Archiv Newsletter 2015 ()

Hybrid- und Elektrofahrzeuge mit CarMaker 5.0 effizient entwickeln und testen

Mit dem CarMaker-Release 5.0 hat IPG Automotive eine Vielzahl an Neuerungen im Bereich Antriebsstrang realisiert.
Nutzer der Simulationssoftware profitieren insbesondere von der stark segmentierten, komplett echtzeitfähigen
Modellstruktur sowie der optimalen Anpassung von CarMaker an die Anforderungen in der Antriebsentwicklung von
Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Mittels erweiterter Schnittstellen können nun auch direkt verschiedenste Subsystemmodelle
oder -komponenten in die virtuellen Prototypen integriert und in der Simulation sowie auch durchgängig am
HIL-System oder am Leistungsprüfstand untersucht werden.

Die offene Integrations- und Testplattform CarMaker erlaubt es, Testszenarien aus der realen Welt in der virtuellen Welt detailgetreu abzubilden. Die konsequente Entwicklung im Gesamtsystem sorgt für effiziente Prozesse beim Entwickeln und Testen neuer Systeme, Funktionen, Steuergeräte oder ganzer Fahrzeugkomponenten. Eine Vielzahl an Testfällen kann automatisiert und  reproduzierbar betrachtet und die Untersuchungsergebnisse ausgewertet werden. Schließlich führt die Methode des virtuellen Fahrversuchs zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg.

Stark segmentierter Antriebsstrang für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

Mit Hilfe der segmentierten Struktur des Antriebsstrangs, die ein neu entwickelter Bestandteil des aktuellen CarMaker-Gesamtpakets ist, lassen sich nicht nur konventionelle Antriebssysteme als virtuelle Prototypen aufbauen und testen. Auch Hybrid- und Elektrofahrzeuge – vom seriellen und parallelen Hybrid über achs- und leistungsverzweigte Hybride bis hin zu voll elektrischen Fahrzeugen – können nun auf virtuelle Erprobungsfahrten geschickt werden. Dies ist durchgängig in den MIL-, SIL-, HIL-Phasen sowie an Leistungsprüfständen möglich, wo beispielsweise eine virtuelle Hybridisierung eines konventionellen Antriebsstranges erfolgen kann.

Vorkonfigurierte und komplett echtzeitfähige Modelle

CarMaker 5.0 zeichnet sich durch einen hohen Grad an Benutzerfreundlichkeit aus und ist je nach Anforderung flexibel nutzbar. Die neue Modellstruktur erlaubt es, die gängigen Hybrid- und Elektrofahrzeugkonzepte mit Hilfe von vorkonfigurierten Betriebsstrategien und komplett echtzeitfähiger Modelle abzubilden. Über die CarMaker GUI lassen sich dabei beispielsweise die Parameter sowie die Anzahl und Platzierung der E-Maschinen oder Batterien einfach und schnell vorgeben sowie deren Auswirkungen auf das Gesamtfahrzeugverhalten untersuchen. Dadurch hat der Nutzer die Möglichkeit, schon sehr früh im Entwicklungsprozess Abschätzungen im Hinblick auf die Erreichung von Gesamtfahrzeugentwicklungszielen treffen zu können. Insbesondere in frühen Konzeptphasen, in denen noch keine hochdetaillierten Antriebsstrangmodelle vorliegen oder die Simulationskomplexität möglichst gering gehalten werden soll, erlaubt es CarMaker, wichtige Entscheidungsgrundlagen zu erarbeiten. Aufgrund der besonderen Modellstruktur und Echtzeitfähigkeit der Modelle können zudem von Beginn der Entwicklung an reale Systeme wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor am Motorprüfstand mit in die virtuellen Prototypen integriert und verschiedene Elektrifizierungskonzepte unter Realbedingungen verglichen werden.

Neue offene Schnittstellen und erweiterte Modellklassen

Neben der neuen Modellstruktur im Bereich Antriebsstrang wurden auch die Schnittstellen und Modellklassen zur Integration von externen Modellen sowie realen Komponenten an die Anforderungen der Hybrid- und Elektrofahrzeugentwicklung angepasst und erweitert. Somit können Anwender nun auch hochdetaillierte Modelle der im Rahmen der Elektrifizierung zusätzlich notwendigen Komponenten aus anderen Simulationswerkzeugen in CarMaker einbinden, um mit damit eine umfassende simulationsgestützte Analyse unter Realbedingungen im Gesamtfahrzeug durchzuführen. Unter anderem verfügt CarMaker in der Version 5.0 neben einer neuen Schnittstelle für die gesamte Antriebsstrangregelung auch über gesonderte Schnittstellen zur direkten Einbindung von Batterien und Elektromotoren sowie deren Steuergeräten in den virtuellen Prototyp. CarMaker bietet in der aktuellen Version zudem eine generische Schnittstelle, um beispielsweise thermische oder hydraulische Modelle einzubinden. Damit lassen sich dann Fragen rund um das Thermomanagement des Gesamtfahrzeugs unter Berücksichtigung von Motor- und Batteriekühlung, der Innenraumaufheizung/-kühlung oder auch von Abwärmenutzungssystemen beantworten.

Projekt „Opti-E-Drive“ mit wichtiger Grundlagenarbeit

Für die erfolgreiche Entwicklung der neuen Antriebsstrang-Features lieferte unter anderem das Projekt „Opti-E-Drive“ – eine Kooperation von IPG Automotive und der TU Berlin – grundlegende Erkenntnisse. Ziel des vom BMWi geförderten und kurz vor dem Abschluss stehenden Projekts ist es, eine einfach zu bedienende Toolbox („Opti-E-Drive“) zur numerischen Simulation von konventionellen und optimierten Betriebsstrategien für Hybrid- und Elektrofahrzeuge zu entwickeln. Mit Hilfe der Toolbox können eigene
Betriebsstrategien in der virtuellen Welt getestet und mit einer im Rahmen des Projektes entwickelten Betriebsstrategie verglichen werden.