Cyberphysik soll Elektrofahrzeuge schneller auf den Markt bringen

Wissenschaftler im Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben neue Methoden für das Prüfen von Elektrofahrzeuge erarbeitet: Die Vernetzung von Komponenten- und Systemprüfständen soll das Prüfen von Gesamtsystemen in einer virtuellen Umgebung erlauben. Die einzelnen Komponenten müssten dadurch nicht wie bisher physisch zusammengeführt werden, so die Idee.

Im Projekt "TechReaL" wurde eine vernetzte Prüfumgebung für einen elektrischen PKW-Antriebsstrang inklusive Traktionsbatterie standortübergreifend aufgebaut und sehr erfolgreich abgeschlossen. | Symbolfoto: Pixabay
Im Projekt "TechReaL" wurde eine vernetzte Prüfumgebung für einen elektrischen PKW-Antriebsstrang inklusive Traktionsbatterie standortübergreifend aufgebaut und sehr erfolgreich abgeschlossen. | Symbolfoto: Pixabay
Julian Kral

Räumlich getrennt, aber in Echtzeit miteinander vernetzt – so lautet heute bei der Entwicklung und Produktion von Fahrzeugen und ihrer Komponenten immer öfter die Maxime. Beides findet an mehr als einem Standort statt, aber um ein Gesamtsystem testen zu können, müssen die Komponenten bislang an einem Ort zusammengeführt werden. Damit verbunden sind zeitliche, finanzielle und logistische Aufwendungen, welche die Wissenschaftler im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF reduzieren wollen.

In den vergangenen drei Jahren hat das Institut mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft an der Fragestellung gearbeitet, wie sich auf Basis der Digitalisierung und moderner Netzwerktechnologien die Prüfstände standortübergreifend vernetzen und zu einem Gesamtprüfsystem verbinden lassen. Das Ergebnis sind neue Methoden für einen sogenannten cyberphysischen Prüfansatz. In dem vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWi geförderten Projekt "TechReaL" wurde eine vernetzte Prüfumgebung für einen elektrischen PKW-Antriebsstrang inklusive Traktionsbatterie standortübergreifend aufgebaut und sehr erfolgreich abgeschlossen.

In ganz Deutschland verteilte Prüfstände über das Internet verbunden

Die technische Grundlage des vernetzten Prüfens bildet ein standortübergreifendes VPN-Netzwerk, welches die in ganz Deutschland verteilten unterschiedlichen Prüfstände und Computer miteinander über das Internet verbindet. Dieses Projektnetzwerk muss einerseits die Anforderungen der Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Knoten sicherstellen. Auf der anderen Seite gilt es, den Zugang ins firmeneigene Hauptnetzwerk sicher zu gestalten und vor Eindringlingen wie Hackern zu schützen.

Eine weitere technische Grundlage für das realitätsnahe vernetzte Prüfen ist die Hardware-in-the-Loop (HiL) Technologie. Hierbei werden ein real vorhandenes Teilsystem und dessen Prüfstand in eine virtuelle Umgebung eingebunden.

"Da das zu testende Teilsystem virtuell unter denselben Bedingungen wie im Gesamtsystem eingebunden ist, kann eine realitätsnahe Prüfung erfolgen. Die virtuelle Umgebung simuliert hierbei die restlichen fehlenden Teilsysteme des Gesamtsystems", erklärt Eva Stelter, die das Verbundprojekt TechReaL am Fraunhofer LBF betreut und die Konsortialführung innehat.

Im Projekt TechReaL erarbeiteten die Darmstädter Wissenschaftler eine innovative Erweiterung des klassischen HiL-Ansatzes: Es befinden sich nicht nur eine, sondern mehrere reale Komponenten in der Prüfung, und der geschlossene Signalaustausch findet in Echtzeit über das Internet statt. Im Verbundforschungsvorhaben TechReaL war das Fraunhofer LBF für die Gesamtkoordination verantwortlich. Förderer und Partner waren AVL Deutschland GmbH, Set Power Systems GmbH, Schaeffler Technologies AG & CO. KG, Fraunhofer IISB sowie BMW (assoziiert).

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