Virtuelle Verbindung – reale Ergebnisse

Aachener Entwickler realisieren Echtzeitvernetzung von Prüfständen für erhöhte Entwicklungseffizienz

Um eine signifikante Zeit- und Kostenreduktion in der Entwicklung zu erreichen, haben FEV und Mitarbeiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen University (VKA) eine virtuelle Verbindung zwischen zwei Prüfeinrichtungen realisiert. Die Testumgebung besteht aus räumlich getrennten Prüfständen, die über eine EtherCAT-Verbindung echtzeitgekoppelt sind. „Durch die virtuelle Welle werden die Lastmaschinen in beiden Komponenten-Prüfständen so angesteuert, dass das Systemverhalten einer realen mechanischen Welle entspricht“, erklärt Professor Stefan Pischinger, President und CEO der FEV Group und Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen. „So lässt sich eine Interaktion – beispielsweise zwischen Motor und Getriebe – erzielen und dies bereits im Prototypenstatus, also bevor beide Komponenten physisch adaptierbar sind. Dies spart wichtige Entwicklungszeit.“

Der Testaufwand bei modernen Hybridantrieben ist verglichen mit konventionellen Antriebssträngen deutlich höher. Der Hauptgrund hierfür liegt in einer größeren Anzahl und der komplexen Interaktion der Komponenten. Gleichzeitig geht der Trend „Road to Rig“ dahin, bei der Antriebsstrangentwicklung signifikante Entwicklungsanteile vom Fahrzeug auf den Prüfstand und somit in frühere Projektphasen zu verlegen. Neue Lösungsansätze werden benötigt, um diese steigende Testkomplexität beherrschbar zu machen und Entwicklungszyklen zu beschleunigen. Vor diesem Hintergrund wurde die „virtuelle Welle“ als wichtiges Werkzeug in Zusammenarbeit von FEV und VKA entwickelt.

Vom Komponenten- zum Verbundtest
Die Vernetzung der Prüfstände über die virtuelle Welle bietet deutliche Vorteile: Neben der Zeitersparnis liegen diese vor allem in einer geschützten Testumgebung und den intensiven Überwachungsmöglichkeiten für das einzelne Testobjekt. So werden Schäden an Prototypen wirkungsvoll vermieden. Weiterhin lassen sich durch die virtuelle Verbindung auch Kombinationen eines Hybridantriebs testen, welche mechanisch noch nicht kompatibel sind und erst umfangreich adaptiert werden müssten. „Beim konventionellen Entwicklungsprozess wird schrittweise die Komplexität von der Einzelkomponente bis hin zum Systemtest im Fahrzeug erhöht“, erklärt Dr. Albert Haas, globaler Bereichsleiter Test Systems bei der FEV. „Zunächst erfolgen Erprobungen der Elektromaschine, des Verbrennungsmotors sowie des Getriebes getrennt in einzelnen Prüfeinrichtungen. Die realen Interaktionen zwischen den Komponenten können jedoch erst anschließend im Verbundtest im Antriebsstrangprüfstand erfolgen.“ Dieser Schritt erfordert neben einem Wechsel der Testumgebung mechanische Anpassungen sowie Software-Änderungen. Daher erfolgt er typischerweise deutlich später in der Entwicklungsphase, so dass entweder ein Fahrzeug oder ein vollständiger Antriebsstrang benötigt wird. „Die virtuelle Welle leistet somit einen wertvollen Beitrag, die steigende Komplexität moderner hybrider Antriebe zu beherrschen und einen effizienten Entwicklungsprozess zu ermöglichen“, resümiert Haas.

Über die FEV
Die FEV-Gruppe mit Hauptsitz in Aachen, Deutschland, ist ein international anerkannter Entwicklungsdienstleister für Antriebs- und Fahrzeugtechnologien. Das Unternehmen bietet seinen weltweiten Kunden aus der Transportbranche das gesamte Engineering-Spektrum bei der Konstruktion, Berechnung und dem Prototyping in der Motoren- und Getriebeentwicklung, der Fahrzeugintegration, der Kalibrierung und Homologation moderner Otto- und Dieselmotoren sowie für alternative Kraftstoffe. Das Kompetenzspektrum der FEV-Gruppe umfasst auch die Entwicklung, Konstruktion und das Prototyping innovativer Fahrzeugkonzepte, die elektronische Steuerung sowie Hybridantriebe im Hinblick auf zukünftige Emissions- und Kraftstoffverbrauchsstandards. Der Geschäftsbereich Test Systems ist ein weltweiter Anbieter moderner Prüfstandeinrichtungen und Messtechnik. Die FEV Gruppe beschäftigt über 4.000 hochqualifizierte Spezialisten in modernen Entwicklungszentren auf drei Kontinenten.