Influence of Architecture Design on the Performance and Fuel Efficiency of Hydraulic Hybrid Transmissions

Hydraulic hybrids are a proven and effective alternative to electric hybrids for increasing the fuel efficiency of on-road vehicles. To further the state-of-the-art this work investigates how architecture design influences the performance, fuel efficiency, and controllability of hydraulic hybrid transmissions. To that end a novel neural network based power management controller was proposed and investigated for conventional hydraulic hybrids. This control scheme trained a neural network to generalize the globally optimal, though non-implementable, state trajectories generated by dynamic programming. Once trained the neural network was used for online prediction of a transmission’s optimal state trajectory during untrained cycles forming the basis of an implementable controller. During hardware-in-the-loop (HIL) testing the proposed control strategy improved fuel efficiency by up to 25.5% when compared with baseline approaches. To further improve performance and fuel efficiency a novel transmission architecture termed a Blended Hydraulic Hybrid was proposed and investigated. This novel architecture improves on existing hydraulic hybrids by partially decoupling power transmission from energy storage while simultaneously providing means to recouple the systems when advantageous. Optimal control studies showed the proposed architecture improved fuel efficiency over both baseline mechanical and conventional hydraulic hybrid transmissions. Effective system level and supervisory control schemes were also proposed for the blended hybrid. In order to investigate the concept’s feasibility a blended hybrid transmission was constructed and successfully tested on a HIL transmission dynamometer. Finally to investigate controllability and driver perception an SUV was retrofitted with a blended hybrid transmission. Successful on-road vehicle testing showcased the potential of this novel hybrid architecture as a viable alternative to more conventional electric hybrids in the transportation sector

Simulation, Control and Testing of Advanced Hydraulic Hybrid Transmissions

Hydraulic hybrids transmissions have the potentially to substantially improve the fuel efficiency of on road vehicles. In fact recent studies have demonstrated that this technology can improve fuel economy by upwards of 30% over competing electric hybrids. To further improve the fuel economy and performance of this technology a novel blended hydraulic hybrid transmission has been constructed at the Maha Fluid Power Research Center. While this novel hybrid architecture created by the Maha lab has many benefits over conventional systems, there are a number of control challenges present due to several discrete modes of operation. And though improving fuel economy is quite important, in order for a vehicle to gain wide spread acceptance in a global market positive driver perception and comfort must be assured. Thus it is important to develop control schemes which enhance and optimize drivability. Controller development began by improving an existing hydraulic hybrid powertrain model constructed in MATLAB Simulink. Control schemes for individual modes of operation were then proposed and investigated in the improved simulation model. Finally once sufficiently well-developed these control scheme were applied, tuned, and evaluated on the Maha lab’s hydraulic hybrid demonstration vehicle. The controllers developed showed an overall improvement in drivability as well as a great improvement in the transitions between discrete modes of operations. This held true for both the simulation model and more importantly when implemented in the demonstration vehicle. The new controls proposed in this work help to enhance the driver’s perception of a novel and highly efficient hydraulic hybrid transmission

Impaired Associative Fear Learning in Mice with Complete Loss or Haploinsufficiency of AMPA GluR1 Receptors

There is compelling evidence that l-alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA) glutamate receptors containing the GluR1 subunit contribute to the molecular mechanisms associated with learning. AMPA GluR1 glutamate receptor knockout mice (KO) exhibit abnormal hippocampal and amygdala plasticity, and deficits on various assays for cognition including Pavlovian fear conditioning. Here we examined associative fear learning in mice with complete absence (KO) or partial loss (heterozygous mutant, HET) of GluR1 on multiple fear conditioning paradigms. After multi-trial delay or trace conditioning, KO displayed impaired tone and context fear recall relative to WT, whereas HET were normal. After one-trial delay conditioning, both KO and HET showed impaired tone and context recall. HET and KO showed normal nociceptive sensitivity in the hot plate and tail flick tests. These data demonstrate that the complete absence of GluR1 subunit-containing receptors prevents the formation of associative fear memories, while GluR1 haploinsufficiency is sufficient to impair one-trial fear learning. These findings support growing evidence of a major role for GluR1-containing AMPA receptors in amygdala-mediated forms of learning and memory

Implementation of a Novel Hydraulic Hybrid Powertrain in a Sports Utility Vehicle

Hydraulic hybrid transmissions offer an efficient and high performance alternative to electric hybrid transmission in on-road vehicles. One of the principle benefits of hydraulic over electric hybrids is the higher power density offered by their energy storage media. This enables hydraulic hybrids to capture virtually all of the available kinetic energy from braking. In contrast electric hybrids are often forced to dissipate part of this energy through friction brakes due to the lower power density inherent in their energy storage media. To date various hydraulic hybrid architectures have been investigated and put into production. However as is typically true there always exists room for improvement. This paper details the integration of a novel blended hydraulic hybrid transmission with improved performance and efficiency into a demonstration vehicle. Also included is a discussion of various unique control strategies which were designed for this powertrain as well as a discussion of initial measurement

Umstellung zur ökologischen Milchviehhaltung – Vergleich verschiedener Leistungsparameter

Die Umstellung zur ökologischen Milchviehhaltung kann für die konventionellen Betriebe unter bestimmten Voraussetzungen eine überlegenswerte Perspektive sein. Umfangreiche Untersuchungen in konventionell und ökologisch wirtschaftenden Grünlandbetrieben zei-gen folgende Entwicklung durch die Umstellung auf: Die Milchmenge sinkt etwa um 10 %, der Fettgehalt um 6 % und der Eiweißgehalt gering-fügig um 2 % ab. Die Zwischenkalbezeit sinkt durch die Umstellung um 14 Tage und die Nutzungsdauer der Tiere steigt. Der Ertrag auf den Grünlandflächen sinkt durch die Umstellung, genauso der Gehalt an Rohprotein in den Pflanzen. Die Energiekonzentration der Aufwüchse bleibt gleich. Sehr unterschiedlich sind die Entwicklungen bei den Mengen- und Spurenelemente. Die Ver-daulichkeiten und Silier-Eigenschaften der Aufwüchse werden durch die Umstellung nicht beeinflusst. Auch bei der Tiergesundheit zeigen sich keine Unterschiede. Die Bodenanalysen und die pflanzensoziologischen Aufnahmen zeigen geringe Unter-schiede in Abhängigkeit von der Bewirtschaftungsart, entscheidend sind die Standortver-hältnisse und die jeweilige optimale Bewirtschaftung. Auch bei der Bewertung der Wirtschaftlichkeit ist keine eindeutige Aussage möglich. Bei der Auswertung aller Gruppen zeigt sich, dass der ökonomische Erfolg nicht vom Bewirt-schaftungssystem, konventionell oder ökologisch abhängt, sondern von den betrieblichen Rahmenbedingungen und von seinem Management

Pre-breeding of potato (Solanum tuberosum) to improve resistance against Phytophthora infestans

Die Kraut- und Knollenfäule (Phytophthora infestans Mont. de Bary) verursacht in der Kartoffelproduktion jährlich enorme Ernteverluste. Bislang gibt es dennoch keine zugelassene Sorte, die eine stabile Resistenz mit sich bringt. Am Julius Kühn-Institut konnten in den letzten Jahren neue Zuchtstämme entwickelt werden, die sich bereits in umfangreichen Resistenzuntersuchungen bewährt haben. Damit einhergehend wurden anhand einer genomweiten Assoziationsstudie mit 265 Pre-breeding-Stämmen und zugelassenen Sorten neun Marker für fünf QTL auf den Chromosomen 1, 7, 10 und 11 identifiziert, die mit der Resistenz in Zusammenhang stehen. Diese Ergebnisse können in Zukunft dazu beitragen, die Entwicklung von resistenten Sorten zu vereinfachen.Late blight (Phytophthora infestans Mont. de Bary) causes high yield losses in potato production every year. However, to date there is no approved variety that provides stable resistance. In recent years, pre-breeding clones have been developed at the Julius Kühn Institute that have proven their value in extensive resistance tests. This was accompanied by a genome-wide association study involving 265 pre-breeding clones and approved varieties, respectively, which identified nine markers for five QTL on chromosomes 1, 7, 10, and 11 that are associated with the resistance. These results may help to develop resistant varieties in the future

Entwicklung von Phytophthora-resistentem Zuchtmaterial für den ökologischen Landbau

Die Ansprüche des ökologischen Landbaus an Kartoffelsorten unterscheiden sich zum Teil erheblich von denen des konventionellen Anbaus. Dies ist bedingt durch den alternativen Pflanzenschutz mit mechanischer Unkrautbekämpfung sowie durch eine in der Regel geringere Stickstoffversorgung der Pflanzen. Darum benötigt der ökologische Landbau spezielle Sorten, die neben den vom Verbraucher gewünschten Qualitätsmerkmalen auch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten und Schädlingen besitzen, durch schnelle Jugendentwicklung das Unkrautwachstum unterdrücken und eine hohe Nährstoffeffizienz aufweisen. Um neue Zuchtstämme zu schaffen, in denen die im Biolandbau gewünschten Eigenschaften kombiniert vorliegen, etablierte das seit 2012 im „Bundesprogramm Ökologischer Landbau und andere Formen nachhaltiger Landwirtschaft“ geförderte Projekt „Entwicklung von Phytophthora-resistentem Zuchtmaterial für den ökologischen Landbau“ ein Zuchtprogramm speziell für den ökologischen Kartoffelanbau. Für die Züchtung auf geringe Anfälligkeit gegenüber der Kraut- und Knollenfäule, die durch den Oomyceten Phytophthora infestans hervorgerufen wird, wurde auf resistente Kartoffelklone aus der Vorzüchtung des Julius-Kühn Institutes zurückgegriffen. Die untersuchten Zuchtstämme und Vergleichssorten wurden parallel in einem Beobachtungsanbau hinsichtlich weiterer agronomischer und qualitativer Eigenschaften wie Ertragsleistung, Wuchsform, Stärkegehalt, Speise- und Veredelungseignung und Abreifeverhalten untersucht. Weitere Resistenzen sowie gewünschte Qualitätsmerkmale wurden aus modernen Hochleistungssorten deutscher Züchtungsunternehmen und historischen Sorten der IPK Genbank während des Projektverlaufs ins Zuchtmaterial eingebracht. Neben der Evaluierung der Prüfglieder hinsichtlich der Resistenzeigenschaften wurden zur Erweiterung des Basiszuchtmaterials zahlreiche Kreuzungen durchgeführt. Hierbei wurden die Kreuzungseltern gezielt aus den im Projekt geprüften Sorten und Zuchtstämmen ausgewählt. Für die Bewertung und die Selektion der Klone wurde ein partizipativer Züchtungsansatz gewählt und dafür drei ökologisch wirtschaftende, landwirtschaftliche Betriebe ins Projekt eingebunden. Die Betriebsleiter wurden intensiv geschult und führten die Bewertung der Klone und die Selektion der Knollen in enger Zusammenarbeit mit den wissenschaftlichen Mitarbeitern der Institute durch. Ein solches Modell ist bislang in der der deutschen Kartoffelzüchtung einzigartig. Wissenschaftlich begleitet wurden die Züchtungsarbeiten durch eine phänotypische und genotypische Charakterisierung des Ausgangsmaterials und der Zuchtklone. Ziel hierbei war es, Grundlagen für eine molekulare Selektion KF-resistenter Nachkommen zu schaffen. Hierzu wurden an einem Prüfgliedsortiment Assoziationsstudien mit DArT- und SNP-Markern durchgeführt und ausgewertet. Im Projekt wurden am IPK erstmalig zwei Sortimente umfassend genetisch mittels zwei verschiedener Markersysteme zu charakterisiert. Mit den erzielten Ergebnisse konnten Duplikatgruppen innerhalb der Genbankakzessionen aufgedeckt sowie Unstimmigkeiten erkannt und bereinigt werden. Damit wurde das Genbankmanagement verbessert und nutzerorientiert gestaltet. Somit hat das Projekt eine nachhaltigere und intensivere Nutzung pflanzengenetischer Ressourcen ermöglicht. Dadurch ist es Züchtern wie auch Forschungsinstitutionen zukünftig möglich, zielgerichteter auf genetische Ressourcen der Kartoffel zuzugreifen und diese in die eigenen Zuchtprogramme und Forschungsprojekte einzubringen

Applying Genomic and Bioinformatic Resources to Human Adenovirus Genomes for Use in Vaccine Development and for Applications in Vector Development for Gene Delivery

Technological advances and increasingly cost-effect methodologies in DNA sequencing and computational analysis are providing genome and proteome data for human adenovirus research. Applying these tools, data and derived knowledge to the development of vaccines against these pathogens will provide effective prophylactics. The same data and approaches can be applied to vector development for gene delivery in gene therapy and vaccine delivery protocols. Examination of several field strain genomes and their analyses provide examples of data that are available using these approaches. An example of the development of HAdV-B3 both as a vaccine and also as a vector is presented

Georg Schmorl prize of the German spine society (DWG) 2022: current treatment for inpatients with osteoporotic thoracolumbar fractures-results of the EOFTT study

AIM Osteoporotic thoracolumbar fractures are of increasing importance. To identify the optimal treatment strategy this multicentre prospective cohort study was performed. PURPOSE Patients suffering from osteoporotic thoracolumbar fractures were included. Excluded were tumour diseases, infections and limb fractures. Age, sex, trauma mechanism, OF classification, OF-score, treatment strategy, pain condition and mobilization were analysed. METHODS A total of 518 patients' aged 75 ± 10 (41-97) years were included in 17 centre. A total of 174 patients were treated conservatively, and 344 were treated surgically, of whom 310 (90%) received minimally invasive treatment. An increase in the OF classification was associated with an increase in both the likelihood of surgery and the surgical invasiveness. RESULTS Five (3%) complications occurred during conservative treatment, and 46 (13%) occurred in the surgically treated patients. 4 surgical site infections and 2 mechanical failures requested revision surgery. At discharge pain improved significantly from a visual analogue scale score of 7.7 (surgical) and 6.0 (conservative) to a score of 4 in both groups (p < 0.001). Over the course of treatment, mobility improved significantly (p = 0.001), with a significantly stronger (p = 0.007) improvement in the surgically treated patients. CONCLUSION Fracture severity according to the OF classification is significantly correlated with higher surgery rates and higher invasiveness of surgery. The most commonly used surgical strategy was minimally invasive short-segmental hybrid stabilization followed by kyphoplasty/vertebroplasty. Despite the worse clinical conditions of the surgically treated patients both conservative and surgical treatment led to an improved pain situation and mobility during the inpatient stay to nearly the same level for both treatments