Hybrid-Fahren – erst mal mit dem Rechner

Ein bereits im Markt befindliches Software-Tool zur Simulation von Testfahrzeugen und von Testfahrten wurde nun um die Simulation von Hybridfahrzeugen erweitert. Betriebsstrategie-Analysen und Verbrauchsberechnungen lassen sich damit „auf dem Trockenen“ realisieren.

Ein bereits im Markt befindliches Software-Tool zur Simulation von Testfahrzeugen und von Testfahrten wurde nun um die Simulation von Hybridfahrzeugen erweitert. Betriebsstrategie-Analysen und Verbrauchsberechnungen lassen sich damit „auf dem Trockenen“ realisieren.

Zur Entwicklung und für den rechnergestützten Test von Steuergeräten und anderen Fahrzeugkomponenten sowie zur Simulation von praktischen Fahrsituationen ist das Simulations-Framework DYNA4 der TESIS DYNAware GmbH (www.tesis.de/dynaware) bereits im Markt. Hierfür bietet eine spezielle Komponentenbibliothek praxisnahe Simulationsmodelle jeweils mit unterschiedlicher Modellierungstiefe für Motoren, den Antriebsstrang, das Fahrwerk, die Reifen, die Straße, den Umgebungsverkehr und den Fahrer, für die Bremshydraulik und die Fahrzeugelektrik. Diese elektrische und mechanische Komponentenauswahl erlaubt es dem Anwender, die erforderliche Modellkonfiguration für unterschiedliche Nutzungs-Szenarien zusammenzustellen. Mit Hilfe des Fahrermodells lassen sich schließlich standardisierte oder benutzerdefinierte Fahrzyklen mit reproduzierbaren und realistischen Ergebnissen simulieren. Neu hinzugekommen ist jetzt eine Toolbox zur Simulation von Hybridfahrzeugen (HEV).

Das damit generierbare virtuelle Testfahrzeug kombiniert dazu das Knowhow aus den bereits eingeführten Simulationsmodellen für Fahrdynamik- und Motordynamik-Simulation mit umfangreichen Algorithmen zum Thema „Energiemanagement“.

Erweiterung auf Hybridfahrzeug-Modelle

Die neue DYNA4-Hybrid-Toolbox enthält die erforderlichen Komponenten, um Antriebsstrang-Topologien verschiedener Hybridkonzepte abzubilden, vom Micro- bis zum Full-Hybrid. Die Einsatzbereiche gehen dabei von der Funktionsentwicklung für Hybrid-Steuergeräte (HCU) über die Analyse und Optimierung von Betriebsstrategien bis hin zu Untersuchungen hinsichtlich Fahrleistung, Verbrauch und Emissionen. Und da ein zentraler Teil des virtuellen Hybridfahrzeugs die Elektrik mit modularen Komponenten wie einem Zweispannungsbordnetz sowie diversen Elektromotor- und Batteriemodellen ist, berücksichtigt die Simulation auch das Temperaturverhalten der elektrischen Bauteile und ermöglicht, die Lade- und Entladevorgänge der Batterie zu untersuchen. Dabei können z.B. die Batterielebensdauer optimiert oder die Steuerung von regenerativen Bremsvorgängen durch die HCU und deren Auswirkungen auf den Batterieladezustand untersucht werden. Auch lassen sich verschiedene elektronische Systeme für das Bordnetz einfach durch Änderung der entsprechenden Parameter erzeugen. Selbst Spannungsabfälle und die Stromstärke an jeder elektrischen Komponente lassen sich untersuchen, wodurch das Energiemanagement im Fahrzeug detailliert analysierbar ist. Für den einfachen Einstieg in die Hybrid-Simulation bietet die Toolbox zunächst vorkonfigurierte Beispielmodelle verschiedener Fahrzeugtypen.

Aufgrund der modularen Architektur in Matlab/Simulink sind auch die Integration kundenspezifischer Module sowie Anpassungen für Spezialanwendungen möglich. Letztlich kann die neue Hybrid-Toolbox im gesamten Hybrid-Steuergeräte-Entwicklungsprozess durchgängig eingesetzt werden, von der konzeptionellen Funktionsentwicklung am PC bis hin zu Funktionstests in Echtzeit in HiLUmgebungen. Der Anbieter der Toolbox kann zusätzlich mit Beratung und Ingenieurdienstleistungen aufwarten; dazu gehören z.B. statische und dynamische Analysen von Hybridkonfigurationen, die Untersuchung unterschiedlicher Betriebsstrategien oder Fahrleistungs- und Verbrauchsberechnungen. ha