Einflussfaktoren auf das
energieeffiziente Fahren mit BEVs und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben
3.3 Forschungsziel 3: Incentivierung energieeffizienten Fahrens mit BEVs
4 Überblick über die Methodik der Dissertation
4.1 Die experimentelle Realfahrstudie
4.2 Die naturalistische Feldstudie im Längsschnittdesign
5 Diskussion und kritische Reflexion der Ergebnisse
5.1 Forschungsziel 1: Entwicklung und Evaluierung eines geeigneten Studiendesigns zur Untersuchung energieeffizienten Fahrens mit BEVs unter realistischen Bedingungen
5.2 Forschungsziel 2: Untersuchung nutzerbezogener Einflussfaktoren auf das
energieeffiziente Fahren mit BEVs und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben
5.3 Forschungsziel 3: Incentivierung energieeffizienten Fahrens mit BEVs
6 Implikationen der Ergebnisse und Schlussfolgerungen
6.1 Implikationen für das Studiendesign und die Untersuchungsmethodik
6.2 Implikationen für das bessere Verständnis nutzerbezogener Einflussfaktoren auf
das energieeffiziente Fahren mit BEVs und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben
6.3 Implikationen für die Incentivierung energieeffizienten Fahrens mit BEVs
7 Konklusion
8 Literatur
II Artikel I: Conducting a study to investigate eco-driving strategies with battery electric vehicles – a multiple method approach
III Artikel II: How driving experience and consumption related information influences eco-driving with battery electric vehicles – Results from a field study
IV Artikel III: Can electric vehicle drivers be persuaded to eco-drive? A field study of feedback, gamification and financial rewards in Germany
V Artikel IV: Positive influence of practical electric vehicle driving experience and range related knowledge on drivers` experienced range stress
VI Lebenslauf
VII PublikationenMany nations are pursuing a mobility transition and are promoting the integration of sustainable means of transport, such as battery electric vehicles (BEVs). Nevertheless, the proportion of BEVs on German roads is still relatively low, which is often associated with their limited range, which are still considered to be the main barriers to their adoption and use. One approach maximising the available range of BEVs and improving the range experience while driving is to practice an energy-efficient driving style and to use so-called eco-driving strategies.
In this dissertation, energy-efficient driving is understood as all behaviours that drivers can actively carry out and influence during the journey and that aim to reduce the energy consumption of BEVs. In addition to saving energy and emissions, these driving strategies increase the range of BEVs and improve the range-related user experience while driving. Energy-efficient driving can thus reduce the occurrence of range stress and be understood as an effective, problem-focussed coping strategy for BEV drivers in dealing with the limited range.
The aim of the cumulative dissertation was to investigate selected determinants and strategies focused on the user experience and behaviour in order to influence energy-efficient driving with BEVs and to contribute to a long-term change in driving behaviour. To this end, three research objectives were formulated: Research objective 1 was to develop and evaluate a suitable study design to investigate energy-efficient driving with BEVs under real world conditions. Building on this, research objective 2 investigated user-related factors influencing energy-efficient driving and its potential for the range-related user experience of BEV drivers. As part of the third research objective, long-term incentives for energy-efficient driving with BEVs were tested.
In the context of this dissertation, four components for the promotion of energy-efficient driving were examined in more detail: (1) domain-specific knowledge of the effectiveness and application of eco-driving strategies and (2) practical driving experience with BEVs to establish an eco-driving competence; (3) experiencing a critical range situation; as well as (4) the use of persuasive strategies to address motivational aspects. These four components were embedded in the three research objectives and empirically investigated as part of an experimental driving study under real driving conditions and a naturalistic field study with a longitudinal design.
The results of this dissertation were published in four journal articles. In Article I, the first research objective was addressed, and the development of a suitable study design as well as the results of the evaluation were described. Based on the first research objective, research objective 2 was to investigate the user-related factors influencing energy-efficient driving and its potential for range-related user experience. To this end, the two competence-associated components – domain-specific knowledge of the effectiveness and application of eco-driving strategies and practical driving experience with BEVs – were investigated in the experimental driving study. In addition, the effects of experiencing a critical range situation were examined. The results were published in Article II and Article IV. As part of the third research objective, the incentivisation of energy-efficient driving through the use of persuasive strategies was investigated in a 22-month naturalistic field study with a longitudinal design. The results were published in Article III.
The results of the dissertation provide relevant starting points for future research into energy-efficient driving and its potential for the range experience of BEV drivers. In particular, the influence of personal characteristics, norms, and values of drivers practicing energy-efficient driving is still largely unexplored, which opens up room for further considerations. In addition, subsequent studies should determine how BEV drivers can be specifically supported in adapting their driving style and correctly implementing eco-driving strategies. Practical implications arise above all for the design of driver training with an early implementation of eco-driving strategies in theory and practice. Based on the effectiveness of persuasive strategies for the long-term motivation of energy-efficient driving, recommendations for the integration of gamification elements can also be derived for the design of vehicle interfaces. Furthermore, the transferability of these strategies to behaviours associated with the BEV, such as motivating the choice of smart charging processes, is promising and paves the way for further research questions.:Danksagung
Zusammenfassung
Summary
Inhaltsverzeichnis
I Synopse
1 Einleitung
2 Theoretischer Hintergrund
2.1 Die bisherige psychologische Forschung zur Nutzerperspektive im Umgang mit
batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen
2.2 Das Konzept des energieeffizienten Fahrens
2.2.1 Ein historischer Abriss
2.2.2 Eine differenzierte Betrachtung von Eco-Driving zwischen BEVs und ICEVs
2.2.3 Psychologische Determinanten energieeffizienten Fahrens
2.3 Strategien zur Förderung energieeffizienten Fahrens
2.3.1 Der Einfluss domänenspezifischen Wissens
2.3.2 Der Einfluss praktischer Fahrerfahrung
2.3.3 Der Einfluss einer kritischen Reichweitensituation
2.3.4 Der Einfluss persuasiver Strategien – Feedback, Gamification und finanzielle Anreize
3 Forschungsziele der Dissertation
3.1 Forschungsziel 1: Entwicklung und Evaluierung eines geeigneten Studiendesigns zur Untersuchung energieeffizienten Fahrens mit BEVs unter realistischen Bedingungen
3.2 Forschungsziel 2: Untersuchung nutzerbezogener Einflussfaktoren auf das
energieeffiziente Fahren mit BEVs und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben
3.3 Forschungsziel 3: Incentivierung energieeffizienten Fahrens mit BEVs
4 Überblick über die Methodik der Dissertation
4.1 Die experimentelle Realfahrstudie
4.2 Die naturalistische Feldstudie im Längsschnittdesign
5 Diskussion und kritische Reflexion der Ergebnisse
5.1 Forschungsziel 1: Entwicklung und Evaluierung eines geeigneten Studiendesigns zur Untersuchung energieeffizienten Fahrens mit BEVs unter realistischen Bedingungen
5.2 Forschungsziel 2: Untersuchung nutzerbezogener Einflussfaktoren auf das
energieeffiziente Fahren mit BEVs und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben
5.3 Forschungsziel 3: Incentivierung energieeffizienten Fahrens mit BEVs
6 Implikationen der Ergebnisse und Schlussfolgerungen
6.1 Implikationen für das Studiendesign und die Untersuchungsmethodik
6.2 Implikationen für das bessere Verständnis nutzerbezogener Einflussfaktoren auf
das energieeffiziente Fahren mit BEVs und dessen Potenzial für das reichweitenbezogene Nutzererleben
6.3 Implikationen für die Incentivierung energieeffizienten Fahrens mit BEVs
7 Konklusion
8 Literatur
II Artikel I: Conducting a study to investigate eco-driving strategies with battery electric vehicles – a multiple method approach
III Artikel II: How driving experience and consumption related information influences eco-driving with battery electric vehicles – Results from a field study
IV Artikel III: Can electric vehicle drivers be persuaded to eco-drive? A field study of feedback, gamification and financial rewards in Germany
V Artikel IV: Positive influence of practical electric vehicle driving experience and range related knowledge on drivers` experienced range stress
VI Lebenslauf
VII Publikatione