Digitaler Zwilling zur Virtualisierung von Arbeitsprozessen am Powertrain-in-the-Loop-Prüfstand
- 2026
- Buch
- Verfasst von
- Jannes Schilling
- Verlag
- Springer Fachmedien Wiesbaden
Über dieses Buch
Die zunehmende Verlagerung komplexer Fahrzeugerprobungen auf Hardware-in-the-Loop-Prüfstände reduziert Fahrzeugentwicklungszeiten und -kosten, geht jedoch mit einer gestiegenen Komplexität der Echtzeitsimulation einher. Jannes Schilling untersucht daher, wie digitale Zwillinge zur Virtualisierung von Arbeitsprozessen an Antriebsstrangprüfständen beitragen und dadurch die Effizienz der Erprobung steigern können. Dafür wird ein iterativer Prozess vorgestellt, bei dem basierend auf einem initialen digitalen Zwilling schrittweise operative digitale Zwillinge aufgebaut werden. Diese operativen Zwillinge ermöglichen es, Erprobungen virtuell vorzubereiten und zu analysieren, bevor sie auf den realen Prüfstand übertragen werden. Die Anwendung des Prozesses anhand der Entwicklung eines hochdynamischen Fahrermodells zeigt, dass sich sowohl die Messdatenqualität verbessert als auch die Prüfstandsdurchlaufzeiten verkürzen. Dabei werden moderne Methoden wie Reinforcement Learning eingesetzt, um Fahrer- und Fahrzeugverhalten realistisch zu modellieren und die Potenziale digitaler Zwillinge zu bewerten.
Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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1. Einleitung
Jannes SchillingZusammenfassungAntriebsstrangprüfstände sind ein Entwicklungswerkzeug in der Validierung von Fahrzeugantriebssträngen, um den Antriebsstrang in frühen Entwicklungsphasen ohne Prototypenfahrzeug zu testen. Die Tests umfassen unter anderem Mechanik- und Festigkeitstests, Fahrmanöver wie bspw. Rennstarts oder Nassüberfahrten, Rundstreckentests sowie Funktions- und Applikationstests. -
2. Grundlagen und Stand der Technik
Jannes SchillingZusammenfassungZur Förderung des Verständnisses für die nachfolgende technische Analyse einer Erprobung an einem Antriebsstrangprüfstand (Abschnitt 3.2) beschreibt Abschnitt 2.1 den Aufbau und die Funktionen eines Antriebsstrangprüfstands. Dabei legt der Abschnitt 2.1.5 einen Fokus auf den Powertrain-in-the-Loop (PiL)-Betrieb. Die Grundlagen zur Modellierung menschlichen Fahrerverhaltens sind anschließend in Abschnitt 2.2 dargestellt. -
3. Herleitung einer Methode zum Einsatz eines digitalen Zwillings an Antriebsstrangprüfständen
Jannes SchillingZusammenfassungDer Hauptteil dieser Arbeit ist nach der Methodik zum Forschungsdesign (DRM, engl. Design Research Methodology) von Blessing und Chakrabarti aufgebaut [92]. Diese Methodik beschreibt eine strukturierte Vorgehensweise für Forschungsvorhaben in mehreren Schritte. Das Vorgehen für das Forschungsvorhaben dieser Arbeit besteht aus vier Schritten. -
4. Fahrermodellierung
Jannes SchillingZusammenfassungDieses Kapitel befasst sich mit verschiedenen Ansätzen zur Modellierung menschlichen Fahrverhaltens. Zunächst werden in Abschnitt 4.1 mehrere Kriterien zur Bewertung von Fahrermodellen vorgestellt. Im Anschluss daran beschreibt Abschnitt 4.2 eine Umgebung sowieWerkzeuge zur Modellierung von Fahrermodellen für Antriebsstrangprüfstände unter Verwendung von Reinforcement-Learning (vgl. Abschnitt 2.4). -
5. Anwendung der Methode zur Integration eines Drift-Fahrers
Jannes SchillingZusammenfassungDas folgende Kapitel behandelt die DS-II im Kontext der DRM. Der Aufbau folgt der in Kapitel 3 beschriebenen Methode zur Virtualisierung von Arbeitsprozessen eines Antriebsstrangprüfstands unter Verwendung eines digitalen Zwillings. Zunächst wird ein initialer digitaler Zwilling auf Basis eines in dieser Arbeit untersuchten Prüfstands konzipiert (Abschnitt 5.1). -
6. Zusammenfassung und Ausblick
Jannes SchillingZusammenfassungDer Einsatz von Antriebsstrangprüfständen in Kombination mit einer Echtzeitsimulation im PiL-Betrieb ermöglicht die Verlagerung von Fahrzeugerprobungen auf den Prüfstand. Die virtuelle Umgebung erlaubt die realitätsnahe Abbildung verschiedener Szenarien und gleichzeitig die Nutzung der Vorteile eines Prüfstands. In der vorliegenden Arbeit wurde der zunehmenden Komplexität der Echtzeitsimulation durch die Konzeption einer Methode zur Virtualisierung von Arbeitsprozessen eines Antriebsstrangprüfstands unter Verwendung eines digitalen Zwillings entgegengewirkt. -
Backmatter
- Titel
- Digitaler Zwilling zur Virtualisierung von Arbeitsprozessen am Powertrain-in-the-Loop-Prüfstand
- Verfasst von
-
Jannes Schilling
- Copyright-Jahr
- 2026
- Electronic ISBN
- 978-3-658-51020-6
- Print ISBN
- 978-3-658-51019-0
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-658-51020-6
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