Schnellere und effizientere Entwicklung durch Simulation
Simulation – die Zukunft der Bordnetz-Auslegung #####
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Simulation – die Zukunft der Bordnetz-Auslegung
Die Aufgabe der Bordnetz-Simulation ist die geeignete Dimensionierung der Energienetz-Komponenten. Dabei ist der Nachweis zu erbringen, ob bei geplanter Dimensionierung von Batterie und Generator das Bordnetz in allen Fällen mit genügend Energie versorgt werden kann und ob die Startfähigkeit des Fahrzeugs auch im Falle von Start/Stopp gegeben ist. Mittlerweile werden von den Fahrzeugherstellern zunehmend Energiemanagementsysteme zur Überwachung und Steuerung der Energieverbraucher eingesetzt.
Im Rahmen der Bordnetz-Auslegung wird eine Vielzahl von Simulationen ausgeführt, die die „Worst- Case“-Situationen nachstellen. Kommen nun auch noch Variationen des Generators und der Batterie hinzu, so entsteht eine große Zahl von Einzelsimulationen. Hilfreich ist hier eine Simulationsautomatisierung, die zum einen die vielfältigen Eingangsgrößen als auch die Ergebnisse handhabt. Mittels einer Datenbank werden die verschiedenen elektrischen Verbraucher und weitere Daten der Plattformen/ Fahrzeuge verwaltet, die für eine Gesamt- Systemsimulation benötigt werden.
Über einfach zu bedienende Eingabemasken können die zu simulierenden Fälle definiert und anschließend an den Simulator geschickt werden. Die Ergebnisse werden automatisiert zu PowerPoint-Folien bzw. Excel-Tabellen aufbereitet. Der hiermit verbundene Vorteil ist, dass auch simulationsunerfahrene Anwender Simulationen und deren Auswertung durchführen können. Neben einer Lizenz- und Personalkosten-Reduktion werden die Ergebnisse schneller und fehlerfreier bereitgestellt.
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Bordnetzmodell: Auch der Kraftstoffverbrauch wird bestimmt
Mit einer Bordnetz-Simulation kann die Auslegung eines Bordnetzes ohne Aufbau eines Prototyps simuliert werden. Diese Option spart Zeit und Geld. Das diesem Artikel zu Grunde gelegte Bordnetzmodell wurde im Simulationstool „Saber“ (www.synopsys. com) realisiert. Hier können einzelne Komponenten wie Generator, Starter, Batterie und die Strategie eines elektrischen Energiemanagements ausgetauscht werden oder auf das entsprechende Bordnetz ausgelegt werden. Darüber hinaus können mit dem Modell Parameterstudien durchgeführt werden. Das enthaltene Triebstrangmodell kann zusätzlich die Auswirkung auf den Kraftstoffverbrauch der einzelnen Komponenten bestimmen. Weiterhin können Gewichtsunterschiede sowie eine andere Bereifung und deren Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch simuliert werden.
Das Bordnetzmodell (Bild 2) ist aufgrund seiner Komplexität in mehrere Teilmodelle aufgeteilt. Neben dem bereits erwähnten Triebstrangmodell gibt es ein Fahrermodell, welches das Schaltverhalten verschiedener Fahrer abbilden kann. Hier gibt es die Möglichkeit, zwischen verschieden Fahrertypen zu wählen. Eine Option ist der ökonomische Fahrer, der das Fahrzeug stets in einem niedrigen Drehzahlbereich betreibt. Diese Eigenschaft wirkt sich zwar positiv auf den Kraftstoffverbrauch aus, wirkt aber negativ auf die Ladebilanz. Das Starter- und das Generatormodell sind kennlinienbasierte Modelle, welche individuell auf jeden realen Starter bzw. Generator angepasst werden können. Die Verbraucher des Modells wurden in ohmsche, stromkonstante, leistungskonstante Verbraucher sowie Sonderverbraucher aufgeteilt. Die Leistungszyklen der Verbraucher werden toolgestützt erstellt. Bei Bedarf kann ein gemessener Verbraucherzyklus auf einen der Sonderverbraucher geschaltet werden.
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- Literatur
- Simulation – die Zukunft der Bordnetz-Auslegung
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