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E-VECTOORC: E-Fahrzeuge sicherer und besser machen Das neu gestartete EU-Projekt E-VECTOORC vereint europäische Fahrzeughersteller und Universitäten, um Elektrofahrzeuge sicherer und komfortabler zu machen und ganz nebenbei auch gleich den Fahrspaß erhöhen. Das VIRTUAL VEHICLE Forschungszentrum bringt seine umfassende Expertise im Bereich Simulation und Modellierung ein. Quelle: http://e-vectoorc-eu Für das EU-Projekt E-VECTOORC (Electric- VEhicle Control of individual wheel Torque for On- and Off-Road Conditions), welches im 7. EU-Rahmenprogramm mit 3 Mio. Euro geförderte wird, hat sich ein europäisches Forschungskonsortium von Automobilherstellern und Universitäten zusammengeschlossen. Ziel des Projekts ist es, Sicherheit, Komfort und Fahrspaß von Elektrofahrzeugen sowohl unter Onroad- als auch Offroad-Bedingungen zu erhöhen. Erreicht werden soll dies durch eine individuelle Momentenregelung der im Fahrzeug verbauten Elektromotoren. Reduktion von Energieverbrauch und Bremsweg Zentrale Themen des Projektes sind die Reduktion von Energieverbrauch und Bremsweg bei gleichzeitig verbessertem Beschleunigungsverhalten von Elektrofahrzeugen. Die Entwicklungsansätze, die hierbei verfolgt werden, zielen auf eine gezielte Beeinflussung der Fahrzeuglängs- und -querdynamik in allen Fahrsituationen ab. Die radindividuelle Momentenvorgabe durch die vier im Fahrzeug verbauten, unabhängigen Elektromotoren beeinflusst das Steuerverhalten mittels Längs- und Quer-Torque-Vectoring. Eine neuartige, hochfrequente 20 magazine Nr. 11, I-2012 Modulation der Radmomente verbessert das Verhalten des Antiblockiersystems (ABS) und der Traktionskontrolle (TC). Die Kombination dieser Technologien im Verbund mit einem neuartigen Energiemanagement ermöglicht ein deutlich verbessertes Rekuperationsverhalten (Energierückgewinnung beim Bremsen). Versuchfahrzeug Land Rover Freelander Zur Überprüfung der Entwicklungsziele wird beim Konsortialpartner Jaguar / Land Rover ein entsprechendes Versuchsfahrzeug aufgebaut. Mit Jaguar / Land Rover und Škoda bringen zwei renommierte europäische Automobilhersteller ein weites Spektrum an verschiedenen Fahrzeugtypen in dieses Forschungsprojekt ein – von Luxusklasse-Limousinen über Geländefahrzeuge bis zu Fahrzeugen im breiten Massensegment. Auf diese Weise sind die erzielten Projektergebnisse auf eine Vielzahl von Fahrzeugkategorien anwendbar. Forschungsschwerpunkte beim VIRTUAL VEHICLE Ein zentrales Entwicklungsziel von E-VEC- TOORC ist der Entwurf eines echtzeitfähigen Optimierungsverfahrens, welches erstmals die direkte Verbindung der Systeme Energiemanagement und Fahrdynamikregelung im Fahrzeug ermöglicht. Dieser Task wird federführend vom VIRTUAL VEHICLE betreut. Weitere Forschungsthemen für das ViF im Projekt sind: • Methoden zur automatisierten Abstimmung der Regelungssysteme • Modellierung der Fahrereingaben • Integration der Buskommunikation (CAN, FlexRay) • Entwurf für eine neuartige Regelung für ABS, TC und Torque-Vectoring Das E-VECTOORC Konsortium Die Konsortialpartner des VIRTUAL VEHICLE im Projekt E-VECTOORC sind: • University of Surrey (UK, Lead) • Technische Universität Ilmenau (D) • Jaguar Cars Ltd. (UK) • Land Rover (UK) • Flanders‘ DRIVE cvba-so (B) • Inverto N.V. (B) • Fundación CIDAUT (E) • Instituto Tecnológico de Aragón (E) • Škoda Auto, a.s. (CZ) • Lucas Varity GmbH (D) Das Projekt wurde am 1. September 2011 gestartet, die Laufzeit beträgt 3 Jahre. ■ Zum Autor Dr. Josef Zehetner leitet das Projekt E-VECTOORC am VIRTUAL VEHICLE. http://e-vectoorc-eu
Im Interview: Dr. Michael Paulweber, AVL Trends im Bereich ITS VVM: Welche Forschungsbereiche, Trends und Herausforderungen sehen Sie mittelfristig bis 2017 als relevant an? Paulweber: Die “Instrumentation and Test Systems“ (ITS) Division der AVL List GmbH ist der größte unabhängige Hersteller von Mess- und Testsystemen, die in der Automobilindustrie in Forschung, Entwicklung und Qualitätsprüfung von Antriebssträngen und deren Komponenten wie Verbrennungsmotoren, Batterien, eMotoren, Getrieben, Kupplungen eingesetzt werden. In ITS Research & Technology beschäftigen wir uns mit zukunftsweisenden Ideen und Trends, um für die Automobilindustrie innovative Messinstrumente und Testeinrichtungen zu entwickeln, die sie für ihre Projekte in 3 bis 7 Jahren brauchen werden. Als wichtigsten Forschungsbereich erachte ich die Mess- und Testherausforderungen, die mit alternativen Antriebsstrangkonzepten („Powertrain“) und den zugehörigen Komponenten derzeit neu entstehen. Die Einführung der neuen Powertrain-Konzepte in den Fahrzeugen wird von der Notwendigkeit einer signifikanten Verbrauchssenkung und CO 2 -Reduktion getrieben, um unseren Nachkommen eine lebenswerte Welt zu erhalten. Ein Bespiel sind die neuartigen Messaufgaben, die mit der Einführung hybrider Antriebssysteme entstanden sind. Hybrid-Systeme sind eine Kombination von Verbrennungskraftmaschinen oder Brennstoffzellen mit Batterien als schnelle elektrische Speicher, Elektromotoren als (zusätzliche) Antriebe. Dabei können verschiedenste Kombinationen aus den Komponenten gebildet werden. Hybride Antriebsstränge sind daher wesentlich komplexer als herkömmliche Antriebskonzepte, sie erfordern unter anderem das genaue Messen, Regeln und Testen von mechanischen, thermischen, chemischen und elektrischen Größen. Um diese Komplexität beherrschen zu können, bieten funktions- und modellbasierte Entwicklungsmethoden vielversprechende Ansätze, die die bis jetzt getrennten Simulations- und Testaufgaben zusammenwachsen lassen. Damit entsteht ein projektübergreifender einheitlicher Entwicklungsprozess, in dem Anforderungen in funktionellen Modellen abgebildet werden. Damit kann die Systemarchitektur neuer Fahr- zeuge entwickelt werden. Die Modelle können aber auch zur Testfallgenerierung eingesetzt werden. Modelle werden auch in Verifikation und Validierung dazu verwendet, noch fehlende Fahrzeugkomponenten zu simulieren, um die real vorhandenen Teile unter möglichst wirklichkeitsnahen Bedingungen testen zu können. Ein wichtiger Aspekt ist die Abstraktion und Harmonisierung von Entwicklungsschritten im Entwicklungsprozess eines Antriebsstrangs. Sie ist eine Voraussetzung, dass generalisierte Modelle in verschiedenen Stufen der Entwicklung (im V-Prozess) verwendet werden können. Ein anderer wesentlicher Gesichtspunkt ist die Reduktion der Entwicklungszeit in der Fahrzeugindustrie. Wesentlich besser automatisierte Test- und Optimierungswerkzeuge zum Finden optimaler Einstellungen der Steuergeräteparameter helfen dieses Ziel zu erreichen. Auch hier ist ein firmenübergreifender Einsatz von Entwicklungs- und Testmethoden mit den dazu benötigten Funktions- und Simulationsmodellen einer der Schlüssel zum Erfolg. Der rasche Einzug der Fahrerassistenzsysteme und der zunehmende Einfluss von Internet und Unterhaltungselektronik in modernen Fahrzeugen führt zu ähnlichen Herausforderungen. Car-2-Car und Car-2-Infrastructure Kommunikation erlauben eine effizientere Nutzung des kostbaren Platzes auf den Straßen besonders in den Megacities. Großer Forschungsbedarf besteht hier in Teststrategien, um Regel- und Steuersysteme und -algorithmen in diesen sehr komplexen und sich dynamisch dauernd verändernden Netzwerken entwickeln zu können. VVM: Welche besonderen Kompetenzen und Fähigkeiten sind dabei wichtig? Paulweber: Die wichtigsten Technologiefelder zu den Forschungsthemen sind (Nano-)Physik, Elektrochemie und Verfahrenstechnik für die Entwicklung präziserer Sensoren für Batterien, Umrichter, eMotoren, Brennstoffzellen, Katalysatoren, Verbrennungsmotoren, in der Mess- und Steuergeräteentwicklung Embedded Software Engineering , model based development, Simulation und Modellbildung, Anforderungsmanagement sowie moderne Testtechnologien. Dazu kommt Internettechnik kombiniert mit Steuergeräte-Know-How, Testmethoden. VVM: Welches Potential sehen Sie für das ViF in diesem Umfeld? Welche Randbedingungen sind zu beachten? Paulweber: Potential für das ViF sehe ich vor allem in forschungs- und vorentwicklungsrelevanten Aspekten, da das COMET Konzept in sehr guter Weise die Zusammenarbeit von Forschern im ViF mit unterschiedlichen Automobilfirmen an schwierigen praxisrelevanten und zukunftsweisenden Forschungsthemen mit einer interessanten Förderquote erlaubt. Die Evaluierung potentieller Konzepte und die Untersuchung von technologischen Risiken sind dabei besonders wichtig. Die Erstellung von Prototypen samt dem zugehörigen Know- How-Transfer in die Industrie ist bedeutsam, aber auch die entstehende Kommunikation mit Experten aus unterschiedlichen Firmen im Automotive Bereich hat sich als essentiell herausgestellt. Besonders beim Know-How-Transfer kann ich mir eine weitere Vertiefung der Zusammenarbeit zwischen dem ViF und AVL vorstellen. Natürlich ist auch der Kontakt mit anderen Universitäten und Forschungsinstituten wichtig, um die Kompetenzen auf einer breiten Basis auszubauen. VVM: Welche Alleinstellungsmerkmale sehen Sie am ViF bzw. welche sollen verstärkt aufgebaut werden? Paulweber: Das ViF hat großes Wissen in Simulationsmodellen für Komponenten eines Gesamtfahrzeug, aber auch in der Co-Simulation und in Fahrzeugnetzwerken aufgebaut. Daneben ist in den letzten Jahren wichtiges Wissen in der funktionsorientierten Modellierung entstanden. Zu nennen sind aber sicher auch Spezialfelder wie Sicherheit, Elektrik/Elektronik, Batterie, Material, NVH, Energiemanagement, HVAC, Verbrennung. ■ Dr. Michael Paulweber ist Director Global ITS Research & Technology der AVL List GmbH. magazine Nr. 11, I-2012 Industrie-Partner 21
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