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Elektromobile Ideen verwirklichen

Rapid-Control-Prototyping für neue Regelstrategien im E-Fahrzeug

6. Juli 2012, 11:17 Uhr | Von Holger Ross

Mild-Hybrid, Vollhybrid, E-Fahrzeug, Range Extender, Brennstoffzelle, Wasserstoffmotor: Um sich alle Optionen im Rennen um die elektrischen Antriebskonzepte der Zukunft offen zu halten, erforschen Ingenieure bei Automobilherstellern und Zulieferern heute verschiedenste Technologien und prüfen sie auf ihre Tauglichkeit für den Masseneinsatz. Dazu nutzen sie universelle Rapid-Control-Prototyping-Werkzeuge. Mit ihnen lassen sich neue Ideen und Konzepte zur Elektromobilität schnell und effizient ausprobieren und ihre Zukunftsfähigkeit bewerten.

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Automobilhersteller und Zulieferer arbeiten intensiv daran, Treibstoffverbrauch und CO₂-Ausstoß zu reduzieren und neue Fahrzeugmodelle mit hybriden und rein elektrischen Antriebskonzepten zu entwickeln. Genaue Kenntnisse der Batterietechnik, elektromotorischer Antriebe und ihres vernetzten Zusammenspiels in komplexen Regel- und Steuersystemen werden dabei zu Kernkompetenzen, die über den Markt-erfolg neuer Elektrofahrzeuge mit entscheiden. Eine bewährte Methode, neue Technologien und Konzepte frühzeitig unter realen Bedingungen auszuprobieren, ist das Rapid Control Prototyping (RCP). Durch leistungsfähige Hardware und die Unterstützung des modellbasierten Entwicklungsprozesses mit Matlab/Simulink kann man mit geringem Aufwand sehr schnell zeigen, ob ein neuer Ansatz erfolgversprechend ist oder nicht. RCP-Entwicklungsplattformen ersetzen dafür in frühen Entwicklungsphasen noch nicht verfügbare Steuergeräte und basieren auf leistungsstarken Embedded-Prozessoren und Betriebssystemen, die das Echtzeitverhalten, schnelle Boot-Zeiten und den zuverlässigen, autonomen Betrieb im Feld sicherstellen.

Die Bedeutung von Elektrik/Elektronik wird in Zukunft beim Übergang vom Verbrennungsmotor zum Elektroantrieb weiter steigen und eine optimale Auslegung der E/E-Architektur komplexer werden. Das Steuergeräte-Netzwerk übernimmt zusätzlich neben Kommunikation und Signalverteilung größere Anteile des Energie-Managements. Neue Steuergeräte wie das Batterie-Management-System (BMS) und das Elektromotor-Steuergerät kommen hinzu und der Vernetzungsgrad mit einer Verteilung von Steuer- und Regelfunktion über Steuergerätegrenzen hinweg steigt weiter an (Bild 1). Diese Trends stellen neue Anforderungen an die verwendeten Entwicklungswerkzeuge. Universelle RCP-Systeme sind erforderlich, die sich mit umfangreichen Busschnittstellen und kurzen Boot-Zeiten in das Steuergeräte-Netzwerk integrieren lassen. Ihre I/O-Schnittstellen müssen sich so erweitern lassen, dass auch die hinzugekommenen Steuergeräte vollständig abgedeckt werden können.