Echtzeit Co-Simulation

  Echtzeitnetzwerk Urheberrecht: RWTH Aachen | VKA

Die virtuelle Systementwicklung (engl.:“frontloading”) wird für eine Vielzahl von Industriezweigen immer wichtiger. Hierdurch lassen sich die Entwicklungsdauer, der Kostenaufwand und Produkteinführungszeiten reduzieren. Ein vielversprechender Ansatz für eine interoperable, modulare Entwicklung wird durch die Co-Simulation in Zusammenhang mit Echtzeitsystemen ermöglicht.

Die Vernetzung und Integration der Echtzeitsysteme in einer virtuellen Umgebung (speziell bei Systemen bestehend aus HiL Systemen und Simulationen) erfordert jedoch weiterhin signifikante Aufwände. Die Forschungsarbeiten an der Cosimulation adressieren Kombination mehrerer Simulationswerkzeuge und den echtzeitfähigen Austausch mit realen Komponenten. Durch die Anbindung der Prüfstandseinrichtungen des CMP an detaillierten Simulationen des Fahrzeugumfeldes können Wechselwirkungen mit dem Verkehrsszenario realistisch abgebildet werden. Hierdurch lassen sich realitätsnahe Testszenarien umsetzen welche zu einer frühen Zeitpunkt der Entwicklung Rückschlüsse auf das Verhalten des Gesamtsystems Antriebsstrang erlauben.

Die Vorarbeiten sind weiterhin Basis für die Antragstellung des ACOSAR Projektes gewesen, welches eine Schnittstelle für die Integration von RT-Systemen und die entsprechende Integrationsmethodik zum Ziel hat. Die Arbeiten können hierbei einen wesentlichen Beitrag zur internationalen Standardisierung liefern (vgl. FMI). Die Ergebnisse von ACOSAR werden zu einem kürzeren, deutlich flexibleren und hierbei modularen Systementwicklungsprozess für zahlreiche Industriezweige führen und die Etablierung neuer Geschäftsmodelle ermöglichen.

 

Systemische Untersuchungen am Antriebsstrang

Neben der Weiterentwicklung einzelner Komponenten im Antriebsstrang, wie etwa Batterien, Getriebe, effizienteren Elektromotoren, Leistungselektronik und Speichersysteme sowie zukünftigen Verbrennungsmotoren liegt die gemeinsame Integration der einzelnen Komponenten in den modernen Antriebsträngen im Fokus der Untersuchungen. Im Gegensatz zu den konventionellen Ansätzen, welche meist die isolierte Betrachtung von Einzel­kom­po­nenten oder Teilsystemen durchführen, können am CMP frühzeitig im Entwicklungsprozess Untersuchungen des -teilweise virtuellen- Gesamtsystems erfolgen.

  Prüfstandsvernetzung Urheberrecht: RWTH Aachen | VKA

Echtzeitfähige Prüfstandsvernetzung

Alle Labor­einrichtungen sind über echtzeitfähige Bussysteme vernetzt. Auf diese Weise können die einzelnen Labore, ergänzt durch Simulation, gleichzeitig im Gesamtsystem unter Berücksichtigung der Einbindung in das Hochspannungsnetz betrieben werden („Powertrain-in-the-Loop“, „In-the-Loop-House“). Die echtzeitvernetzten Prüflabore erlauben die bidirektionale Datenübertragung von Informationen zu mechanischen, thermischen und elektrischen Lasten („In-the-Loop-Testing“). Es können so realistische Betriebs­bedingungen und damit eine Transferierbarkeit der Forschungsergebnisse in eine spätere Anwendung sichergestellt werden. Neue Systeme können unter definierten und realitätsnahen Randbedingungen getestet werden, auch wenn das Gesamtsystem noch nicht existiert. Simulierte, virtuelle Komponenten des Antriebsstrangs werden in die Prüfstands-Infrastruktur integriert. Der Austausch von Informationen zwischen einzelnen Prüfständen in Echtzeit erlaubt den Test im Systemverbund in der Kombination aus realen und virtuellen Komponenten.

 

Projekte

ACOSAR

Co-Simulation ist ein etabliertes Werkzeug im Entwicklungsprozess und unterstützt die frühzeitige Festlegung von Schwerpunkten und Designzielen. Im „ACOSAR“ Projekt wird ein neues, standardisiertes Interface für die Übertragung dieses modularen Ansatzes auf die Echtzeit-Domäne entwickelt.
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Hy-Nets

Vernetzte Fahrzeuge und eine intelligente, kommunizierende Verkehrsinfrastruktur eröffnen ein hohes Potential zur Steigerung der Effizienz automobiler Antriebe. In dem Forschungsprojekt „Hy-Nets“ wird ein neuer Ansatz zur Echtzeitkopplung von Prüfständen mit komplexen Verkehrsszenarien unter Berücksichtigung von car2car Kommunikation entwickelt.
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IMPERIUM

Die Kraftstoffeffizienz ist ein Schlüsselaspekt um die Betriebskosten zu verringern und damit die Wettbewerbsfähigkeit eines Fahrzeugkonzeptes zu erhöhen. Unter der Projektleitung durch die AVL wird bei „IMPERIUM“ das Projektziel verfolgt, eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs um 20% (bezogen auf Diesel und UREA) zu erreichen, wobei die Emissionen selbstverständlich unterhalb des gesetzlichen Limits verbleiben.
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Ansprechpartnerin

Name

Feihong Xia

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Telefon

work
+49 241 80 48269

E-Mail

E-Mail
 

Publikationen

Electric-Motor-in-the-Loop: Efficient Testing and Calibration of Hybrid Power Trains

The Distributed Co-Simulation Protocol for the Integration of Real-Time Systems and Simulation Environments

Road-to-Rig-to-Desktop – Virtual Development Using Real-Time Engine Modeling and Powertrain Co-Simulation

Virtual Transmission Evaluation using an Engine-in-the-Loop Test Facility

Virtual 48V Mild Hybridization: Efficient Validation by Engine-in-the-Loop

Crank-Angle Resolved Real-Time Engine Modelling A Seamless Toolchain from Concept Design to HiL Testing

Crank Angle Resolved Real-Time Engine Modeling for HiL Based Component Testing

Road-to-Rig-to-Desktop – Virtual Development Using Real-Time Engine Modeling and Powertrain-Co-Simulation

Engine in the Loop: Closed Loop Test Bench Control with Real-Time Simulation

Virtual shaft: Synchronized motion control for real time testing of automotive powertrains