Verkürzte Entwicklungszeiten dank Echtzeitvernetzung: Die virtuelle Welle von VKA und FEV steuert die Lastmaschinen in zwei räumlich getrennten Komponenten-Prüfständen so an, dass das Systemverhalten einer realen mechanischen Welle entspricht.
FEV GmbH
FEV-Mitarbeiter und Wissenschaftler des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen University (VKA) haben eine virtuelle Verbindung zwischen zwei Prüfeinrichtungen realisiert. Damit lässt sich eine signifikante Zeit- und Kostenreduktion in der Entwicklung erreichen, heißt es aus Aachen.
Die Testumgebung besteht FEV-Angaben zufolge aus räumlich getrennten Prüfständen, die über eine EtherCAT-Verbindung echtzeitgekoppelt sind. "Durch die virtuelle Welle werden die Lastmaschinen in beiden Komponenten-Prüfständen so angesteuert, dass das Systemverhalten einer realen mechanischen Welle entspricht", erklärt Professor Stefan Pischinger, President und CEO der FEV Group und Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen der RWTH Aachen. "So lässt sich eine Interaktion - beispielsweise zwischen Motor und Getriebe - erzielen und dies bereits im Prototypenstatus, also bevor beide Komponenten physisch adaptierbar sind. Dies spart wichtige Entwicklungszeit."
Vom Komponenten- zum Verbundtest
Die Vernetzung der Prüfstände über die virtuelle Welle bietet den Aachenern zufolge deutliche Vorteile: Neben der Zeitersparnis lägen diese vor allem in einer geschützten Testumgebung und den intensiven Überwachungsmöglichkeiten für das einzelne Testobjekt. So würden Schäden an Prototypen wirkungsvoll vermieden. Weiterhin sollen sich durch die virtuelle Verbindung auch Kombinationen eines Hybridantriebs testen lassen, die mechanisch noch nicht kompatibel sind und erst umfangreich adaptiert werden müssten. "Beim konventionellen Entwicklungsprozess wird schrittweise die Komplexität von der Einzelkomponente bis hin zum Systemtest im Fahrzeug erhöht", erklärt Dr. Albert Haas, globaler Bereichsleiter Test Systems bei der FEV. "Zunächst erfolgen Erprobungen der Elektromaschine, des Verbrennungsmotors sowie des Getriebes getrennt in einzelnen Prüfeinrichtungen. Die realen Interaktionen zwischen den Komponenten können jedoch erst anschließend im Verbundtest im Antriebsstrangprüfstand erfolgen." Dieser Schritt erfordere neben einem Wechsel der Testumgebung mechanische Anpassungen sowie Software-Änderungen. Daher erfolge er typischerweise deutlich später in der Entwicklungsphase, so dass entweder ein Fahrzeug oder ein vollständiger Antriebsstrang benötigt wird. "Die virtuelle Welle leistet somit einen wertvollen Beitrag, die steigende Komplexität moderner hybrider Antriebe zu beherrschen und einen effizienten Entwicklungsprozess zu ermöglichen", resümiert Haas.