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Durch Vernetzung in ein neues Zeitalter der Kollaboration

Durch Vernetzung in ein neues Zeitalter der Kollaboration

Egal ob alternative Antriebe, autonomes Fahren oder integrale Sicherheit – aktuelle Entwicklungsthemen fordern vor allem eines: Interdisziplinäre Zusammenarbeit mit durchgängigem Fokus auf das Gesamtprodukt. Denn am Ende entscheidet nicht das einzelne System über den Markterfolg, sondern die Gesamtperformance, die das Fahrzeug tagtäglich beim Endkunden liefert.

In der Praxis mangelt es allerdings oft an den entscheidenden Verknüpfungen von Einzelergebnissen, um sichere, ganzheitliche Entscheidungen fällen zu können. Das Potential, Simulation und Prüfstand zusammenzubringen oder gar einzelne Prüfstände zu vernetzen, wird nur in Ansätzen erschlossen. Ähnlich sieht es mit dem Austausch von Ergebnissen aus: Hier verhindern unterschiedliche Applikationen und Datenformate, dass die Analysen über Bereichsgrenzen hinweg genutzt werden können.

  • Wie schaffen es Entwickler dennoch, ihren Beitrag am Gesamtfahrzeug transparenter zu machen und Ergebnisse anderen Fachabteilungen zur Verfügung zu stellen?
  • Wie können Teams auf jedem Entwicklungslevel ihre Arbeitsergebnisse effektiv vernetzen und in einen Gesamtzusammenhang bringen?


AVL hat über weitreichende Erfahrungen in den letzten Jahren einfache und zugängliche Wege zur schrittweisen Umsetzung der Vernetzung von Modellen, Prüfständen, Daten und Prozesse geschaffen.

Durch die schnelle Veränderung bestimmter Prozesse, besonders im Entwicklungsbereich der alternativen Antriebssysteme (Elektrifizierung bzw. Batterieentwicklung), ergeben sich Herausforderungen die innovative Lösungen verlangen. Eine der Herausforderung stellt z.B. auch das Thermal Management von elektrischen und teilelektrifizierten Fahrzeugen dar.

Warum eigentlich Thermal Management?
Sowohl Elektro- (EVs) als auch Plug-In-Fahrzeuge (PHEVs) bringen in die Entwicklungsabteilungen zusätzliche Komplexität und Anforderungen

Speziell die Reichweite bei Batterie betriebenen Elektrofahrzeugen (BEVs) ist im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssystemen jedoch relativ gering. Ein suboptimales Thermal Management wirkt sich auf die Lade- und Entladeleistung, die Lebensdauer und die Kapazität aus.

Darüber hinaus können unerwartete De-rating-Effekte zu einer Verringerung der Beschleunigungsfähigkeiten und, falls das Batterypack überhitzt, zu einem gefährlichen Run Away führen.

Daher ist ein optimiertes Thermal Management sowohl im EV als auch PHEV zwingend erforderlich, um einerseits die Leistung zu erhalten und anderseits die Sicherheit zu gewährleisten.

Entwicklungsaufgaben von der Straße auf den Prüfstand zu verlagern, ist in diesem Zusammenhang ein besonders spannendes Thema. Die Gründe dafür liegen auf der Hand:

  • Thermal Management ohne „model based development approach“ ist nicht zielführend bzw. Zeit- und Kostenintensiv
  • Reduktion der benötigten Prototypen
  • Entwicklungsaufgaben können früher im Entwicklungsprozess ausgeführt werden
  • Minimierung von SOP-Risiken
  • Reduktion der Entwicklungskosten


Neben Thermal Management spiel auch die E-Drive Kalibrierung eine wichtige Rolle.

E-Drive-Kalibrierung für die optimale Reichweite
Die bestmögliche Kalibrierung von E-Motor und Inverter ist für die Optimierung der elektrischen Reichweite von Fahrzeugen unerlässlich. Derzeit wird die Multiparameter-Optimierung in der Simulation grob vorkalibriert, gefolgt von iterativen Kalibrierschleifen auf dem e-Drive-Prüfstand. AVL entwickelte in diesem Zusammenhang eine Toolchain für das hocheffiziente und genaue Testen, Kalibrieren und Validieren von E-Drive-Komponenten (E-Motor und Inverter) auf dem Prüfstand. Ergänzt wird der reale Prüfling am Prüfstand mit Simulationsmodellen welche den restlichen Antriebsstrang abbilden.

Durch die Kombination modernster Methoden wie Active DoE mit speziellen Testkomponenten für die Elektrifizierung, wie z.B. Batterie-Emulator und schneller elektrischer Leistungsanalyse auf einem modernen E-Drive-Testsystem, kann die Effizienz des Kalibrierungsprozesses deutlich gesteigert werden.

Dies erlaubt eine hohe Wiederholgenauigkeit durch synchronisierte Messergebnisse und macht Effizienzmessung und Kalibrierung in kurzen Messzeiten auf Basis von 2 MHz Rohdatenabtastung und Online-Auswertung in synchronisierten Zeitfenstern plausibel.

Bis zu 60 % Zeitersparnis im Kalibrierprozess kann durch optimierte Automatisierungsabläufe in Kombination mit aktiven DoE-Methoden erreicht werden und eine höhere Rückverfolgbarkeit der Kalibrierergebnisse durch Mehrparameteroptimierung im gesamten Betriebsbereich ist sichergestellt.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit mit durchgängigem Fokus auf das Gesamtprodukt
Wenn man sicherstellt, dass sich die Simulationsmodelle verschiedener Komponenten und System untereinander austauschen können und diese sogar zu einem virtuellen Gesamtfahrzeug kombiniert werden, lassen sich schon in der Konzeptphase systematische Designentscheidungen gegenüber kundenrelevanten Eigenschaften treffen.

Ebenso kann man Simulationsmodelle und Prüfstände zusammenbringen, sodass sie zu einem Gesamtsystem bestehend aus Hardware und Software verschmelzen. Aus Prüfstandsicht bedeutet das eine Erweiterung der Testmöglichkeiten, weil fehlende reale Komponenten einfach durch virtuelle Modelle ersetzt werden können. Umgekehrt lässt sich aus Simulationssicht ein Modell durch eine reale Komponente austauschen, um z. B. die Modellierung zu verbessern. Und auch die Vernetzung verschiedener Prüfstände eines Testfelds untereinander ist möglich.

Mit der Integrated and Open Development Platform gelingt Unternehmen durch die schrittweise Vernetzung der Übergang in ein neues Zeitalter der Kollaboration. Aus Anwendern unterschiedlicher Disziplinen werden Hochleistungs-Teams, die

  • gemeinsame Ziele effizient verfolgen,
  • sich zu 100% auf funktionierende Strukturen verlassen können,
  • sehr agil sind und flexibel auf neue Gegebenheiten einstellen können.


Diesen Hochleistungs-Teams gelingt die optimale Synchronisation der Teammitglieder und ihrer Aufgaben. Das reibungslose Zusammenspiel von Teammitgliedern, Prozessen, und Werkzeugen ist hier der Schlüssel.

www.avl.com/iodp
www.avl.com/electrification