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Herausforderung Hybridantrieb

Teststrategien für die Simulation von Hybridfahrzeugsystemen

28. Oktober 2011, 9:47 Uhr | Von Frank Langner und Jürgen Meyer

Das Testen im Automotive-Bereich ist schon heute eine Wissenschaft für sich, und die Anforderungen werden mit der kommenden Norm ISO 26262 nicht geringer. Der Aufwand ist sowohl für klassische Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren als auch für Elektrofahrzeuge enorm, aber Hybridfahrzeuge stellen alle bisher gekannten Testanforderungen in den Schatten. Warum ist das so und wie kann man damit umgehen?

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Die Entwicklung von Hybridantrieben stellt die Testprozesse bei den Herstellern vor neue Herausforderungen. Die Kombination zweier unterschiedlicher Antriebsarten - Elektromotor und Verbrennungsmotor - in einem Fahrzeug erzeugt eine Vielzahl neuer Betriebszustände und Fehlerquellen, die durch entsprechende Tests abgesichert werden müssen. Dies beginnt bei den unterschiedlichen Energielieferanten - Kraftstoff, Batterie, Speicherkondensatoren - und geht über die Absicherung der Antriebsstränge mit mechanischen und elektrischen Systemen zur Überwachung, Fehlerbehandlung und Notabschaltung bis hin zur Integration der Systeme zu einer homogenen Einheit hinsichtlich Beschleunigung, Drehzahl und Fahrgefühl. Entscheidend für die kosteneffiziente Integration in ein bestehendes Fahrzeugkonzept ist die Art der Hybridisierung: seriell, parallel, E-Maschine für kombinierten Motor-/Generatorbetrieb oder Generator und Elektromotor separiert. Für die Auswahl des Antriebskonzeptes wählt der Hersteller Kriterien anhand von Emissionen, optimierten Betriebspunkten und Kennlinien, die wiederum in unterschiedliche Ansteuerungen münden. Ein Knackpunkt ist beispielsweise das Thema der Bremsen. Beim herkömmlichen System arbeiten hydraulische Bremse und Antrieb gegeneinan- der mit Kopplung der Kräfte an der Bremsscheibe. Dabei wird das Bremsmoment verzögert aufgebaut - abhängig vom Pedaldruck über den Bremskraftverstärker und das hydraulische System bis hin zur mechanischen Bewegung und dem Erreichen der maximalen Bremskraft an der Bremsscheibe selbst. Im Vergleich dazu kann das maximale Bremsmoment über den Elektromotor direkt an der Antriebswelle schlagartig eingestellt werden. Bei einem ungünstigen Wechsel der elektrischen Maschine in den Generatorbetrieb kann dies in einer fahr- dynamisch anspruchsvollen Situation dramatische Auswirkungen auf die Kontrollierbarkeit des Fahrzeuges haben.