automotion 01 / 2013 - IAV
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auto<br />
motion<br />
<strong>IAV</strong>-Kundenmagazin<br />
2<strong>01</strong>3 | 30 Jahre <strong>IAV</strong><br />
<strong>01</strong>/13<br />
Einen Gang zulegen<br />
Getriebeentwicklung<br />
bei <strong>IAV</strong><br />
Themen dieser Ausgabe unter anderem:<br />
Ihr Getriebe – unser Auftrag<br />
Sieben Gänge auf engstem Raum<br />
Pioniere der Elektromobilität<br />
Saubere Energie aus der Box
Bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen müssen Batterie, Leistungselektronik<br />
und E-Motor optimal zusammenarbeiten. Auf dem E-Maschinenprüfstand<br />
von <strong>IAV</strong> können die Performance der Komponenten und ihr Zusammenspiel<br />
im Detail untersucht werden.
<strong>automotion</strong> | Editorial 3<br />
Liebe Leserin,<br />
lieber Leser,<br />
das Getriebe ist eine zentrale Komponente eines<br />
jeden Fahrzeugs: Es ist nicht nur entscheidend<br />
für die Fahrdynamik und damit den<br />
Wiedererkennungswert einer Marke – zugleich<br />
spielt es auch für den Kraftstoffverbrauch<br />
eine wesentliche Rolle: Je mehr Gänge<br />
ein Getriebe aufweist, desto besser lassen<br />
sich die effektivsten Betriebsbereiche des Motors<br />
ausnutzen. Das ist der Grund, warum die<br />
meisten Automobilhersteller inzwischen sechs<br />
oder sieben Gänge anbieten und einige OEMs<br />
bereits zu Achtgang-Getrieben übergegangen<br />
sind.<br />
Werden wir also in Zukunft Fahrzeuge mit 15<br />
oder 20 Gängen sehen? Wo aus Sicht von <strong>IAV</strong><br />
die Grenze liegt, erklären unsere Getriebeexperten<br />
Prof. Burghard Voß und Lutz Stiegler<br />
im Interview, das unseren Schwerpunkt zum<br />
Thema Getriebeentwicklung einleitet. Darin<br />
gehen sie auch auf Getriebe für Hybrid- und<br />
Elektrofahrzeuge ein und berichten von den<br />
Anstrengungen, die <strong>IAV</strong> unternimmt, um bei<br />
der Getriebeoptimierung immer an der<br />
Spitze der Entwicklung zu bleiben.<br />
Auch sonst tut sich einiges bei <strong>IAV</strong>: Im Bereich<br />
der Fahrdynamikregelsysteme verstärken wir<br />
unsere Aktivitäten und werden dabei von unserer<br />
Tochter TRE unterstützt. Und unsere Beratungstochter<br />
Consulting4Drive hat ihre<br />
Strukturen so weiterentwickelt, dass sie die<br />
Trends auf den automobilen Weltmärkten<br />
künftig noch früher erkennen und im Sinne<br />
ihrer Kunden analysieren kann.<br />
Wir wünschen Ihnen eine interessante<br />
Lektüre!<br />
Durch „Frontloading“ können wir die Bedatung<br />
des Steuergerätes beispielsweise auf dem<br />
Prüfstand oder sogar am Computer vornehmen<br />
– das macht viele Fahrten mit kostspieligen<br />
Prototypen überflüssig. Und mithilfe<br />
der modellbasierten Softwareentwicklung<br />
kommen unsere Spezialisten Problemen viel<br />
früher auf die Schliche.<br />
Dr. Rüdiger Goyk<br />
Geschäftsführer<br />
<strong>IAV</strong> GmbH<br />
Kurt Blumenröder<br />
Sprecher der Geschäftsführung<br />
<strong>IAV</strong> GmbH<br />
Michael Schubert<br />
Geschäftsführer<br />
<strong>IAV</strong> GmbH
4 Inhalt | <strong>automotion</strong><br />
6<br />
Fokusthema:<br />
Getriebeentwicklung<br />
<strong>IAV</strong> arbeitet seit Jahren an der Getriebeoptimierung: Ein eigenentwickeltes Siebengang-Getriebe für konventionelle und<br />
hybride Fahrzeuge oder das patentierte <strong>IAV</strong> DrivePac EV80 – eine Kombination aus Elektromotor, Zweigang-Getriebe und<br />
Differenzial in einem kompakten Modul – zeigen die Kompetenz in der Getriebeentwicklung. Zudem kann <strong>IAV</strong> komplette<br />
Entwicklungsprojekte für OEMs und Zulieferer übernehmen.<br />
Editorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />
Fokusthema: Getriebeentwicklung<br />
„Ziel ist die automatische Applikation<br />
auf dem Prüfstand“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
Ihr Getriebe – unser Auftrag . . . . . . . . . . . . .12<br />
Sieben Gänge auf engstem Raum . . . . . . . 14<br />
Getriebeapplikation 3.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />
Getriebe mit Menschenkenntnis . . . . . . . .18<br />
Impulse<br />
28<br />
„Die Fragen für die Grundlagenforschung gehen uns nicht aus“<br />
Aufladesysteme sind einer der Schlüssel für die effizienten und sauberen Motoren der Zukunft.<br />
„Ohne geht’s nicht“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
Pioniere der Elektromobilität – 20 Jahre<br />
Batterieentwicklung bei <strong>IAV</strong> . . . . . . . . . . . . . 22<br />
Antriebe auf dem Prüfstand . . . . . . . . . . . . . 24<br />
Sauberer Strom überall . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28<br />
„Die Fragen für die Grundlagenforschung<br />
gehen uns nicht aus“ . . . . . . . . . 30
<strong>automotion</strong> | Inhalt 5<br />
12<br />
Ihr Getriebe – unser Auftrag<br />
Turnkey-Entwicklung aller Getriebesysteme<br />
am Markt durch <strong>IAV</strong>.<br />
Sieben Gänge auf engstem Raum<br />
14<br />
Das neue <strong>IAV</strong>-Doppelkupplungsgetriebe lässt<br />
Kunden die Wahl: mechanischer Rückwärtsgang<br />
oder E-Motor für vielseitige Hybridfunktionen.<br />
Trends<br />
2020 neu gedacht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32<br />
C4D setzt neue Akzente . . . . . . . . . . . . . . . . 33<br />
Über <strong>IAV</strong><br />
<strong>IAV</strong> India baut Aktivitäten aus . . . . . . . . . . . . 34<br />
iav.com ist mobil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36<br />
Unser Leistungsspektrum . . . . . . . . . . . . . . . 37<br />
<strong>IAV</strong>-Termine: Hier treffen Sie uns! . . . . . . . . 38<br />
Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39<br />
22<br />
28<br />
Pioniere der Elektromobilität<br />
Seit mehr als 20 Jahren entwickelt <strong>IAV</strong> Batteriesysteme<br />
– Kompetenz von der Zelle bis<br />
zum Gesamtsystem.<br />
Sauberer Strom überall<br />
Innovation im Bereich der dezentralen<br />
Energieversorgung: der Energiecontainer<br />
von <strong>IAV</strong>.
6 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Fokusthema:<br />
Getriebeentwicklung<br />
Das Getriebe ist eine zentrale Komponente des Fahrzeugs: Es ist entscheidend<br />
für die Fahrdynamik und damit den Wiedererkennungswert einer<br />
Marke. Zugleich spielt es auch für den Kraftstoffverbrauch eine wesentliche<br />
Rolle. <strong>IAV</strong> unterstützt seine Kunden bei den Herausforderungen der Ge -<br />
triebe entwicklung wie beispielsweise der wachsenden Zahl von Gängen<br />
und der zunehmenden Hybridisierung.
<strong>automotion</strong> | Impulse 7
8 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
„Ziel ist die automatis<br />
auf dem Prüfstand“<br />
<strong>IAV</strong> arbeitet an den Getrieben von morgen – für konventionelle Fahrzeuge,<br />
Hybride und Elektroautos<br />
Eine wachsende Zahl von Gängen,<br />
die zunehmende Hybridisierung sowie<br />
neue Werkzeuge für Synthese<br />
und Applikation: Das sind die aktuellen<br />
Trends im Bereich der Getriebeentwicklung.<br />
Prof. Dr. Burghard Voß (Fachbereichsleiter<br />
Getriebe- und Hybridsysteme) und Lutz<br />
Stiegler (Bereichsleiter Development Powertrain)<br />
berichten im Interview über die Arbeitsschwerpunkte<br />
von <strong>IAV</strong>.<br />
Mit welchen aktuellen Themen beschäftigen<br />
Sie sich im Bereich der Getriebeentwicklung?<br />
Voß: Aktuell haben wir uns vielen Herausforderungen<br />
zu stellen. Ein großer Trend ist die zunehmende<br />
Zahl von Gängen. Standard sind<br />
derzeit sechs oder sieben Gänge – aber einige<br />
Hersteller haben bereits Achtgang-Getriebe<br />
auf dem Markt, und in absehbarer Zeit werden<br />
wir auch Fahrzeuge mit neun Gängen sehen.<br />
<strong>IAV</strong> arbeitet nicht nur intensiv für Kunden auf<br />
diesem Gebiet, sondern hat beispielsweise<br />
auch den Prototypen eines patentierten Neungang-Hybrid-Doppelkupplungsgetriebes<br />
entwickelt.<br />
Hintergrund der höheren Ganganzahl<br />
ist der sinkende Kraftstoffverbrauch bei zunehmender<br />
Spreizung. ZF hat zum Beispiel für<br />
sein aktuelles Neungang-Getriebe einen
<strong>automotion</strong> | Impulse 9<br />
che Applikation<br />
Verbrauchsvorteil von 16 Prozent gegenüber<br />
einem üblichen Sechsgang-Getriebe ausgewiesen.<br />
Hinzu kommen Vorteile bei der Geräuschentwicklung.<br />
Noch mehr Gänge sind<br />
aber nur bedingt sinnvoll, da die zusätzlichen<br />
Gewinne beim Verbrauch immer geringer<br />
werden.<br />
Stiegler: Mehr Gänge bedeuten einen höheren<br />
Steuerungsaufwand und häufigere Gangwechsel,<br />
was natürlich nicht auf Kosten des<br />
Komforts gehen darf. Darum sollten wir nicht<br />
nur auf die Gangzahl sehen, sondern die Effizienz<br />
des gesamten Antriebsstrangs und die<br />
Entwicklungskosten im Auge behalten. Unsere<br />
Kollegen aus der Motorenentwicklung arbeiten<br />
daher intensiv daran, den spezifischen<br />
Kraftstoffverbrauch auch in bisher ungünstigen<br />
Kennfeldbereichen zu verbessern – die<br />
Stichworte für Ottomotoren lauten hier beispielsweise<br />
Downsizing, variable Ventiltriebe,<br />
Zylinderabschaltung und Magerkonzepte.<br />
Dafür brauchen wir wiederum speziell angepasste<br />
Getriebe, die aber nicht zwangsläufig<br />
mehr Gänge haben müssen als heute. Wichtiger<br />
ist, dass sie optimal auf den Motor und<br />
das Fahrzeug abgestimmt sind. Hier profitieren<br />
wir davon, dass bei <strong>IAV</strong> Spezialisten für alle<br />
Gewerke vorhanden sind und bei Projekten eng<br />
zusammenarbeiten.<br />
Welche Rolle spielen Getriebe für<br />
Hybridfahrzeuge?<br />
Voß: Hier gibt es eine große Nachfrage von<br />
unseren Kunden, obwohl die Stückzahlen<br />
noch recht niedrig sind. Eine große Herausforderung<br />
ist der größere Aufwand für<br />
die Steuerung: Wir müssen nicht nur den<br />
Gangwechsel optimieren, sondern auch<br />
entscheiden, wann der E-Motor als Unterstützung<br />
zugeschaltet werden soll. Dadurch<br />
steigen die Anforderungen an die Funktionsentwicklung<br />
und an die Applikation.<br />
Stiegler: Hinzu kommt, dass wir die Hybridgetriebe<br />
mit ihren E-Motoren in den<br />
vorhandenen Bauraum integrieren müssen<br />
– der allerdings eher schrumpft und nicht<br />
größer wird. Unsere Entwickler müssen sich<br />
darum sehr viel mehr Gedanken um intelligente<br />
Getriebelösungen machen als bei<br />
konventionellen Fahrzeugen.<br />
Elektrofahrzeuge kommen mit weniger<br />
Gängen aus. Was bedeutet das für die<br />
Getriebeentwicklung?<br />
Stiegler: Tatsächlich reicht oft eine feste<br />
Übersetzung, weil der E-Motor in einem<br />
größeren Betriebsbereich einen hohen<br />
Prof. Dr. Burghard Voß, Fachbereichsleiter Getriebeund<br />
Hybridsysteme bei <strong>IAV</strong>
10 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
<strong>IAV</strong> DrivePAC EV80<br />
Die patentierte, hochintegrierte und<br />
skalierbare Kombination aus E-Motor,<br />
Zweigang-Getriebe und Differenzial für<br />
Elektro- und Hybridfahrzeuge der<br />
unterschiedlichsten Größen erhöht<br />
sowohl die Effizienz als auch das Zugkraftangebot.<br />
Ausgezeichnet mit dem Innovationspreis<br />
Berlin Brandenburg 2<strong>01</strong>1.<br />
Wirkungsgrad aufweist und ein gleichbleibend<br />
hohes Drehmoment liefert. Um Effizienz<br />
und Fahrleistung eines Elektrofahrzeugs<br />
zu optimieren, brauchen wir aber<br />
nach wie vor kluge Getriebelösungen. Ein<br />
Beispiel dafür ist unser patentiertes DrivePac<br />
EV80, eine Kombination aus Elektromotor,<br />
Zweigang-Getriebe und Differenzial in einem<br />
kompakten Modul. Für diese Neuentwicklung<br />
gibt es Interessenten aus dem In- und<br />
Ausland. Übrigens kommen für die bestmögliche<br />
Gestaltung der elektrischen Maschine<br />
<strong>IAV</strong>-eigene Optimierungsprogramme<br />
und Methoden zur Anwendung. Zurzeit untersuchen<br />
wir Prototypen auf dem Prüfstand<br />
und erste Tests im Fahrzeug sind für<br />
Ende des Jahres vorgesehen.<br />
Voß: Wir gehen außerdem davon aus, dass<br />
der Verbrennungsmotor allen Unkenrufen<br />
zum Trotz noch deutlich mehr als zehn<br />
Jahre der dominierende Antrieb für Fahrzeuge<br />
bleiben wird. Selbst wenn das an -<br />
visierte Ziel von einer Million Elektrofahrzeugen<br />
für Deutschland bis 2020 erreicht<br />
werden sollte und der weltweite Absatz<br />
deutlich steigen würde, bliebe ihr Marktanteil<br />
doch recht gering. Im Moment sieht es<br />
so aus, als ob die Entwicklung eher langsamer<br />
als geplant voranginge – darum<br />
sehe ich derzeit keinen Anlass, das Ende der<br />
Getriebeentwicklung für Verbrennungsmotoren<br />
vorherzusagen.<br />
Was zeichnet <strong>IAV</strong> im Bereich der<br />
Getriebeentwicklung aus?<br />
Stiegler: Insbesondere bei der Hardwareentwicklung<br />
haben wir in den letzten Jahren<br />
unser Portfolio weiter ausgebaut, sodass wir
<strong>automotion</strong> | Impulse 11<br />
noch umfassender und effizienter den gesamten<br />
Entwicklungsprozess abdecken<br />
können – von der ersten Idee bis zur Serieneinführung.<br />
Außerdem haben wir unsere einzigartige<br />
Software für die Getriebesynthese<br />
weiterentwickelt: Mit ihr können wir nun auch<br />
für Handschalter und alle Arten von Hybridgetrieben<br />
bis hin zu sehr komplexen leistungsverzweigten<br />
Getrieben innovative Getriebestrukturen<br />
mit optimalen Eigenschaften<br />
entwerfen. Für die Konstruktionsphase haben<br />
wir eine Methode zur teilautomatisierten Auslegung<br />
aller Maschinenelemente wie Zahnräder,<br />
Wellen, Kupplungen und Bremsen auf<br />
Basis von Lastkollektiven erarbeitet – das<br />
spart zusätzlich Zeit. Und sobald die ersten<br />
Prototypen zur Verfügung stehen, können wir<br />
sie auf unserem neuen Getriebeprüfstand umfassend<br />
erproben.<br />
Voß: Wir arbeiten auch an verbesserten Methoden<br />
für die Applikation. Heute können wir<br />
die Bedatung schon teilweise am Schreibtisch<br />
vornehmen – lange bevor wir die ersten Prototypen<br />
bekommen. Und in späteren Phasen<br />
nutzen wir Simulationen, um die Auswirkungen<br />
von Veränderungen – etwa bei der Fahrstrategie<br />
– abzuschätzen. Langfristiges Ziel ist<br />
die automatische Applikation: Dann würde<br />
eine Software anhand von Zielkriterien die Bedatung<br />
vornehmen und der Applikateur wäre<br />
nur für die Feinabstimmung am Ende verantwortlich.<br />
Dieser Ansatz funktioniert schon teilweise<br />
und wird von uns gemeinsam mit Universitäten<br />
weiterentwickelt. Neben solchen<br />
neuen Werkzeugen spielt aber auch die Erfahrung<br />
eine große Rolle: Die Getriebeentwicklung<br />
hat bei <strong>IAV</strong> eine lange Tradition, die<br />
bis Anfang der 90er-Jahre zurückreicht. Inzwischen<br />
kennen wir fast alle auf dem Markt<br />
befindlichen Getriebe aus unserer Projekt -<br />
arbeit.<br />
Vielen Dank für das Gespräch!<br />
Kontakt:<br />
burghard.voss@iav.de<br />
lutz.stiegler@iav.de<br />
Lutz Stiegler, Bereichsleiter<br />
Development Powertrain bei <strong>IAV</strong>
12 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Ihr Getriebe – unser Auftrag<br />
Turnkey-Entwicklung aller Getriebesysteme am Markt durch <strong>IAV</strong>
<strong>automotion</strong> | Impulse 13<br />
Seit 30 Jahren ist <strong>IAV</strong> auf dem Gebiet<br />
der Getriebeentwicklung aktiv. Die<br />
Spezialisten unterstützen OEMs und<br />
Zulieferer, können aber auch komplette Getriebe<br />
selbst entwickeln. Eine professionelle<br />
Projektsteuerung und konsequentes<br />
Cost-Engineering garantieren perfekte Ergebnisse.<br />
In vielen Projekten übernehmen die Getriebespezialisten<br />
von <strong>IAV</strong> die Aufgaben ihrer<br />
Kunden. Dazu zählen OEMs wie Zulieferer. „Wir<br />
können zum Beispiel die Rolle des OEMs und<br />
die Schnittstelle zu seinem Zulieferer übernehmen.<br />
Dabei orientieren wir uns an den<br />
existierenden Rahmenbedingungen wie dem<br />
Bauraum, den elektronischen und mechanischen<br />
Schnittstellen oder den Applikationszielen<br />
hinsichtlich Schaltkomfort oder<br />
-strategie“, sagt Jens Riese, Abteilungsleiter<br />
Getriebe- und Hybridsysteme bei <strong>IAV</strong>. „Wir betreuen<br />
dann den Zulieferer und stellen sicher,<br />
dass das Endprodukt allen Anforderungen<br />
des OEMs entspricht.“ Dabei kann Rieses<br />
Team seine Kunden auch schon bei der Formulierung<br />
der Anforderungen im Lastenheft<br />
unterstützen.<br />
Integration eines Getriebes in ein<br />
Kundenfahrzeug<br />
Ein Beispiel für die erfolgreiche Arbeit von <strong>IAV</strong><br />
ist die Integration eines Sechsgang-Frontquergetriebes<br />
eines japanischen Zulieferers<br />
in ein Kundenfahrzeug. Auf Wunsch<br />
des OEMs hat <strong>IAV</strong> die Verantwortung für die<br />
Getriebeintegration und die Steuerung des<br />
Getriebelieferanten übernommen. „Der Zulieferer<br />
war unter anderem für die Applikation<br />
der Schaltqualität verantwortlich. Wir<br />
haben die Ergebnisse überprüft und – wenn<br />
notwendig – Korrekturen angeschoben“,<br />
berichtet Elmar Matthes, Projektleiter in der<br />
Abteilung Getriebe- und Hybridsysteme.<br />
„Wir haben uns um die Getriebeintegration<br />
und die Schaltstrategie gekümmert. Die<br />
Schaltstrategie ist ein typisches Erkennungsmerkmal<br />
eines Herstellers und wichtig<br />
für das Branding seiner Fahrzeuge.“ Hier<br />
wie auch bei anderen Projekten hat sich der<br />
Kunde auf die <strong>IAV</strong>-Expertise bei der Entwicklung<br />
von Getriebesystemen verlassen<br />
können.<br />
Im Rahmen des Projektes hat <strong>IAV</strong> auch die<br />
Softwaretests übernommen und die Abnahmeprüfung<br />
des Getriebes durchgeführt.<br />
„Wir haben in diesem Fall die Rolle des<br />
OEMs übernommen und konnten unserem<br />
Kunden bei dieser Turnkey-Entwicklung ein<br />
perfektes Ergebnis übergeben“, fasst Riese<br />
zusammen. „Dabei profitieren wir immer<br />
wieder von unserer langjährigen Erfahrung,<br />
der Zusammenarbeit mit den Kollegen aus<br />
anderen Fachbereichen und den zahl reichen<br />
Testeinrichtungen.“ Dazu gehören moderne<br />
Getriebe-, Hydraulik- und Antriebsstrangprüfstände,<br />
aber auch HiL-Systeme, mit denen<br />
die Software von Getriebesteuergeräten<br />
oder kompletten Antriebsstrangsystemen<br />
getestet werden kann. Bei allen<br />
Projekten nutzen die Ingenieure darüber<br />
hinaus innovative, eigenentwickelte Tools –<br />
etwa für die Getriebesynthese, die automatisierte<br />
Applikation und die Simulation von<br />
Antriebssträngen und Getrieben. Selbstverständlich<br />
ist auch die konsequente Anwendung<br />
von etablierten Standards wie<br />
etwa Automotive SPICE und ISO 26262.<br />
Systemkompetenz und globale<br />
Marktkenntnis<br />
Neben OEMs sind auch viele Zulieferer Kunden<br />
von Riese und seinen Kollegen. „Aufgrund<br />
unserer langjährigen Zusammenarbeit<br />
mit OEMs und Zulieferern beauftragen uns<br />
Zulieferer, ihre Aufgaben in einem Getriebeintegrationsprojekt<br />
zu übernehmen“, sagt<br />
Riese. Dabei können die Zulieferer auf das<br />
Wissen der <strong>IAV</strong>-Ingenieure anderer Fachbereiche<br />
zurückgreifen: Bei Bedarf beteiligen<br />
sich Experten aus anderen Bereichen wie<br />
Verbrennungs-, E-Motor- und HV-Bordnetzentwicklung<br />
an einem Projekt, sodass<br />
eine Betrachtung des übergreifenden Systems<br />
möglich wird. Ein weiterer Pluspunkt ist<br />
die globale Präsenz von <strong>IAV</strong>: Dank der Niederlassungen<br />
auf vier Kontinenten sind den<br />
Entwicklern die Anforderungen neuer Märkte<br />
wie China und Indien bestens bekannt.<br />
Professionelles Projektmanagement<br />
und Cost-Engineering<br />
Entwicklungsgroßprojekte wie die Entwicklung<br />
von Getriebesystemen stellen immer<br />
höhere Anforderungen an die systematische<br />
technische Integration, die fachübergreifende<br />
Zusammenarbeit der beteiligten Fachbereiche<br />
und die damit verbundene Projektsteuerung.<br />
Bei der Durchführung der<br />
Projekte mit <strong>IAV</strong> profitieren die Kunden von<br />
einem professionellen Projektmanagement.<br />
<strong>IAV</strong> verfügt über ein Project-Management-<br />
Office, welches die erforderlichen Projektmanagementprozesse<br />
zur Verfügung stellt<br />
und durch Schulung und Coaching für den<br />
notwendigen hohen Standard bei den verantwortlichen<br />
Projektleitern sorgt.<br />
Zudem verfügt das Unternehmen über einen<br />
eigenen Projektmanagementprozess (PEP),<br />
der dem Best-Practice-Grundsatz folgt und<br />
unter Beachtung von Lessons Learned sowie<br />
internationalen Standards wie PMI und<br />
Automotive SPICE stetig weiterentwickelt<br />
wird. „Sollte der Kunde keinen eigenen Produktentstehungsprozess<br />
mitbringen, so wird<br />
der <strong>IAV</strong>-eigene PEP entsprechend den Bedürfnissen<br />
des Kunden angepasst, sodass<br />
entlang dessen die Serienentwicklung mit <strong>IAV</strong><br />
erfolgen kann“, betont Matthes.<br />
Ein weiterer Pluspunkt ist die Fähigkeit, unabhängige<br />
Benchmarkuntersuchungen<br />
durchzuführen. Nach 30 Jahren Entwicklungstätigkeit<br />
kennen die <strong>IAV</strong>-Ingenieure fast<br />
alle Getriebe auf dem Markt und können ein<br />
neues Konzept mit bestehenden Lösungen<br />
vergleichen. „Unterstützt werden wir dabei<br />
von unserem <strong>IAV</strong>-Wissensspeicher, der auch<br />
von unseren Kunden genutzt wird. So können<br />
wir unseren Kunden immer sagen, was gerade<br />
Stand der Technik ist und woran sie sich<br />
orientieren müssen“, sagt Riese. „Wichtig<br />
bei unserer Entwicklungsarbeit ist natürlich<br />
auch der Blick auf den Preis des Endproduktes<br />
– hier können wir auf das Wissen unserer<br />
Kollegen von der Abteilung Cost-<br />
Engineering zurückgreifen.“ Sie identifizieren<br />
Sparpotenziale und sorgen dafür, dass eine<br />
Entwicklung nicht nur technisch, sondern<br />
auch kommerziell ein Erfolg wird.<br />
Eigenentwicklungen belegen<br />
<strong>IAV</strong>-Kompetenz<br />
Dass <strong>IAV</strong> auch komplette Getriebe in Eigenregie<br />
entwickeln kann, haben die Spezialisten<br />
in den vergangenen Jahren immer wieder<br />
bewiesen. Herausragende Beispiele sind<br />
das <strong>IAV</strong> DrivePac EV80 und die Achtgang-<br />
Hybridgetriebe 8H-AT350 und 8H-DCT450.<br />
„Wir können sämtliche Aufgaben übernehmen<br />
– vom Konzept über Konstruktion und<br />
Berechnung, die Entwicklung der Steuerung<br />
bis hin zur finalen Abnahme und der Produktionsvorbereitung“,<br />
so Matthes. „Auch<br />
bei unseren Eigenentwicklungen nutzen wir<br />
unsere Kompetenz für das ganze Fahrzeug<br />
und die Tatsache, dass bei <strong>IAV</strong> alle Gewerke<br />
für die Fahrzeugentwicklung vorhanden sind.“<br />
Kontakt:<br />
jens.riese@iav.de<br />
elmar.matthes@iav.de
14 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Sieben Gänge auf<br />
engstem Raum<br />
Neues <strong>IAV</strong>-Doppelkupplungsgetriebe lässt Kunden die Wahl: mechanischer<br />
Rückwärtsgang oder E-Motor für vielseitige Hybridfunktionen<br />
Es ist kompakt, flexibel und lässt sich<br />
kostengünstig produzieren: Das neue<br />
Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe<br />
von <strong>IAV</strong> eignet sich für konventionelle und<br />
hybride Fahrzeuge aus der Kompakt- und Mittelklasse.<br />
Das modulare System lässt sich<br />
leicht an unterschiedlichste Anforderungen anpassen.<br />
Marktuntersuchungen sprechen eine klare<br />
Sprache: Doppelkupplungsgetriebe werden<br />
weltweit in den kommenden Jahren stark an<br />
Bedeutung zunehmen – bis 2<strong>01</strong>9 soll ihre<br />
Stückzahl gegenüber 2<strong>01</strong>3 um 129 Prozent<br />
steigen, während der gesamte Getriebemarkt<br />
nur um 28 Prozent zulegt. Die meisten von ihnen<br />
(71 Prozent) werden dann sieben Gänge<br />
aufweisen. Mehr Gänge bedeuten einen geringeren<br />
Verbrauch, weil der Motor öfter in besonders<br />
günstigen Kennfeldbereichen arbeitet,<br />
in denen er wenig Kraftstoff verbraucht und<br />
nur geringe Emissionen produziert.<br />
Ein weiterer Trend ist die zunehmende Hybridisierung<br />
der Fahrzeuge, der auch die Getriebeentwicklung<br />
beeinflusst. Zwar sollen<br />
bis 2<strong>01</strong>9 nur rund sieben Prozent der Doppelkupplungsgetriebe<br />
einen zusätzlichen Elektromotor<br />
für hybride Funktionalitäten, wie das<br />
Boosten, die Rekuperation der Bremsenergie<br />
und das rein elektrische Fahren, enthalten –<br />
aber auch für dieses relativ kleine Marktsegment<br />
sind effiziente, kompakte und kostengünstige<br />
Getriebe gefragt. Optimal wäre es darum,<br />
wenn man in den Hybriden ein nur leicht<br />
modifiziertes Getriebe aus einem konventionellen<br />
Fahrzeug einsetzen könnte.<br />
Nicht nur von außen sind kaum<br />
Unterschiede zu erkennen<br />
Diese beiden Entwicklungen hat <strong>IAV</strong> aufgegriffen<br />
und ein Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe<br />
in Frontquerbauweise für die Kompakt-<br />
und Mittelklasse (maximales Drehmoment:<br />
280 Newtonmeter) entwickelt, das nicht<br />
nur besonders kompakt ist, sondern sich dank<br />
seiner modularen Bauweise auch einfach sowohl<br />
in konventionellen als auch in hybriden Fahrzeugen<br />
einsetzen lässt. „In der rein mechanischen<br />
Version hat es ein Modul für einen klassischen<br />
Rückwärtsgang“, erklärt Dr. Jörg Müller,<br />
Teamleiter Vorentwicklung Getriebe- und Hybridsysteme<br />
bei <strong>IAV</strong>. „Für ein Hybridfahrzeug ersetzen<br />
wir es einfach durch einen Elektromotor.“<br />
Schon ein kurzer Blick auf das Getriebe zeigt: Von<br />
außen sind kaum Unterschiede zwischen den<br />
zwei Varianten zu erkennen – das gleiche Druckgussgehäuse<br />
lässt sich für beide Getriebe mit<br />
geringen Abwandlungen in der Bearbeitung einsetzen,<br />
was in der Produktion Kosten spart.<br />
Auch für das Innenleben des Getriebes konnten<br />
die Entwickler viele Gleichteile verwenden. „Der<br />
E-Motor ist nicht wie üblich vor oder um die Doppelkupplung<br />
positioniert, sondern auf der Seite<br />
des Abtriebs angebracht. Seine Leistung fließt darum<br />
nicht erst über viele Radsatzkomponenten,<br />
sondern direkt auf die Achse“, sagt Dr. Mirko<br />
Leesch, Teamleiter für Hydraulik und Aktorik.<br />
„Darum ist der Radsatz beim rein mechanischen<br />
und beim hybriden Antrieb aufgrund vergleichbarer<br />
Belastungen identisch. Zudem reduzieren<br />
wir dadurch bei der Hybridvariante auch mechanische<br />
Verluste, was die Effizienz des Getriebes<br />
verbessert.“<br />
Neben den vielen Gleichteilen sind auch die<br />
kompakten Abmessungen des Doppelkupplungsgetriebes<br />
ein neuer Maßstab für diese Antriebsdrehmomente:<br />
Mit einer Länge von 352 Millimetern<br />
bei vergleichbarem radialem Bauraum<br />
liegt es am unteren Ende der Skala, die von<br />
350 bis 380 Millimeter reicht – und das trotz<br />
des zusätzlichen Hybridmoduls. Im Vergleich mit<br />
ähnlichen Getrieben kommt es zudem mit deutlich<br />
weniger Bauteilen aus und spart in der mechanischen<br />
Variante mit Rückwärtsgang etwa<br />
zehn Prozent Gewicht ein.<br />
Einzigartige <strong>IAV</strong>-Software für die Synthese<br />
von Getrieben und E-Motoren<br />
Bei der Entwicklung des Siebengang-Doppelkupplungsgetriebes<br />
konnten die <strong>IAV</strong>-Ingenieure<br />
ein einzigartiges Programm für die Synthese<br />
neuer Getriebesysteme nutzen. Es wird seit 2008<br />
eingesetzt und steht seit Ende 2<strong>01</strong>2 in einer neuen<br />
Version zur Verfügung. „Mit unserer Software<br />
haben wir viele Millionen Kombinationen von<br />
Bauelementen analysiert und konnten dadurch die<br />
gleiche Funktionalität wie herkömmliche Siebengang-Getriebe<br />
für Frontqueranwendungen mit<br />
nur zwei Wellensträngen für die Vorwärtsgänge<br />
erreichen – normalerweise braucht man drei“, berichtet<br />
Müller. „So haben wir den Platz für den<br />
Rückwärtsgang bzw. den E-Motor gewonnen.“<br />
Der E-Motor wurde ebenfalls mit einem neuen, seit<br />
Mitte 2<strong>01</strong>2 verfügbaren <strong>IAV</strong>-eigenen Syntheseprogramm<br />
entwickelt, das die Antriebe beispielsweise<br />
bei vorgegebenem Bauraum auf<br />
hohe Wirkungsgrade, hohe Drehmomente, einen<br />
besonders günstigen Preis oder einen vorteilhaften<br />
Kompromiss zwischen solchen Eigen-
<strong>automotion</strong> | Impulse 15<br />
<strong>automotion</strong> | Impulse 15<br />
schaften optimieren kann. „Wir haben mehrere<br />
Zehntausend E-Motoren auf dem <strong>IAV</strong>-Computercluster<br />
in Chemnitz durchgerechnet – dort liefen<br />
auch die Berechnungen für das Getriebe“, sagt<br />
Leesch. „Je nach Anforderung des Kunden können<br />
wir eine Lösung anbieten, die zum Beispiel<br />
sehr effizient oder sehr kostengünstig ist.“ Mit einer<br />
20 Kilowatt starken E-Maschine mit 100<br />
Newtonmetern Drehmoment würde ein Hybridfahrzeug<br />
mit dem neuen Getriebe im rein elektrischen<br />
Betrieb 80 Stundenkilometer erreichen und<br />
Steigungen bis zu 20 Prozent bewältigen. Rekuperation<br />
und Boosten wären bis zu höheren Geschwindigkeiten<br />
möglich. Dank der kompakten<br />
Abmessungen des Getriebes können aber auch<br />
stärkere E-Motoren eingebaut werden.<br />
Das Getriebe ist für die unterschiedlichsten<br />
Märkte interessant<br />
Auch beim Betätigungssystem ist maximale Flexibilität<br />
garantiert: Mit dem neuen Doppelkupplungsgetriebe<br />
lassen sich elektrohydraulische<br />
oder elektromechanische Systeme kombinieren.<br />
Welches die beste Variante ist, kann jeder Kunde<br />
aufgrund des von ihm anvisierten Marktsegmentes<br />
selbst entscheiden. Seit einem Jahr arbeiten<br />
die Teams von Müller und Leesch an<br />
dem neuen Getriebe und in frühestens zwei<br />
Jahren könnte es in Serie gehen. Es eignet sich<br />
sowohl für die etablierten Automobilmärkte als<br />
auch für Schwellenländer, weil sich das Getriebe<br />
sowohl auf maximale Effizienz als auch auf minimalen<br />
Preis optimieren lässt.<br />
Kontakt:<br />
joerg.mueller@iav.de<br />
mirko.leesch@iav.de<br />
Das <strong>IAV</strong>-Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe in Frontquerbauweise –<br />
einsetzbar in der Kompakt- und Mittelklasse – für konventionelle (oben) und<br />
hybride (unten) Fahrzeuge
16 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Getriebeapplikation 3.0<br />
Simulationen und Prüfstandsversuche statt Fahrten auf der Straße
<strong>automotion</strong> | Impulse 17<br />
Im Bereich der Motorenentwicklung findet<br />
die Bedatung der Steuergeräte schon<br />
seit Jahren verstärkt am Computer und am<br />
Prüfstand statt. Jetzt hat dieser Trend zum<br />
„Frontloading“ auch die Getriebeexperten erreicht:<br />
<strong>IAV</strong> treibt die automatische Applikation<br />
des Getriebesteuergerätes voran und konnte<br />
bereits an realen Fahrzeugen nachweisen,<br />
dass das neue Verfahren der manuellen Bedatung<br />
in nichts nachsteht.<br />
Heute ist die Applikation des Getriebesteuergerätes<br />
noch eine Aufgabe für einen erfahrenen<br />
Ingenieur. „Der Applikateur nimmt die Bedatung<br />
oft auf öffentlichen Straßen vor“, berichtet<br />
Dr. Thieß-Magnus Wolter, Abteilungsleiter<br />
Getriebe- und Hybridsysteme bei <strong>IAV</strong>. „Er<br />
fährt die einzelnen Schaltpunkte an, beurteilt<br />
das Verhalten des Getriebes und optimiert die<br />
Parameter des Steuergerätes, bis das vom<br />
Hersteller gewünschte Fahrverhalten erreicht<br />
ist.“ Die Qualität der Applikation hängt hier allerdings<br />
stark vom subjektiven Empfinden<br />
des Fahrers ab. Zudem sind die Entwickler dafür<br />
auf die raren und extrem teuren Prototypen<br />
angewiesen.<br />
Objektives Kriterium für den<br />
Schaltkomfort<br />
Ziel der <strong>IAV</strong>-Entwickler ist es darum, die Bedatung<br />
so weit wie möglich mithilfe von Simulationen<br />
und Messungen am Prüfstand<br />
vorzunehmen – das spart Zeit und Kosten,<br />
außerdem verspricht das Verfahren besser<br />
reproduzierbare Ergebnisse. Eine wichtige<br />
Voraussetzung dafür hat Sebastian Kahlbau<br />
geschaffen: Der Entwicklungsingenieur in<br />
Wolters Team hat in seiner Dissertation ein Kriterium<br />
erarbeitet, mit dem sich der Komfort<br />
beim Schalten objektiv bestimmen lässt. „Ideal<br />
sind ein minimaler Ruck und eine minimale<br />
Änderung des Rucks“, sagt Kahlbau. „Daneben<br />
spielt bei der Applikation aber auch die Schaltzeit<br />
eine wichtige Rolle, weil sie die Sportlichkeit<br />
des Fahrzeugs und damit auch den Wiedererkennungswert<br />
der Marke bestimmt.“<br />
Sowohl der Ruck und der Ruckverlauf als<br />
auch die Schaltzeiten lassen sich ermitteln, sodass<br />
ein Computer sie automatisch mit Zielwerten<br />
vergleichen kann. Im nächsten Schritt<br />
verändert dann ein Optimierungsalgorithmus<br />
die Bedatung so lange, bis das Fahrzeug den<br />
vom Hersteller gewünschten Kompromiss<br />
aus Komfort und Sportlichkeit aufweist. „Bei<br />
der Bedatung auf dem Getriebeprüfstand<br />
können wir über die Prüfstandsautomatisierung<br />
immer wieder automatisch die gleichen<br />
Schaltpunkte anfahren“, erklärt Kahlbau. „So<br />
können wir automatisiert und systematisch<br />
ohne Prototypen applizieren.“<br />
Der Prüfstand wirkt wie ein Zeitraffer<br />
Derzeit bereiten Kahlbau und seine Kollegen<br />
einen ersten Test auf dem Getriebeprüfstand<br />
von <strong>IAV</strong> in Chemnitz vor. Dabei geht es auch<br />
um die Frage, wie lange der neue Applikationsprozess<br />
dauert. „Nicht nur Prototypen<br />
sind kostbar – auch Prüfstände verursachen<br />
Kosten“, sagt Wolter. „Wir wollen darum untersuchen,<br />
ob die automatische Applikation am<br />
Prüfstand tatsächlich ökonomischer ist als die<br />
Bedatung auf der Straße.“ Die Chancen dafür<br />
stehen gut: Dank der Automatisierung lassen<br />
sich auf dem Prüfstand in der gleichen Zeit<br />
mehr Schaltpunkte anfahren als auf der Straße<br />
oder einem Testgelände. „Er wirkt wie ein<br />
Zeitraffer“, fasst Wolter zusammen. Er rechnet<br />
damit, dass das neue Verfahren bis Ende des<br />
Jahres in den ersten Serienprojekten zum Einsatz<br />
kommt – zunächst für Teile der Basisschaltung<br />
(zum Beispiel die Zughoch-, Zug -<br />
rück-, Schubhoch- und Schubrückschaltung).<br />
Dass die automatische Bedatung prinzipiell<br />
gute Ergebnisse liefert, haben die Getriebeexperten<br />
von <strong>IAV</strong> bereits in realen Fahrzeugen<br />
sowohl mit Doppelkupplungsgetriebe<br />
als auch mit Stufenautomaten nachgewiesen.<br />
„Wir haben dafür die Schaltpunkte auf der Straße<br />
angefahren und dem Algorithmus die Optimierung<br />
der Parameter überlassen“, so Kahlbau.<br />
„Das Resultat war äußerst vielversprechend:<br />
Der Computer lieferte eine bessere Bedatung<br />
als ein menschlicher Applikateur.“<br />
Trotzdem wird die Getriebeapplikation auch in<br />
Zukunft nicht ohne erfahrene Ingenieure auskommen:<br />
Am Ende der Entwicklung werden<br />
immer Menschen der Bedatung den letzten<br />
Schliff geben und für die Absicherung verantwortlich<br />
sein.<br />
Das Fernziel der Entwickler:<br />
die Bedatung am Computer<br />
In den Entwicklungsphasen davor dürften<br />
die Computer aber immer mehr Aufgaben<br />
übernehmen, denn mit der Applikation auf dem<br />
Prüfstand ist das Ende des Frontloadings<br />
noch lange nicht erreicht: Fernziel der Entwickler<br />
ist die Getriebebedatung mithilfe von<br />
Simulationen des Gesamtfahrzeugs – damit<br />
könnten sie nicht nur den Einsatz der kostbaren<br />
Prototypen minimieren, sondern auch<br />
Versuche auf dem Prüfstand vermeiden. „Wir<br />
haben diesen Ansatz bereits mit den Modellen<br />
von zwei realen Fahrzeugen getestet. Eines<br />
hatte ein Doppelkupplungsgetriebe, das<br />
andere einen Stufenautomaten“, berichtet<br />
Kahlbau. „Auch hier hat der Computer sehr<br />
gute Ergebnisse geliefert, die der Applikation<br />
im Fahrzeug in nichts nachstanden.“<br />
Kahlbau ist überzeugt, dass hier die Zukunft<br />
der Getriebeapplikation liegt und verweist<br />
auf erste Anwendungen. „Die Bedatung mithilfe<br />
von Simulationen wird derzeit für ein<br />
Projekt in Japan eingesetzt, das 2<strong>01</strong>5 in<br />
Serie gehen soll“, so der Getriebeexperte.<br />
„Wenn die Ergebnisse positiv ausfallen und<br />
weitere Untersuchungen zur Robustheit des<br />
Verfahrens ebenfalls nicht dagegen sprechen,<br />
wird die Applikation am Computer in Zukunft<br />
eine wichtige Rolle bei der Getriebeentwicklung<br />
spielen.“<br />
Kontakt:<br />
thiess-magnus.wolter@iav.de<br />
sebastian.kahlbau@iav.de
18 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Getriebe mit<br />
Menschenkenntnis<br />
Die dynamische Fahrertyperkennung passt sich an die Fahrweise des Menschen an –<br />
<strong>IAV</strong> nutzt dafür die modellbasierte Softwareentwicklung
<strong>automotion</strong> | Impulse 19<br />
Funktionen für Steuergeräte werden<br />
immer seltener von Hand programmiert<br />
– stattdessen hält die modellbasierte<br />
Softwareentwicklung verstärkt<br />
Einzug in die Fahrzeugentwicklung. Bei der<br />
Fehlersuche eröffnen sich dadurch völlig<br />
neue Möglichkeiten: Entwickler können die<br />
Funktionen dank Model-in-the-Loop-Simulationen<br />
frühzeitig am Schreibtisch testen<br />
und müssen nicht auf Prototypen warten.<br />
Das haben die <strong>IAV</strong>-Experten auch bei<br />
der Entwicklung einer dynamischen Fahrertyperkennung<br />
genutzt, die Teil der Getriebesoftware<br />
von <strong>IAV</strong> ist.<br />
Moderne Fahrzeuge von Premiumher stellern<br />
passen sich automatisch an den aktuellen<br />
Gemütszustand ihrer Besitzer an: Die dynamische<br />
Fahrertyperkennung beobachtet ihr<br />
Verhalten auf der Straße und stimmt das<br />
Schaltverhalten des Automatikgetriebes darauf<br />
ab. „Das Auto erkennt an der Stellung des<br />
Gaspedals zum Beispiel, ob der Fahrer eine<br />
Passstraße mit vielen Serpentinen eher<br />
sportlich oder eher defensiv angeht“, sagt Dr.<br />
Jörg Beilharz, Leiter der Abteilung für Getriebe<br />
und Hybridmanagement bei <strong>IAV</strong>. „Die<br />
Getriebesteuerung reagiert darauf, indem sie<br />
die Schaltpunkte verschiebt – bei eher sportlicher<br />
Fahrweise werden die Gänge beispielsweise<br />
weiter ausgefahren, und die<br />
Schaltung findet erst bei höheren Drehzahlen<br />
statt.“ So soll der Mensch hinter dem<br />
Lenkrad mehr Fahrspaß bei immer noch<br />
moderatem Verbrauch erleben.<br />
Die Programmierung von Hand erschwert<br />
die Funktionsvalidierung<br />
Wesentlich eleganter wäre es, wenn die<br />
Entwickler den Schwächen in der Software<br />
schon früher auf die Schliche kommen<br />
könnten. Genau dafür setzen die <strong>IAV</strong>-Experten<br />
verstärkt die modellbasierte Softwareentwicklung<br />
ein: Statt den Programmcode<br />
der Funktionen von Hand zu erstellen,<br />
beschreiben sie ihn als Modell in weitverbreiteten<br />
Entwicklungsumgebungen wie Simulink<br />
oder Targetlink. „Das Modell der<br />
Funktion kombinieren wir dann mit einem<br />
Modell des gesamten Antriebsstrangs, sodass<br />
wir alle Tests ganz ohne Prüfstände<br />
oder Prototypen am Schreibtisch durchführen<br />
können“, erklärt Andre Altmann,<br />
Fachreferent Getriebe-Applikation bei <strong>IAV</strong>.<br />
„Dank dieser Model-in-the-Loop-Simulation<br />
erleben wir später im Fahrzeug keine bösen<br />
Überraschungen mehr.“<br />
Das letzte Wort wird beim Test auf<br />
der Straße gesprochen<br />
Tests in realen Fahrzeugen werden trotz der<br />
modellbasierten Softwareentwicklung aber<br />
auch in Zukunft nicht überflüssig. „Nur auf der<br />
Straße spürt man, wie gut die Funktion in der<br />
Praxis arbeitet“, so Beilharz. „Das kann keine<br />
Simulation leisten, die uns Zeitverläufe physikalischer<br />
Größen liefert.“ So sind die <strong>IAV</strong>-Entwickler<br />
auch im Fall der dynamischen Fahrertyperkennung<br />
vorgegangen: Auf die Softwareentwicklung<br />
und den Test mithilfe des<br />
Modells folgte der Versuch im realen Fahrzeug.<br />
Die Fahrertyperkennung ist nur einer von<br />
vielen Bausteinen der Getriebesoftware von<br />
<strong>IAV</strong>. Sie übernimmt das komplette Management<br />
eines Sechsgang-Automatikgetriebes<br />
und läuft auf dem Rapid-Prototyping-Steuergerät<br />
„<strong>IAV</strong>con“. „Wir haben unsere gesamte<br />
Getriebesoftware modellbasiert entwickelt“,<br />
berichtet Mees. „Die Qualität der Ergebnisse<br />
können wir in einem Demonstrator<br />
testen.“ Mit diesem Fahrzeug kann das <strong>IAV</strong>-<br />
Team auch Grundsatzuntersuchungen für<br />
seine Kunden durchführen – lange bevor<br />
die ersten Prototypen für Funktionstests zur<br />
Verfügung stehen.<br />
Das Interesse an dem neuen<br />
Ansatz nimmt zu<br />
„Das Interesse an diesem innovativen Ansatz<br />
steigt: Auch bei unseren Kunden setzt sich<br />
die modellbasierte Softwareentwicklung<br />
zunehmend durch“, hat Beilharz beobachtet.<br />
„Da unsere eigene Getriebesoftware auf<br />
diese Weise entstanden ist, verfügen wir inzwischen<br />
über viele Erfahrungen auf diesem<br />
Gebiet und können darum alle Funktionen<br />
im Getriebe modellbasiert entwickeln.“<br />
Kontakt:<br />
joerg.beilharz@iav.de<br />
andre.mees@iav.de<br />
In der Premiumklasse ist die Fahrertyperkennung<br />
bereits Stand der Technik und die<br />
entsprechende Funktion ist auf den Getriebe-Steuergeräten<br />
hinterlegt. Bisher wurde<br />
sie während der Entwicklung meist ganz<br />
konventionell in C programmiert, aufs Steuergerät<br />
übertragen und dort getestet. Diese<br />
klassische Vorgehensweise hat aber einen<br />
großen Nachteil: „Wir haben Fehler in der<br />
Funktion bisher erst nach der Integration in<br />
die Gesamtsoftware gefunden“, berichtet<br />
Andre Mees, Funktionsentwickler in der<br />
Abteilung für Getriebe und Hybridmanagement.<br />
„Dafür haben wir Testfahrten in Prototypen<br />
oder Hardware-in-the-Loop-Versuche<br />
genutzt.“<br />
Beispielhafte Gewichtsfunktion abhängig von Fahrpedalwert und -dynamik
20 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
„Ohne geht’s nicht“<br />
<strong>IAV</strong> verstärkt die Aktivitäten im Bereich Fahrdynamikregelsysteme<br />
Regelsysteme für die Fahrdynamik<br />
werden immer wichtiger – allerdings<br />
lassen sich optimale Lösungen nur<br />
durch effizientes Teamwork erzielen. Bei <strong>IAV</strong><br />
ist dafür der Fachbereich Vehicle Dynamics<br />
Chassis (VDC) zuständig, der von der <strong>IAV</strong>-<br />
Tochter Team Rosberg Engineering (TRE)<br />
unterstützt wird. Simon Heine (Senior Projektleiter<br />
im Bereich Chassis), Sven Schmidt<br />
(Teamleiter Bremssysteme) und Remko<br />
Koehne (Teamleiter Testing und Homologation<br />
bei TRE) erklären im Interview, wie <strong>IAV</strong> Regelsysteme<br />
für die Fahrdynamik entwickelt.<br />
Warum sind Fahrdynamikregelsysteme<br />
heute so wichtig?<br />
Koehne: Weil sie die fundamentale Verantwortung<br />
für die Insassen übernehmen. Das<br />
geht weit über einfache Bremsvorgänge hinaus,<br />
wie wir täglich bei den immer umfassenderen<br />
Homologationsversuchen sehen<br />
können. Jedes Land hat Abnahmekriterien für<br />
die fahrdynamische Stabilität eines Fahrzeugs.<br />
Wir prüfen die Konformität der Fahrzeuge<br />
nach diesen Kriterien. Gerade der Trend<br />
zu günstigen Kleinwagen, SUVs und Vans mit<br />
hohem Schwerpunkt erfordert Systeme, die<br />
aktiv ein Fahrzeug stabilisieren – bei unseren<br />
Tests können wir regelmäßig beobachten,<br />
was ohne ein solches System passieren<br />
würde.<br />
Was würde denn passieren?<br />
Koehne: Ohne ESP sind diese Fahrzeuge in<br />
dynamischen Situationen schwer kontrollierbar,<br />
da sie stark unter- oder übersteuern und<br />
sich schnell überschlagen. Für die Homologation<br />
wird daher gemessen, wie stark die Räder<br />
abheben und ob trotz starker Stabilisierungseingriffe<br />
die Lenkbarkeit erhalten bleibt.<br />
Heine: Einige Fahrzeugtypen haben aufgrund<br />
ihres Fahrzeugkonzeptes einen sehr hohen<br />
Schwerpunkt und/oder einen sehr kurzen<br />
Radstand. Zusätzlich ermöglichen aktuelle<br />
Reifentechnologien hohe Querkräfte. Dies alles<br />
erhöht die Neigung für kritisches Fahrverhalten.<br />
Da reicht es bei einigen Fahrzeugen<br />
aus, mit zu hoher Geschwindigkeit eine Autobahnabfahrt<br />
zu durchfahren. Dann bremst<br />
das ESP das Fahrzeug herunter, um Probleme<br />
zu vermeiden.<br />
In welche Systeme greift die Regelung<br />
der Fahrdynamik ein?<br />
Schmidt: In einem modernen Fahrzeug ist das<br />
Fahrdynamikregelsystem integraler Bestandteil<br />
der Elektronikarchitektur. Es kommuniziert<br />
mit dem Motorsteuergerät, um Antriebsschlupf<br />
und Schleppmoment zu kontrollieren.<br />
Es meldet fahrdynamische Instabilität<br />
an elektronische Dämpfer und Stabilisationssysteme,<br />
die dann dämpfend agieren. Um<br />
die Agilität zu steigern, steuert es aktive Torque-Vectoring-Differenziale.<br />
Aber die Fahrdynamikregelung stellt sich auch<br />
selbst als Aktuator in den Dienst anderer<br />
Funktionen, wie zum Beispiel bei der automatischen<br />
Abstandsregelung ACC. Hier stellt<br />
das ESP das geforderte Bremsmoment. Dabei<br />
ist es bereits selbstverständlich geworden,<br />
dass die ABS- oder ESP-Bremshydraulik aufgrund<br />
der Bremskraftverteilung bei jeder<br />
Bremsung regelnd eingreift.<br />
Jedes Fahrzeugmodell bekommt seine<br />
eigene ESP-Applikation?<br />
Heine: Verschiedene Motor-Getriebe-Kombinationen<br />
und unterschiedliche Fahrzeugabmessungen<br />
bedingen Anpassungen der<br />
Applikationsparameter. Dadurch ergibt sich bereits<br />
eine große Variantenvielfalt. Und natürlich<br />
werden an die ESP-Abstimmung eines Porsches<br />
andere Anforderungen gestellt als an die<br />
eines Mercedes. Die ESP-Applikation ist Teil
21 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
<strong>automotion</strong> | Impulse 21<br />
Optimale Lösungen durch effizientes Teamwork:<br />
Simon Heine, Remko Köhne und Sven Schmidt (v. l.)<br />
der fahrdynamischen Marken-DNA eines<br />
Fahrzeugs und ermöglicht gerade bei leistungsstarken<br />
Fahrzeugen den Spagat zwischen<br />
Stabilität und Agilität.<br />
Wäre es nicht einfacher und schneller,<br />
dafür Simulationen einzusetzen?<br />
Koehne: Bei TRE nutzen wir bereits Gesamtfahrzeugsimulationen<br />
erfolgreich in unseren<br />
Rennsportprojekten. Auch für die Abstimmung<br />
des Fahrwerks und seiner Komponenten<br />
sind sie eine große Hilfe. Bei der Abstimmung<br />
von Fahrdynamikregelsystemen ergeben<br />
sich Einschränkungen, wenn die Modelle<br />
für komplexe Komponenten wie Reifen<br />
oder Regelsysteme nicht genau genug sind.<br />
Hier ist derzeit noch die subjektive Beurteilung<br />
auf Test- und Rennstrecken unverzichtbar.<br />
Schmidt: Simulation ist für unsere Serienprojekte<br />
essenziell: An Hardware-in-the-Loop-<br />
Prüfständen testen wir beispielsweise den Einsatz<br />
der Steuergeräte im Verbund und können<br />
so Diagnose und Rückfallebenen ausprobieren,<br />
bevor wir kostbare und kaum verfügbare<br />
Prototypen belegen.<br />
Warum ist Teamarbeit in diesem Gebiet<br />
so wichtig?<br />
Heine: Wir decken übergreifend den kompletten<br />
Entwicklungsprozess eines Fahrdynamikregelsystems<br />
ab. Das ist so komplex,<br />
dass dabei verschiedene Abteilungen zusammenarbeiten<br />
müssen: Die Integration verantwortet<br />
Sven Schmidt, das Thema Applikation<br />
vertrete ich, und Remko Koehne sorgt<br />
mit seinem Testing-Team abschließend dafür,<br />
dass unsere Arbeit auch von den Homologationsbehörden<br />
akzeptiert wird. Wir kommen<br />
also nur zusammen ins Ziel.<br />
<strong>IAV</strong> hat seine Prozesskette vervoll -<br />
ständigt, indem das Thema Applika tion<br />
Bremse neu hinzugekommen ist.<br />
Welchen Vorteil haben die Kunden<br />
davon?<br />
Heine: In der zunehmenden Vernetzung moderner<br />
Fahrwerksysteme liegt unsere Chance<br />
in der Systemkompetenz. Für das System<br />
Bremse sind dies die Schwerpunkte Aktuatorik,<br />
Funktionsentwicklung, Integration, Applikation<br />
und Homologation. Diese Themen<br />
übergreifend zu beherrschen, gibt dem Kunden<br />
das Vertrauen, dass wir auch bei vernetzten<br />
Problemen der richtige Ansprechpartner<br />
sind. Zudem können wir so Synergieeffekte<br />
realisieren und durch die Weiterbildung<br />
von Mitarbeitern innerhalb der kompletten<br />
Prozesskette heben wir unsere Kompetenz<br />
auf ein höheres Level.<br />
Schmidt: Außerdem wird wegen der zunehmenden<br />
Zahl von elektronischen Komponenten<br />
das fahrdynamische Verhalten von<br />
Fahrzeugen mehr und mehr mithilfe der elektronischen<br />
Applikation dieser Subkomponenten<br />
konfigurierbar – so werden sich künftig<br />
viele Modelle bei gleicher Hardware nur<br />
durch ihre spezifische Software unterscheiden.<br />
Das ist mit der Individualisierung von Mobiltelefonen<br />
vergleichbar, die dort durch die<br />
Apps stattfindet. Unsere Aufgabe ist es, unseren<br />
Kunden bei dieser Entwicklung kompetent<br />
zur Seite zu stehen. <strong>IAV</strong> hat die Kompetenz,<br />
von der Integration der Komponenten<br />
über die Applikation der Bremsen bis hin zum<br />
komplexen rechtlichen Homologationsprozess<br />
ein Komplettpaket anzubieten.<br />
Kontakt:<br />
simon.heine@iav.de<br />
sven.schmidt@iav.de<br />
r.koehne@trengineering.de
22 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Pioniere der Elektromobilität<br />
Seit mehr als 20 Jahren entwickelt <strong>IAV</strong> Batteriesysteme –<br />
Kompetenz von der Zelle bis zum Gesamtsystem<br />
In den vergangenen Jahren hat <strong>IAV</strong> seine<br />
Kapazitäten im Bereich der Batteriesysteme<br />
massiv ausgebaut. Heute<br />
können die Ingenieure auf hochmoderne<br />
Prüfstände für Zellen und Gesamtsysteme<br />
sowie ein eigenes Batteriemanagementsystem<br />
für die schnelle Entwicklung von Demonstratoren<br />
und Prototypen zurückgreifen.<br />
Bereits heute haben sie Zukunftsthemen<br />
wie neue Batterietechnologien im<br />
Blick.<br />
Im Jahr 1990 konnte noch niemand ahnen,<br />
welche Rolle die Elektromobilität zwei Jahrzehnte<br />
später einmal spielen sollte. Dennoch<br />
beschäftigten sich <strong>IAV</strong>-Ingenieure schon<br />
damals mit der neuen Antriebstechnologie:<br />
Für den Prototypen eines Elektrofahrzeuges<br />
bauten sie das erste eigene Batteriesystem,<br />
einen Blei-Gel-Akku. Neun Jahre<br />
später folgte das erste Projekt mit den heute<br />
aktuellen Lithium-Ionen-Batterien: Aus<br />
einzelnen Zellen bauten die Entwickler ein<br />
Gesamtsystem auf, das in Brennstoffzellenfahrzeugen,<br />
Elektroautos und Plug-in-<br />
Hybriden eingesetzt werden konnte. Das zugehörige<br />
Batteriemanagementsystem (BMS)<br />
kaufte <strong>IAV</strong> damals von einem Drittanbieter zu.<br />
Eigenes Batteriemanagementsystem<br />
seit 2006<br />
Seit 2006 ist das nicht mehr nötig – denn<br />
seitdem verfügt <strong>IAV</strong> über ein selbst entwickeltes<br />
BMS, das inzwischen in der dritten<br />
Generation vorliegt und ständig weiterentwickelt<br />
wird. „Mit unserem Batteriemanagementsystem<br />
haben wir schon mehr als<br />
100 Batteriesysteme aufgebaut“, berichtet<br />
Karsten Müller, Fachbereichsleiter E-Traktionssysteme<br />
bei <strong>IAV</strong>. „Es ist speziell für den<br />
schnellen Aufbau von Prototypen gedacht<br />
und lässt sich in kürzester Zeit in ein Fahrzeug<br />
integrieren – beispielsweise für den<br />
Test von Zellen oder die Erprobung eines gesamten<br />
Systems.“<br />
Im BMS steckt der ganze Erfahrungsschatz<br />
der Batteriespezialisten von <strong>IAV</strong>: Mit seiner<br />
Hilfe lassen sich aus beliebigen Zellen Batteriesysteme<br />
für Fahrzeuge aller Art aufbauen,<br />
wobei die integrierte CAN-Bus-<br />
Schnittstelle für eine einfache Anbindung an<br />
das Gesamtsystem sorgt. „Unser BMS wird<br />
zum Beispiel in Showcars und Erprobungsträgern<br />
von <strong>IAV</strong>-Kunden eingesetzt“, sagt<br />
Andreas Groß, Senior Projektleiter Hochvolt-<br />
Batteriesysteme bei <strong>IAV</strong>. Außerdem sind<br />
das Know-how und die Toolkette eines eigenen<br />
BMS die Basis für die Funktionsentwicklung.<br />
Hier arbeitet <strong>IAV</strong> in Serienprojekten<br />
an der Entwicklung von Funktions -<br />
modulen.<br />
Moderne Prüfstände für Zellen<br />
und Gesamtsysteme<br />
Für Eigenentwicklungen und Kundenprojekte<br />
nutzen die Elektrospezialisten von <strong>IAV</strong> neben<br />
dem BMS auch moderne Prüfstände für Zellen<br />
und Gesamtsysteme. „Auf ihnen können wir<br />
beispielsweise ein Benchmarking der Zellen<br />
durchführen und zudem genaue Informationen<br />
über ihr Innenleben gewinnen – das ist die<br />
Grundlage, um unser BMS optimal für den jeweiligen<br />
Zelltyp zu bedaten“, erklärt Müller. Am<br />
Ende eines Projektes nehmen die Ingenieure<br />
dann auf dem Batterieprüfstand die Funktion<br />
des Gesamtsystems genau unter die Lupe.<br />
Von der Zelle bis zum Gesamtsystem: So<br />
lässt sich das breite Spektrum der <strong>IAV</strong>-Aktivitäten<br />
im Bereich der Batteriesysteme zusammenfassen.<br />
Dabei haben die Entwickler<br />
nicht nur den Bau von Prototypen im Blick,
<strong>automotion</strong> | Impulse 23<br />
Was tut sich im Inneren einer Batterie?<br />
Mit dem Zellprüfstand können die <strong>IAV</strong>-Experten<br />
die Zellspannungen und die Innenwiderstände<br />
messen und überwachen.<br />
sondern sehen sich auch für Serienprojekte<br />
bestens gewappnet. „Wir können unseren<br />
Kunden alles anbieten: Die Entwicklung von<br />
Demonstratoren, den Bau von Prototypen<br />
oder ein serienreifes Produkt“, sagt Groß.<br />
„Dafür gibt es bei uns für die verschiedenen<br />
Anwendungen festgelegte Entwicklungsabläufe.<br />
So kann zum Beispiel die Batteriekühlung<br />
für Demonstratoren nach Expertise ausgelegt<br />
werden, während Komponenten mit<br />
Straßenfreigabe umfangreiche Tests und Simulationen<br />
durchlaufen.“<br />
Bei allen Projekten haben die Ingenieure nicht<br />
nur die Lastenhefte ihrer Kunden, sondern<br />
auch die einschlägigen Normen aus dem Bereich<br />
der E-Mobilität im Blick. Hier zahlt sich<br />
besonders aus, dass <strong>IAV</strong> dank seiner jahrelangen<br />
Erfahrung für viele Probleme bereits<br />
Lösungen gefunden hat und aktiv an neuen<br />
Normen mitarbeitet. Das Wissen in Funktionsentwicklung<br />
und Batteriesystemauslegung<br />
nutzt <strong>IAV</strong> ebenfalls für die Serienapplikation<br />
von Batteriemanagementsystemen<br />
am Batterieprüfstand sowie im Fahrzeug zur<br />
Optimierung der Batterieperformance, der<br />
Reichweite und Überwachung der Batteriefunktionalität.<br />
Ein weiteres Plus sind die vielen Mitarbeiter,<br />
die spezielle Weiterbildungen absolviert haben:<br />
„Bei <strong>IAV</strong> sind alle Qualifikationen für den<br />
Umgang mit Batterien vorhanden“, so Müller.<br />
„Wir verfügen zum Beispiel über Ingenieure<br />
und Mechaniker, die an der offenen Batterie<br />
arbeiten können.“<br />
Leichtbau und intelligente Kühlung<br />
Wichtig ist aber auch die <strong>IAV</strong>-Kompetenz in<br />
scheinbar wenig verwandten Gebieten wie<br />
dem Leichtbau. Seit mehr als zwei Jahren beschäftigen<br />
sich die Entwickler mit Batteriegehäusen<br />
aus CFK und GFK, um das Gewicht<br />
der Fahrzeuge zu reduzieren und dadurch ihre<br />
Reichweite zu steigern. Ein weiteres wichtiges<br />
Thema ist die Kühlung des Energiespeichers:<br />
Für einen möglichst geringen Platzbedarf<br />
der Batterie müssen die Zellen so dicht wie<br />
möglich gepackt werden, ohne dass die Temperatur<br />
zu sehr steigt. „Durch eine enge Anordnung<br />
der Zellen in Kombination mit intelligenter<br />
Kühltechnik konnten wir in einem<br />
Projekt das Volumen der Batterie um 30 Prozent<br />
verringern“, berichtet Groß. „Das Gewicht<br />
sank um 20 Prozent, weil wir für das Gehäuse<br />
auf Leichtbau gesetzt haben.“ Trotzdem<br />
erfüllte die Lösung noch alle Anforderungen<br />
an die Crash-und die Hochvolt-Sicherheit.<br />
Künftige Batterien werden auf neuen Technologien<br />
beruhen – so könnten Lithium-Ionen-<br />
Akkus in einigen Jahren durch Energiespeicher<br />
auf der Basis von Lithium-Magnesium,<br />
Lithium-Schwefel oder Lithium-Luft abgelöst<br />
werden. Sie bieten zwar eine höhere Kapazität,<br />
stellen die Entwickler aber vor neue<br />
Herausforderungen: Statt der heute üblichen<br />
3,6 Volt müssen die Ingenieure in Zukunft mit<br />
anderen Zellspannungen umgehen und die<br />
Auswirkungen auf das Gesamtsystem beachten.<br />
„Wir beschäftigen uns schon heute mit<br />
solchen Entwicklungen und beraten unsere<br />
Kunden sowie die Hersteller von Zellen“, er -<br />
klärt Müller. „Wir sind aber auch auf andere<br />
Neuerungen vorbereitet – etwa auf Twin-<br />
Batterie-Konzepte, bei denen man Zellen mit<br />
hoher Leistung und Zellen mit hoher Kapazität<br />
kombiniert.“<br />
Kontakt:<br />
andreas.gross@iav.de<br />
karsten.mueller@iav.de<br />
ralf.wascheck@iav.de
24 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Antriebe auf dem Prüfstand<br />
Hochmodernes <strong>IAV</strong>-Prüfzentrum in Chemnitz für elektromechanische Antriebe
<strong>automotion</strong> | Impulse 25<br />
Getriebeprüfstand
26 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Batterieprüfstand<br />
Das <strong>IAV</strong>-Prüfzentrum in Chemnitz verfügt<br />
über hochmoderne Prüfstände<br />
für Getriebe, Batterien und elektrische<br />
Antriebe. Dort können die <strong>IAV</strong>-Ingenieure<br />
fast alle Antriebskonzepte untersuchen, die<br />
heute auf dem Markt eine Rolle spielen –<br />
konventionelle Verbrennungsmotoren ebenso<br />
wie Hybrid- und E-Fahrzeuge. Mithilfe der<br />
Prüfstände entstehen extrem effiziente Getriebe<br />
für Verbrennungsmotoren sowie neue<br />
und serientaugliche Produkte mit den alternativen<br />
Antrieben der Zukunft. So trägt das<br />
Prüfzentrum zu einer nachhaltigen Mobilität<br />
und sinkenden CO 2 -Emissionen bei.<br />
Getriebeprüfstand für manuelle<br />
und automatische Getriebe<br />
Er gehört zu den modernsten seiner Art: der<br />
neue Getriebeprüfstand von <strong>IAV</strong>. Seit Mitte<br />
2<strong>01</strong>2 wird er im Prüfzentrum Chemnitz für<br />
Funktions- und Dauererprobungen von manuellen<br />
und automatischen Getrieben eingesetzt.<br />
Mit ihm können die <strong>IAV</strong>-Experten<br />
rund 90 Prozent aller Getriebe für Verbrennungsmotoren<br />
abdecken. Zudem eignet er<br />
sich auch für Projekte, bei denen ein Hybridoder<br />
Elektroantrieb zum Einsatz kommt. Die<br />
hochdynamischen Bremsen des Prüfstands<br />
lassen sich einzeln ansteuern und garantieren<br />
so sehr realistische Ergebnisse.<br />
Die Spezifikationen im Überblick:<br />
Antrieb<br />
Leistung<br />
370 kW<br />
Moment<br />
650 Nm<br />
Drehzahl 10.000 min -1<br />
(über Zusatzgetriebe 20.000 min -1 )<br />
Trägheitsmoment<br />
0,11 kgm²<br />
Dynamik Δn 46.000 min -1/s<br />
Abtrieb (2 x)<br />
Leistung<br />
290 kW<br />
Moment<br />
4.200 Nm<br />
Drehzahl 3.000 min -1<br />
Trägheitsmoment<br />
4,7 kgm²<br />
Dynamik<br />
Δn 10.000 min -1/s<br />
Allgemein<br />
• Funktions- und Dauererprobungen für alle<br />
Getriebebauarten (manuell, Automatik,<br />
stufenlos, Doppelkupplung)<br />
• 250-kW-Batteriesimulator<br />
• Adaption zu Hochdrehzahlanwendung für<br />
rein elektrische Antriebe<br />
• Front-Queraufbau durch schmale Antriebsmaschine<br />
• Alle einachsigen Antriebe aufbaubar<br />
(Front/Heck)<br />
• Nachfahren gemessener Lastkollektive<br />
inklusive Online-Klassierung<br />
• Einbindung von auf MATLABTM Simulink TM<br />
basierenden Echtzeit-Applikationen<br />
Kontakt:<br />
reiner.grossmann@iav.de
<strong>automotion</strong> | Impulse 27<br />
Prüfstand E-Traktion: untersucht<br />
komplexe Systeme im Detail<br />
Blick ins Innere der Batterie:<br />
Batterie- und Zellprüfstand<br />
Beim Test von Hybrid- und Elektrofahrzeugen<br />
steht die Performance eines komplexen Systems<br />
aus vielen Komponenten im Mittelpunkt:<br />
Batterie, Leistungselektronik und E-Motor<br />
müssen optimal und sicher zusammenarbeiten.<br />
Genau das lässt sich auf den neuen<br />
Prüfständen für E-Traktion im Detail untersuchen<br />
– dort zeigt sich zum Beispiel, ob<br />
die Energieflüsse richtig gesteuert werden, ob<br />
die Diagnosen korrekt arbeiten und ob die<br />
funktionale Sicherheit immer gewährleistet ist.<br />
Die beiden Prüfstände in Chemnitz sind so<br />
ausgelegt, dass sie etwa 90 Prozent des<br />
Marktes für E-Fahrzeuge abdecken.<br />
• Vibrationsmessung zur Prüflingsüberwachung<br />
Prüfstands-Schnittstellen<br />
• 6 x CAN<br />
• Flexray vorbereitet<br />
• ASAM-MCD3 und INCA-MCE400<br />
Elektromaschinen-Prüfstand<br />
Antriebssystem<br />
Max. Dauerleistung<br />
Max. Drehmoment<br />
Max. Drehzahl<br />
28 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
Sauberer Strom überall<br />
Innovation im Bereich der dezentralen Energieversorgung:<br />
der Energiecontainer von <strong>IAV</strong><br />
Eine Spitzenleistung von 12 kWp, sauberer<br />
Strom, modular aufgebaut, flexibel<br />
einsetzbar – das sind einige Eckdaten<br />
der neuesten <strong>IAV</strong>-Innovation. Die Rede<br />
ist vom Energiecontainer. Dieser kann im entlegensten<br />
Winkel der Welt aus Sonnenlicht und<br />
Windkraft Strom erzeugen.<br />
Das System besteht aus einem genormten<br />
20-Fuß-Seefrachtcontainer, in dem die Akkumulatoren<br />
und die Steuerung verbaut<br />
sind, sowie mehreren Solarpanels und einer<br />
Kleinwindkraftanlage. Der Clou dabei: Alles<br />
kann demontiert, nach CTU-Packrichtlinien<br />
in dem Container verstaut und so als nur ein<br />
Teil in die ganze Welt verschifft werden. Zum<br />
Aufbau reichen drei Personen. Ein Fundament<br />
muss nicht gegossen werden – der Untergrund<br />
muss lediglich plan sein. Somit ist das<br />
System äußerst flexibel einsetzbar.<br />
Fertig aufgestellt und ausgerichtet erreicht<br />
der Energiecontainer eine Spitzenleistung<br />
von 12 kWp; dabei leisten die Solarpanels<br />
4,3 kWp. Die Kleinwindkraftanlage erzeugt bis<br />
zu 5,5 kW bei einer derzeitigen Nabenhöhe<br />
von 23 Metern. Über Wechselrichter wird die<br />
gewonnene Energie gleichgerichtet und in<br />
Akkumulatoren mit einer Kapazität von<br />
135 kW/h zwischengespeichert. Je nach<br />
Bedarf können auch mehrere Solarpanels verbaut,<br />
weitere Kleinwindkraftanlagen, ein Dieselgenerator<br />
oder ein Blockheizkraftwerk<br />
(BHKW) angeschlossen werden. Durch das<br />
modulare Konzept stehen zwölf verschiedene<br />
Leistungsvarianten zur Verfügung.<br />
Sauberer Strom, überall verfügbar<br />
Die Hauptidee ist: sauberen Strom an Orten<br />
zu produzieren, die nicht am Netz angeschlossen<br />
sind und mitunter auch nie angeschlossen<br />
werden. Die Einsatzzwecke des<br />
Energiecontainers sind dabei vielseitig. Ob als<br />
Stromquelle in der Landwirtschaft, als Grundversorgung<br />
in Entwicklungsländern oder<br />
auch als mittelfristige Katastrophenhilfe – der<br />
Energiecontainer ist ein wahrer Allrounder.<br />
Ganz nebenbei ist das System auch noch ein<br />
Internet-Hotspot. Da der Energiecontainer<br />
über eine Fernwartungsverbindung via Satellit<br />
oder GSM-Modul<br />
verfügt, kann ein Internetanschluss<br />
über WLAN<br />
bereitgestellt werden.<br />
Hinzu kommt, dass über<br />
die Solarpanels die<br />
Sonneneinstrahlung<br />
und über Windmesser<br />
an der Kleinwindkraftanlage<br />
die Windstärke ermittelt<br />
wird. Das System<br />
funktioniert somit zusätzlich<br />
als Wetterstation.<br />
Aufgrund seines umfangreichen<br />
Leistungsspektrums<br />
ist der Energiecontainer<br />
gefragt. Die<br />
ersten NGOs (Nicht-Regierungs-Organisationen)<br />
haben schon Kontakt<br />
mit <strong>IAV</strong> aufgenommen.<br />
Man kann den Energiecontainer<br />
natürlich auch<br />
in Deutschland einsetzen.<br />
Etwa zur Netzstabi-
<strong>automotion</strong> | Impulse 29<br />
<strong>IAV</strong>-Energiecontainer<br />
Systemdaten:<br />
• 20-Fuß-Seefrachtcontainer<br />
• Leistung Inselnetz-Wechselrichter<br />
10 kW<br />
• Gesamtleistung 12 kWp<br />
lisierung oder als Ladestation für Elektromobilität.<br />
„<strong>IAV</strong> ist diesbezüglich bereits mit lokalen<br />
Energieversorgern sowie OEMs aus der<br />
Automobilindustrie in Gesprächen“, so <strong>IAV</strong>-<br />
Geschäftsführer Kurt Blumenröder.<br />
Ein Energiecontainer bietet die<br />
Basis für eine erste Infrastruktur<br />
Im einfachen Inselbetrieb („Off-Grid“), also<br />
dem Betrieb ohne Netzanschluss, wird die<br />
gewonnene Energie zwischengespeichert<br />
oder direkt an den Verbraucher abgegeben.<br />
Das geschieht auch im netzparallelen<br />
Betrieb („On-Grid“) – hier kann der Strom wegen<br />
des Netzanschlusses auch wieder eingespeist<br />
werden. Des Weiteren ist ein Verbund<br />
mehrerer Energiecontainer möglich<br />
(„Smart-Grid“). Bis zu 30 Energiecontainer<br />
sind parallel zusammenschaltbar. Dadurch ergeben<br />
sich bisher kaum denkbare Möglichkeiten:<br />
Mit bis zu 360 kW im Verbund kann<br />
zum Beispiel in Entwicklungsländern ein eigenes<br />
Stromnetz aufgebaut werden. Allein<br />
schon mit einem Energiecontainer kann eine<br />
erste Infrastruktur geschaffen werden.<br />
Zurzeit sammelt <strong>IAV</strong> am Standort Gifhorn mit<br />
einem Prototypen Erfahrungen. Demnächst<br />
kommt ein zweiter Testcontainer mit einer innovativen<br />
Batterietechnik hinzu. Mit diesen<br />
beiden Energiecontainern wird das Thema<br />
Smart-Grid weiter erforscht. Weitere Erprobungen<br />
sind in diesem Jahr auch im Ausland<br />
vorgesehen: In Brasilien und Russland soll<br />
das System unter extremen klimatischen<br />
Bedingungen erprobt werden.<br />
Produziert, vertrieben und vermarktet soll der<br />
Energiecontainer von einer externen Firma<br />
werden. Das Entwicklungs-Know-how kommt<br />
jedoch von <strong>IAV</strong>. „Mittlerweile nutzen wir unser<br />
enormes Spezialwissen, das wir im Automotive-Engineering<br />
haben, auch für<br />
den Non-Automotive-Bereich. <strong>IAV</strong> hat als<br />
einziger Entwickler von Energiecontainern<br />
die Kompetenz für das Gesamtsystem“,<br />
erklärt Blumenröder.<br />
Auch sonst forscht <strong>IAV</strong> an weiteren Innovationen<br />
im Bereich der dezentralen Energieversorgung:<br />
Die Kleinwindkraftanlage ist<br />
derzeit noch ein Zukaufsteil. Die Eigenentwicklung<br />
einer robusten und wirkungsgradoptimierten<br />
Kleinwindkraftanlage<br />
ist jedoch schon geplant. Auch bei<br />
der Steuerungs- und Regelungstechnik<br />
von Energieanlagen will <strong>IAV</strong><br />
in Zukunft tätig sein. Die Kompetenz<br />
zum Thema dezentrale Energieversorgung<br />
zeigt <strong>IAV</strong> in diesem Jahr<br />
auch der breiten Masse – mit einem<br />
Stand auf der Hannover Messe.<br />
Kontakt:<br />
robert.frase@iav.de<br />
nils.falke@iav.de<br />
Fotovoltaischer Generator:<br />
• Polykristallines Silizium<br />
• 230 V Wechselrichter<br />
• 4,3 kWp<br />
• 29,7 m² Moduloberfläche<br />
Kleinwindkraftanlage:<br />
• Luvläufer<br />
• 3-Blatt-Rotor, horizontale Achse<br />
• 5,5 kW<br />
• 5,1 m Rotordurchmesser<br />
• 23,4 m Nabenhöhe<br />
• Mehrfachinstallationen möglich<br />
Batteriespeicher:<br />
• 48V-OPzS-Bleibatterie<br />
• Langlebige Industriezellen<br />
• 135 kWh Nennkapazität
30 Impulse | <strong>automotion</strong><br />
„Die Fragen für die Grundlagenforschung<br />
gehen uns nicht aus“<br />
Aufladesysteme sind einer der Schlüssel für die effizienten und<br />
sauberen Motoren der Zukunft<br />
Marc Sens (<strong>IAV</strong>) und Prof. Dr. Roland Baar (TU Berlin)<br />
Wie sehen die Aufladesysteme<br />
der Zukunft aus und woran arbeiten<br />
Forschung und Industrie<br />
derzeit? Darüber sprechen Prof. Dr. Roland<br />
Baar vom Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen<br />
der TU Berlin und Marc Sens,<br />
Abteilungsleiter Vorentwicklung Thermodynamik/Aufladung<br />
bei <strong>IAV</strong>, im <strong>automotion</strong>-<br />
Interview.<br />
Sie beschäftigen sich beide intensiv mit<br />
der Aufladung. Warum ist das Thema heute<br />
so wichtig?<br />
Sens: Weil die Aufladung einer der Schlüssel<br />
für die Motoren der Zukunft ist. Nur mithilfe moderner<br />
Aufladesysteme können sie die künftigen<br />
CO 2 - und Emissionsziele überhaupt erreichen.<br />
Diese gelten für beide Verbrennungskonzepte,<br />
Otto und Diesel. Die Dieselmotoren<br />
haben den Anfang gemacht, jetzt<br />
spielt die Aufladung auch für Ottomotoren eine<br />
zunehmend wichtige Rolle. Allerdings ergeben<br />
sich bei den Ottomotoren Herausforderungen,<br />
welche es erschweren, das volle Potenzial zu<br />
erzielen, zum Beispiel durch die Klopfempfindlichkeit<br />
des Kraftstoffs.<br />
Baar: Hinzu kommt, dass gerade der Ottomotor<br />
hohe Anforderungen an die Regelung<br />
stellt, weil die Fahrer das Turboloch bei niedrigen<br />
Drehzahlen nicht akzeptieren. Eine weitere<br />
Herausforderung beim Ottomotor sind die<br />
im Vergleich zum Diesel um etwa 200 Kelvin<br />
höheren Abgastemperaturen, die den Turbolader<br />
stärker belasten. Und wir dürfen noch etwas<br />
nicht vergessen: Der Turbolader ist ja nicht<br />
nur dafür zuständig, den Ladedruck zu erhöhen<br />
– er spielt auch bei der Emissionsminderung<br />
und beim Thermomanagement eine<br />
zentrale Rolle. Das gilt insbesondere auch
<strong>automotion</strong> | | Impulse 31<br />
für Dieselmotoren, bei denen trotz langer Serienerfahrung<br />
noch viele Innovationen notwendig<br />
sind.<br />
An welchen Themen wird gerade besonders<br />
intensiv gearbeitet?<br />
Baar: Obwohl der Turbolader schon seit über<br />
100 Jahren bekannt ist, müssen wir ihn noch<br />
deutlich weiterentwickeln. Dabei stehen die Regelung,<br />
das Ansprechverhalten und die Haltbarkeit<br />
im Fokus. Weiterhin spielen auch neue<br />
leichte Werkstoffe wie Titanaluminide für die<br />
Turbine eine wichtige Rolle. Eine weitere Steigerung<br />
der Effizienz versprechen neue Lagerungen<br />
– etwa Wälzlager statt der heute üblichen<br />
Gleitlager. Übrigens ein gutes Beispiel:<br />
Wälzlager sind ja nun in der Technik wirklich<br />
nicht neu, aber in der Anwendung bei Turboladern<br />
sind viele Fragen völlig ungeklärt.<br />
Sens: Für die Serienentwicklung wünschen wir<br />
uns Turbolader mit einer möglichst großen<br />
Durchsatzspreizung: Sie sollen ein gutes Ansprechverhalten<br />
im niedrigen Drehzahlbereich<br />
mit einem hohen Luftmassenstrom im<br />
hohen Drehzahlbereich verbinden. Hierzu hat<br />
<strong>IAV</strong> im Bereich der Vorentwicklung einen Vorleitapparat<br />
für Radialverdichter entwickelt,<br />
welcher eine deutliche Verbreiterung des<br />
Kennfelds ermöglicht. Wir nennen das System<br />
„Variable Trim Compressor“ (VTC). Mit dieser<br />
vergrößerten Durchsatzspreizung können<br />
dann weitere verbrauchs- oder emissionsrelevante<br />
Maßnahmen, wie zum Beispiel die<br />
Abgasrückführung oder angepasste Ventilsteuerstrategien,<br />
umgesetzt werden. Außerdem<br />
arbeiten wir daran, die Wärmeverluste im<br />
Abgassystem, verstärkt durch die thermische<br />
Masse der Turboladerturbine, durch intelligente<br />
Aufladesystemkonzepte, wie beispielsweise<br />
mehrstufige oder parallele Konzepte,<br />
oder Regelungsstrategien zu verringern.<br />
Dies ist unbedingt erforderlich, da sonst die<br />
notwendigen Konvertierungsraten des Abgasnachbehandlungssystems<br />
nicht erreicht<br />
werden können – was wir wegen der strengen<br />
gesetzlichen Normen aber unbedingt erreichen<br />
müssen.<br />
Baar: Für die Forschung ist neben der Technologie<br />
auch die Entwicklung von Methoden<br />
bedeutend. So ist es auch wichtig, dass wir alle<br />
Teile des Verbrennungsmotors und ihr Zusammenspiel<br />
besser modellieren können.<br />
Einzelne Komponenten sind bereits gut verstanden,<br />
aber das Gesamtsystem aus Verbrennungsmotor<br />
und Aufladung lässt sich<br />
heute noch nicht mit ausreichender Genauigkeit<br />
simulieren. Die bestehenden empirischen<br />
Modelle müssen besser abgestimmt<br />
werden, was die Forschung noch viele Jahre<br />
beschäftigen wird.<br />
Wie arbeiten <strong>IAV</strong> und die TU Berlin im<br />
Bereich der Aufladung zusammen?<br />
Sens: Neben gemeinsamen Aktivitäten im<br />
Rahmen von direkten Projekten oder Abschlussarbeiten<br />
arbeiten wir auch in der öffentlichen<br />
Forschung zusammen. <strong>IAV</strong> bringt<br />
vielfältig Themen in die FVV ein, die von Interesse<br />
für die gesamte Automobilindustrie<br />
sind. Derzeit bearbeitet beispielsweise die<br />
TU Berlin für die FVV das Projekt „Pulsierende<br />
Turbinenbeaufschlagung“, dessen Ziel es<br />
ist, zu ermitteln, welchen Einfluss der Ladungswechsel<br />
auf den Turbolader hat. Heute<br />
werden die Turboladerkennfelder auf dem<br />
Prüfstand bei konstantem Druck, konstanter<br />
Temperatur und konstanter Strömungsgeschwindigkeit<br />
gemessen, was nicht die Realität<br />
darstellt. In diesem Projekt erarbeitet die<br />
TU Berlin das Turbinenverhalten bei pulsierender<br />
Anströmung mit allen daraus resultierenden<br />
Einflüssen. Geführt wird das Projekt<br />
durch einen vom FVV-Arbeitskreis gewählten<br />
Obmann, in diesem Fall ist das ein <strong>IAV</strong>-Ingenieur.<br />
Baar: Die Zusammenarbeit von Industrie und<br />
Hochschule ist in unserer Branche komplex<br />
und daher idealerweise verzahnt. Wir profitieren<br />
voneinander. Einerseits sind viele meiner<br />
Studenten als Praktikanten, Diplomanden<br />
oder Doktoranden bei <strong>IAV</strong> beschäftigt. Außerdem<br />
unterstützen uns die <strong>IAV</strong>-Kollegen<br />
auch bei der Lehre: Sie halten im Rahmen meiner<br />
Vorlesungen immer wieder Vorträge über<br />
aktuelle Themen – so lernen die Studenten die<br />
Entwicklungen in der Industrie frühzeitig kennen.<br />
Andererseits ist der Zugang zu wissenschaftlich<br />
orientierten Hochschulen für <strong>IAV</strong><br />
nützlich, natürlich kann <strong>IAV</strong> auch Kontakte zu<br />
potenziellen neuen Mitarbeitern knüpfen.<br />
Auch bei der internationalen Tagung<br />
„Motorische Prozesse“ im Juni wird die<br />
Aufladung eine wichtige Rolle spielen ...<br />
Sens: Ja, denn neben der Verbrennung ist einer<br />
der Schwerpunkte der Veranstaltung der<br />
Ladungswechsel, den die Aufladung ja entscheidend<br />
beeinflusst. In diesem Zusammenhang<br />
wollen wir auf der Tagung vor allem<br />
über neue Verfahrensansätze sowie Erkenntnisse<br />
auf den Gebieten Simulation und Modellierung<br />
sprechen.<br />
Baar: Das Programm wird vielfältig, es sind derzeit<br />
insgesamt 25 Vorträge geplant. Am Ende<br />
wird die Tagung einen Beitrag leiten, die Technologie<br />
aufgeladener Verbrennungsmotoren<br />
weiter für eine erfolgreiche Zukunft voranzutreiben.<br />
Wird die Aufladung auch noch in 20 Jahren<br />
ein Thema sein?<br />
Sens: Ganz bestimmt. Einerseits wird das<br />
Downsizing weitere Potenziale erschließen –<br />
bis es an Grenzen stößt. Da diese aber noch<br />
nicht erreicht sind, wird die Aufladung in immer<br />
komplexeren Systemen eine dominierende<br />
Rolle behalten und diese sogar ausbauen. Andererseits<br />
lassen sich viele vielversprechende<br />
Verbrauchskonzepte nur mit einer Dichteerhöhung<br />
der Frischluft darstellen, wie zum<br />
Beispiel der Magerbetrieb, die extensive Ausweitung<br />
der Abgasrückführung oder die Nutzung<br />
von Steuerzeitenstrategien wie beispielsweise<br />
der Miller- und Atkinson-Zyklus.<br />
Schließlich wird die Aufladung im Zuge der weiteren<br />
Elektrifizierung in Form von elektrischen<br />
Verdichtern oder elektrisch unterstützten Turboladern<br />
noch mehr Anwendung finden.<br />
Baar: Betrachten wir einmal das Beispiel von<br />
Zweizylindermotoren: Sie wären eine tolle Lösung,<br />
weil sie viel weniger Reibung als Vierzylinder<br />
haben. Für sie brauchen wir aber<br />
neue, kleinere Turbolader, die unter ganz eigenen<br />
gasdynamischen Betriebsbedingungen<br />
laufen. Spannend sind auch Konzepte wie<br />
der I2+2-Motor von <strong>IAV</strong>, der entweder im<br />
Zwei- oder Vierzylinderbetrieb arbeiten kann<br />
und für den wir wiederum ein anderes Aufladesystem<br />
benötigen. Die Fragen für die Grundlagenforschung<br />
werden uns in den kommenden<br />
Jahrzehnten also nicht ausgehen – zumal<br />
der Verbrennungsmotor auch in 100 Jahren<br />
noch das dominierende Antriebskonzept sein<br />
wird.<br />
Vielen Dank für das Gespräch!
32 Trends | <strong>automotion</strong><br />
2020 neu gedacht<br />
China könnte zum ersten Massenmarkt für E-Autos werden<br />
Gleichzeitig gibt es in diesen Millionenstädten<br />
eine schnell wachsende Bevölkerungsschicht,<br />
die den Wunsch nach individueller Mobilität<br />
hat und über ein ausreichendes Einkommen<br />
für den Kauf von Rollern und einfachen Autos<br />
verfügt. „Günstige Elektrofahrzeuge für den urbanen<br />
Verkehr haben in China darum eine gute<br />
Chance“, glaubt Markus Zahn, Senior Consultant<br />
bei C4D. „Noch gibt es aber keine attraktiven<br />
Produkte zu einem guten Preis-<br />
Leistungs-Verhältnis.“<br />
Allianz für innovative neue<br />
Fahrzeuge<br />
Die Erwartungen an Elektrofahrzeuge<br />
haben sich nicht erfüllt: Die<br />
Verkaufszahlen stagnieren und<br />
das Ziel von einer Million E-Autos bis 2020<br />
scheint nicht erreichbar. Die Berater von<br />
Consulting4Drive plädieren darum für eine<br />
Refokussierung des bisherigen Ansatzes:<br />
Chinesische Hersteller sollten – unterstützt<br />
durch ihre westlichen Joint-Venture-<br />
Partner – zunächst auf den asiatischen<br />
Märkten Elektrofahrzeuge in den Ballungsgebieten<br />
etablieren, wo emissionsfreie<br />
Mobilität ein dringend benötigtes<br />
Wertversprechen ist.<br />
Im Moment sind nur wenige Kunden in Europa<br />
und den USA bereit, ein Elektrofahrzeug zu<br />
kaufen: Lediglich 5.000 Autos mit elektrischem<br />
Antrieb sind in Deutschland zugelassen,<br />
von denen die meisten zu Firmenflotten<br />
gehören oder als Vorführwagen unterwegs<br />
sind. Erfolge in bescheidenem Umfang können<br />
lediglich Hybridfahrzeuge verbuchen.<br />
So wurden 2<strong>01</strong>2 in den USA ca. 16.000<br />
Chevrolet Volt und ca. 34.000 Toyota Camry<br />
Hybrid neu zugelassen. In dieser schwierigen<br />
Situation hat der chinesische Markt das vielversprechendste<br />
Potenzial für reine Elektrofahrzeuge<br />
– davon würden auch die Märkte in<br />
Europa und den USA profitieren.<br />
In China sind bereits heute 60 Millionen Elektroroller<br />
auf den Straßen unterwegs und<br />
jedes Jahr werden 20 Millionen produziert.<br />
„Die Kunden stehen der neuen Technologie<br />
aufgeschlossen gegenüber“, sagt Sebastian<br />
Wruck, Consultant bei der <strong>IAV</strong>-Tochter Consulting4Drive<br />
(C4D). Hinzu kommt der globale<br />
Megatrend Urbanisierung, der vor allem in<br />
Asien zu beobachten ist: Dort entstehen die<br />
meisten „Megacitys“, die auf umweltfreundliche<br />
Technologien angewiesen sind, um Probleme<br />
mit Luftverschmutzung und Lärm zu<br />
vermeiden. Regierungsseitig wird dies durch<br />
strikte CO 2 -Vorgaben unterstützt.<br />
Um sie zu entwickeln, können sich nach Meinung<br />
der C4D-Berater die Automobilhersteller<br />
mit einem IT-Unternehmen zusammentun:<br />
Der westliche Partner würde in eine solche Allianz<br />
seine Engineeringkompetenz einbringen,<br />
während der chinesische Partner sein Verständnis<br />
des Marktes und seine Infrastruktur<br />
beisteuern würde. Der IT-Hersteller könnte das<br />
Trio mit seinem Gespür für attraktive Consumer-Produkte,<br />
die drahtlose Vernetzung mit<br />
der Umwelt und seiner Innovationsfähigkeit<br />
(zum Beispiel auf dem Gebiet der vernetzten<br />
Fahrzeuge) komplettieren. Unter welcher Marke<br />
die Autos vermarktet werden, wäre von Fall<br />
zu Fall zu entscheiden: Am erfolgversprechendsten<br />
scheint es, hierfür eine neue Marke<br />
oder zumindest Submarke des chinesischen<br />
Partners zu etablieren.<br />
Wie bei den Smartphones sehen die C4D-Experten<br />
auch bei den Elektrofahrzeugen einen<br />
Markt für Apps von Drittanbietern, die die Autos<br />
künftig um neue Features ergänzen und individualisieren.<br />
Darüber müssen die OEMs aus<br />
ihrer Sicht ebenso die Kontrolle behalten,<br />
wie es Apple bei seinem iPhone gelungen ist.<br />
Wenn die Automobilhersteller diese Strategie<br />
konsequent verfolgen, können sie auf dem<br />
„Testmarkt China“ innovative Konzepte erproben<br />
– und das gewonnene Know-how dafür<br />
nutzen, Elektrofahrzeuge später auch in<br />
Europa und den USA zu einem Erfolg zu machen.<br />
Kontakt:<br />
m.zahn@consulting4drive.com<br />
s.wruck@consulting4drive.com
<strong>automotion</strong> | Trends 33<br />
C4D setzt neue Akzente<br />
Powertrain und Weltmarkt künftig stärker im Blick – Matthias Kratzsch wird neuer<br />
Geschäftsführer<br />
Die <strong>IAV</strong>-Beratungstochter Consulting4Drive<br />
(C4D) entwickelt sich weiter:<br />
Ein neuer Gesellschafterbeirat<br />
sowie ein Beratungsgremium aus prominenten<br />
Industrieexperten werden den Consultants<br />
künftig wertvolle Impulse geben. Der neue<br />
C4D-Geschäftsführer Matthias Kratzsch bringt<br />
zudem seine internationalen Erfahrungen im<br />
Bereich Powertrain ein.<br />
„Wir sind in den letzten fünf Jahren schneller gewachsen<br />
als unsere Wettbewerber“, sagt C4D-<br />
Geschäftsführer Harald Grübel. „Dieses hohe<br />
Tempo wollen wir auch weiterhin halten – das<br />
schaffen wir aber nur, wenn wir uns ständig verändern<br />
und immer besser werden.“ Einen wesentlichen<br />
Beitrag dazu sollen künftig Impulse<br />
von außen geben: Der „Executive Industry Advisory<br />
Board“ aus hochkarätigen deutschen und<br />
internationalen Topentscheidern wird ab April<br />
zweimal pro Jahr zusammenkommen und die<br />
C4D-Berater bei ihrer Arbeit unterstützen.<br />
Matthias Kratzsch, Fachbereichsleiter Ottomotoren<br />
bei <strong>IAV</strong>, ist ab März neuer Geschäftsführer<br />
an der Seite von Harald Grübel.<br />
„Wir wollen uns bei C4D in Zukunft noch<br />
stärker auf die Herausforderungen und Veränderungen<br />
unserer Kunden im Powertrain-<br />
Markt konzentrieren“, so Kratzsch, der seine<br />
internationalen Erfahrungen in die neue Tätigkeit<br />
einbringen will. „Wegen der strengen<br />
Regulierung sind die Ansprüche hier ausgesprochen<br />
hoch und die Entwicklungsprojekte<br />
besonders komplex – man denke nur an<br />
neue Normen wie Euro VI, Real Driving Emissions<br />
oder die deutliche Reduzierung des<br />
CO 2 -Ausstoßes.“ Hier können die Berater<br />
von C4D einen großen Mehrwert bieten: Sie<br />
kennen über <strong>IAV</strong> nicht nur die technischen<br />
Möglichkeiten, sondern auch die globalen<br />
Märkte und regionalen Anforderungen – so<br />
können sie ihren Kunden beispielsweise eine<br />
Modellpolitik empfehlen, mit der sie die CO 2 -<br />
Flottengrenzwerte sicher einhalten.<br />
Die Weiterentwicklung des Unternehmens soll<br />
auch die Grundlage für weiteres Wachstum<br />
schaffen: „Wir wollen die Zahl der Mitarbeiter<br />
deutlich erhöhen“, erklärt Grübel. „Mein Ziel ist<br />
signifikantes und qualitativ hochwertiges<br />
Wachstum, vorrangig im Innovations- und<br />
Technologieumfeld.“<br />
Kontakt:<br />
h.gruebel@consulting4drive.com<br />
matthias.kratzsch@iav.de<br />
Der neue Gesellschafterbeirat von C4D besteht<br />
aus <strong>IAV</strong>-Experten und trifft sich ebenfalls<br />
zweimal pro Jahr. Er wird die erfolgreiche<br />
Verzahnung mit der Muttergesellschaft <strong>IAV</strong><br />
konsequent ausbauen. An seiner Spitze steht<br />
Wolfgang Reimann, der bisher neben Harald<br />
Grübel als Geschäftsführer von C4D tätig war.<br />
Schwerpunkt im Bereich Powertrain<br />
Die neue C4D-Geschäftsführung:<br />
Matthias Kratzsch und Harald Grübel (v. l.)
34 Über <strong>IAV</strong> | <strong>automotion</strong><br />
<strong>IAV</strong> India baut<br />
Aktivitäten aus<br />
Große Nachfrage nach deutschem Know-how<br />
Vor acht Jahren hat <strong>IAV</strong> das erste Projekt<br />
in Indien übernommen. Seitdem<br />
hat sich die indische Tochtergesellschaft<br />
<strong>IAV</strong> India fest etabliert: Vor allem indische<br />
Unternehmen sowie die Niederlassungen internationaler<br />
OEMs und Zulieferer gehören<br />
zu den Kunden.<br />
Zu den Schwerpunkten der indischen <strong>IAV</strong>-Ingenieure<br />
gehört die Konstruktion von Interieurund<br />
Exterieurkomponenten. „Hier können wir lokale<br />
Hersteller dabei unterstützen, die Qualität<br />
ihrer Produkte zu verbessern“, sagt Thomas<br />
Hasler, Geschäftsführer von <strong>IAV</strong> India. Der Marktanteil<br />
deutscher Hersteller mit lokaler Produktion<br />
auf dem indischen Automobilmarkt wächst,<br />
gleichzeitig drängen indische Hersteller immer<br />
mehr in den Weltmarkt vor. Die Produktion der<br />
einheimischen Hersteller liegt bei mehr als<br />
2,5 Millionen Fahrzeuge pro Jahr.<br />
Auch im Bereich Powertrain-Entwicklung ist<br />
<strong>IAV</strong> India sehr aktiv – hier stehen vor allem<br />
der Basismotor, die Applikation und die<br />
On-Board-Diagnose (OBD) im Mittelpunkt.<br />
„Im Moment gibt es viele Anfragen in Richtung<br />
Applikation, wobei vor allem der<br />
Kraftstoffverbrauch und die Abgasnachbehandlung<br />
für unsere Kunden interessant<br />
sind“, berichtet Hasler. „Grund<br />
dafür sind neue Gesetze, die in den<br />
kommenden Jahren die Abgasnormen<br />
Euro V und Euro VI auch in Indien vorschreiben<br />
werden.“ Künftig will sich das<br />
Team in Pune auch noch stärker im Bereich<br />
der Nutzfahrzeugapplikation engagieren.<br />
Deutsch-indischer „Jobsplit“<br />
Neben der Lokalisierung und der Qualitätssicherung<br />
sowie dem Test von Produkten unter<br />
den harten Bedingungen in Indien spielen auch<br />
Softwareentwicklung und -test für Steuergeräte<br />
eine große Rolle. Hier zeigt sich einer der Vorteile<br />
der <strong>IAV</strong>-Niederlassung in Asien: Deutschindische<br />
Teams können manche Themen im<br />
„Jobsplit“ über Tausende von Kilometern hinweg<br />
gemeinsam bearbeiten.<br />
Aufgrund des zunehmenden Entwicklungsbedarfs<br />
steigt in Indien auch die Nachfrage nach<br />
Motorprüfständen. Insbesondere gut ausgestattete<br />
Prüfstände für instationäre Testzyklen<br />
sind Mangelware. <strong>IAV</strong> wird künftig diesen Bedarf<br />
berücksichtigen, um mehr Versuchsumfänge vor<br />
Ort in Indien durchführen zu können. Dass die<br />
Nachfrage nach solchen Leistungen vorhanden<br />
ist, hat der Auftritt von <strong>IAV</strong> auf dem Fachkongress<br />
SIAT im Januar diesen Jahres in Pune<br />
gezeigt.: „Wir hatten sehr viele hochkarätige Besucher<br />
von OEMs und Zulieferern“, berichtet<br />
Hasler. „Neben der Qualitätssteigerung und der<br />
Motorenentwicklung waren auch Hybrid- und<br />
Elektrofahrzeuge ein wichtiges Thema bei unseren<br />
Gesprächen.“<br />
Importfahrzeuge setzen einheimische<br />
Hersteller unter Druck<br />
„In den letzten Jahren sind die Qualitäts- und<br />
Sicherheitsansprüche der Kunden stark<br />
gestiegen, was nicht zuletzt an den vielen<br />
importierten Fahrzeugen liegen dürfte“,<br />
sagt Hasler. Daher will <strong>IAV</strong> seinen Kunden<br />
auch Crashtests anbieten, die auf der <strong>IAV</strong>eigenen<br />
Anlage in Gifhorn durchgeführt<br />
werden können. „Der indische<br />
Automobilmarkt ist stark in Bewegung<br />
– die indi schen Hersteller müssen<br />
auf die neuen Anforderungen reagieren.“<br />
Dabei will <strong>IAV</strong> India sie auch mit<br />
Consultingleistungen unterstützen.<br />
Kontakt:<br />
thomas.hasler@iav.de
Von Einspritzung<br />
bis Elektromobilität<br />
Wir entwickeln, was bewegt<br />
CO 2 -Ziele zuverlässig und pünktlich zur Serienreife bringen. Bereits in den 80er- Jahren haben wir 2-Liter-<br />
Autos, Elektroantriebe und hybride Nutzfahrzeuge entwickelt. Heute arbeiten wir daran, die vielfältigen<br />
Ziele und Vorgaben für die Mobilität von morgen zu erfüllen. Als einer der führenden Entwicklungspartner der<br />
Automobilindustrie bietet <strong>IAV</strong> 30 Jahre Erfahrung und ein unübertroffenes Kompetenzspektrum. Mit Leidenschaft<br />
und der Kompetenz für das ganze Fahrzeug realisieren wir Lösungen in technischer Perfektion.<br />
Weltweit unterstützen wir Hersteller und Zulieferer mit mehr als 5.000 Mitarbeitern und einer erstklassigen<br />
Ausstattung bei der Realisierung ihrer Projekte – von Motoren und Batteriesystemen bis Leistungselektronik<br />
und Energiemanagement: Ihre Ziele sind unser Auftrag.<br />
Mehr dazu und zu unserer einzigartigen Kompetenzbreite erfahren Sie auf www.iav.com<br />
2<strong>01</strong>3 | 30 Jahre <strong>IAV</strong>
36 Über <strong>IAV</strong> | <strong>automotion</strong><br />
iav.com ist mobil<br />
Neues Smartphone-Angebot reagiert auf geänderte Nutzergewohnheiten<br />
Seit Oktober ist eine Mobilversion<br />
unserer Internetpräsenz verfügbar:<br />
Unter m.iav.com finden Nutzer von<br />
Smartphones die wichtigsten Informationen<br />
über <strong>IAV</strong> sowie den kompletten Stellenmarkt<br />
auf einer für mobile Endgeräte optimierten<br />
Website. Jeder Handynutzer, der www.iav.com<br />
ansteuert, wird automatisch auf die Mobilversion<br />
umgeleitet.<br />
Wie die Nutzerzahlen unseres Internetauftritts<br />
zeigen, werden die Webseiten verstärkt<br />
via Smartphone aufgerufen. „Deren kleine<br />
Bildschirme können die Informationen aber oft<br />
nicht vernünftig darstellen“, sagt Azad Moorad,<br />
im Marketing zuständig für den <strong>IAV</strong>-Internetauftritt.<br />
„Darum haben wir diese Lücke in unserem<br />
Online-Portfolio geschlossen und eine<br />
spezielle Mobilversion ins Netz gestellt.“<br />
Die Besucher erfahren dort auf rund 60 neu gestalteten<br />
Seiten immer noch alles Wesentliche<br />
über <strong>IAV</strong> – allerdings geht das Angebot nicht so<br />
sehr in die Tiefe wie der „klassische“ Webauftritt.<br />
Wer dennoch mehr erfahren möchte,<br />
kann auf seinem Touchscreen den Button „Ich<br />
will zur Desktop-Version wechseln“ drücken.<br />
Kontakt: azad.moorad@iav.de
Unser Leistungsspektrum<br />
Ja, ich wünsche mir einen Ansprechpartner zu den von mir angekreuzten Themen!<br />
Name, Vorname:<br />
Firma:<br />
Mein Thema ist nicht dabei, ich interessiere mich für:<br />
E-Mail:<br />
Telefon:<br />
Antriebselektronik<br />
Systemarchitektur<br />
Steuergerätehardware<br />
Sensorik und Aktuatorik<br />
Funktions- und Softwareentwicklung<br />
OBD-Entwicklung<br />
Bedatung Antriebsstrang-Steuergeräte<br />
Serienbetreuung<br />
E-Antriebsmanagement<br />
Antriebsstrangkonzepte und<br />
-integration<br />
Antriebsstrangkonzepte<br />
Produktdaten-Management<br />
Antriebsstrangintegration<br />
Energiemanagement<br />
Thermomanagement<br />
Prototypenbau<br />
NVH-Antriebsstrang<br />
Cockpit<br />
Cockpitkonzepte<br />
Bedienkonzepte<br />
Instrumententafel<br />
Cockpitelektronik<br />
E-Traktion<br />
Leistungsbatterie<br />
E-Antrieb<br />
Auslegung des elektrischen<br />
• Antriebsstrangs<br />
HV-Energiemanagement<br />
Projekte und E-Flottenbetrieb<br />
Exterieur<br />
Frontend- und Heckendsysteme<br />
Anbauteile und Verglasung<br />
Karosseriestruktur – Türen, Klappen<br />
und Deckel<br />
Fahrwerk<br />
Achssysteme<br />
Lenksysteme und Lenkkraftunterstützung<br />
Bremsen und Schlupfregelsysteme<br />
Räder und Reifen<br />
Tanksysteme<br />
Fahrwerk-Regelsysteme<br />
Versuch und Applikation<br />
Fahrzeugelektronik<br />
Auslegung und Integration Antennen<br />
Bordnetz<br />
Karosserieelektrik/-elektronik<br />
Sicherheitselektronik<br />
Integrale Sicherheit<br />
Licht und Sicht<br />
Kleinserienfahrzeuge<br />
Elektromagnetische Verträglichkeit<br />
Hard- und Softwareentwicklung<br />
Fahrzeugsicherheit<br />
Insassenschutz, Partnerschutz,<br />
Rückhaltesysteme<br />
Sicherheitselektronik<br />
Crashversuch Gesamtfahrzeug<br />
Gasfahrzeuge<br />
Aufbau von Gasfahrzeugen<br />
(Erdgas/Flüssiggas)<br />
Getriebe<br />
Konzeptentwicklung<br />
Konstruktion<br />
Berechnung und Simulation<br />
Funktions- und Softwareentwicklung<br />
Mechanikversuch und Softwaretest<br />
Geometrische Integration des<br />
Getriebes<br />
Applikation der Getriebesteuerung<br />
Doppelkupplungsgetriebe<br />
Automatikgetriebe<br />
Hybridsysteme<br />
Stufenlose Getriebe<br />
Hybrid<br />
Komponenten<br />
Integration<br />
Energiemanagement<br />
Integrale Fahrzeug funktionen<br />
Fahrzeugkonzepte<br />
Energiemanagement<br />
Klimatisierung<br />
Fahrerassistenzsysteme<br />
Integration E/E-Architektur<br />
Funktionale Sicherheit<br />
Thermomanagement<br />
Sonderfahrzeuge<br />
NVH-Fahrzeug<br />
Gesamtfahrzeugvalidierung<br />
Interieur<br />
Sitzsysteme<br />
Cockpit<br />
Interieur/Details<br />
Audio und Sprache<br />
Dämmung<br />
Methoden und Tools<br />
Projektmanagement-Office<br />
Qualitätsmanagement<br />
Prüfeinrichtungen<br />
Produkte<br />
Entwicklungsmethoden<br />
Mobility<br />
Turnkey-Telematiklösungen<br />
Flottenbetreuung<br />
Mobile Applications<br />
Mobilitätskonzepte<br />
Car2X<br />
Powertrain Heavy Duty<br />
Thermodynamik und Brennverfahren<br />
Funktionen für das Motormanagement<br />
Motormechanik und Berechnung<br />
Kalibrierung und Diagnose<br />
Abgasnachbehandlung<br />
Gesamtsystembetrachtung und<br />
Energiemanagement<br />
Hybride<br />
Fahrzeug- und Maschinensystem<br />
Product-Life-Cycle<br />
Aftersales<br />
Qualitätssicherung<br />
Verbrennungsmotor<br />
Entwicklung von Otto-, Diesel- und<br />
Gasmotoren<br />
Brennverfahrenentwicklung und<br />
• -optimierung<br />
Thermodynamik<br />
Abgasnachbehandlung<br />
Ladungswechsel<br />
Einspritzsysteme<br />
Kraftstoffversorgungssysteme<br />
Software und Bedatung<br />
Bitte<br />
Bitte<br />
senden<br />
senden<br />
Sie<br />
Sie<br />
die<br />
die<br />
Seite<br />
Seite<br />
per<br />
per<br />
FAX<br />
FAX<br />
an:<br />
an:<br />
+49<br />
+49<br />
30<br />
30<br />
39978-9444<br />
39978-9444<br />
oder<br />
oder<br />
in<br />
in<br />
digitaler<br />
digitaler<br />
Form<br />
Form<br />
an<br />
an:<br />
contact@iav.com<br />
contact@iav.com
38 Messe | <strong>automotion</strong><br />
<strong>IAV</strong>-Termine:<br />
Hier treffen Sie uns!<br />
April<br />
03.-04. April 2<strong>01</strong>3<br />
SIA – Automotive Power Electronics<br />
Paris, Frankreich<br />
08.-12. April 2<strong>01</strong>3<br />
Hannover Messe 2<strong>01</strong>3<br />
Hannover<br />
09.-11. April 2<strong>01</strong>3<br />
16 th Russian Automotive Forum<br />
Moskau, Russland<br />
16.-18. April 2<strong>01</strong>3<br />
SAE World Congress<br />
Detroit, USA<br />
19.-21. April 2<strong>01</strong>3<br />
TM Symposium China<br />
Suzhou, China<br />
25.-26. April 2<strong>01</strong>3<br />
34. Internationales Wiener<br />
Motorensymposium<br />
Wien, Österreich<br />
ATZ 4-2<strong>01</strong>3<br />
„Grenzen der aktiven Sicherheit“<br />
benedikt.schonlau@iav.de<br />
MTZ 4-2<strong>01</strong>3<br />
„Variabler Ventiltrieb – aktives Abgastemperaturmanagement<br />
am Dieselmotor“<br />
matthias.diezemann@iav.de<br />
maximilian.brauer@iav.de<br />
christopher.severin@iav.de<br />
rene.pohlke@iav.de<br />
Mai<br />
13.-16. Mai 2<strong>01</strong>3<br />
CTI Innovative Automotive Trans -<br />
missions, Hybrid & Electric Drives<br />
North America<br />
Rochester, USA<br />
22.- 24. Mai 2<strong>01</strong>3<br />
JSAE Automotive Engineering<br />
Exposition<br />
Yokohama, Japan<br />
ATZextra AEP<br />
„Elektrokleinstfahrzeuge – eine neue<br />
Herausforderung an die Fahrzeug -<br />
sicherheit“<br />
Daimler, Autoliv, <strong>IAV</strong><br />
Juni<br />
06.- 07. Juni 2<strong>01</strong>3<br />
1. Internationale <strong>IAV</strong>-Tagung<br />
„Motorische Prozesse“<br />
Berlin<br />
13.-14. Juni 2<strong>01</strong>3<br />
chassis.tech plus – 4. Internationales<br />
Münchner Fahrwerk-Symposium<br />
München<br />
18.-19. Juni 2<strong>01</strong>3<br />
7. <strong>IAV</strong>-Tagung Design of Experiments<br />
(DoE)<br />
Berlin<br />
18.-19. Juni 2<strong>01</strong>3<br />
VDI – Getriebe in Fahrzeugen<br />
Friedrichshafen<br />
25.-26. Juni 2<strong>01</strong>3<br />
17. Fachkongress „Fortschritte in<br />
der Automobil-Elektronik“<br />
Ludwigsburg<br />
ATZ 6/2<strong>01</strong>3<br />
„Neue Ansätze zur energieeffizienten<br />
Klimatisierung im Innovationsträger<br />
Elektrofahrzeug – konkrete Potenziale<br />
des 2<strong>01</strong>1 vorgestellten System -<br />
an satzes“<br />
marc.priesel@iav.de<br />
claus.brinkkoetter@iav.de<br />
jan.ackermann@iav.de
Impressum<br />
<strong>IAV</strong>-Kundenmagazin <strong>automotion</strong><br />
<strong>IAV</strong> GmbH<br />
Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr<br />
Herausgeber<br />
<strong>IAV</strong> GmbH · Carnotstraße 1 · 10587 Berlin<br />
Tel. +49 30 39978-0<br />
www.iav.com · contact@iav.com<br />
Verantwortlich für den Inhalt<br />
Burkhard Heise (Marketingkommunikation)<br />
Redaktionsleitung<br />
Volker Schiffmann, Sandra Kaspar (Marketingkommunikation)<br />
Redaktion<br />
Utz-Jens Beister, Kurt Blumenröder, Gerhard Buschmann,<br />
Matthias Kratzsch, Dr. Gerhard Maas, Christian Müller-Bagehl,<br />
Wilfried Nietschke, Thomas Papenheim, Wolfgang Reimann,<br />
Diana Reuter, Ralf Richter, Thomas Rölle, Dr. Jörg Roß,<br />
Stefan Schmidt, Michael Schubert, Sven Siewert,<br />
Lutz Stiegler, Carsten von Essen, Prof. Dr. Bernd Wiedemann<br />
Mitarbeit<br />
Christian Buck<br />
Bildnachweise<br />
Christian Bierwagen<br />
Corbis<br />
Fotolia<br />
<strong>IAV</strong><br />
Istockphoto<br />
Max Lautenschläger<br />
Gestaltung<br />
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Erscheinungsweise<br />
Viermal jährlich<br />
Alle Rechte vorbehalten
2<strong>01</strong>3 | 30 Jahre <strong>IAV</strong>