gesponsertFunktionsbasierte Fahrzeugauslegung Fahrzeugeigenschaften als Eckpfeiler der Derivatentwicklung

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AVL Deutschland GmbH

Ist Ihre Fahrzeug-Plattform ausreichend flexibel für neue Funktionalitäten und künftige Anforderungen? Lesen Sie, wie sich neue Funktionen frühzeitig, effizient und modular integrieren lassen.

Neue Fahrzeugarchitekturen müssen eine Vielzahl von gesetzlichen, betriebswirtschaftlichen oder kundenspezifischen Anforderungen erfüllen. Zudem müssen sie über einen langen Zeitraum wettbewerbsfähig bleiben. Daher ist eine kostengünstige und flexible Erweiterbarkeit über den Lebenszyklus eine weitere Voraussetzung. Eine einheitliche Markenidentität und gleichzeitig die differenzierte Abstufung der Produktpalette wird bereits während der Plattformentwicklung bei der Ausprägung der Attribute berücksichtigt. In diesem Zusammenhang liefert zudem eine domänenorientierte oder auch zentrale, wiederum erweiterbare E/E-Architektur eine essenzielle Basis.

Eine flexible Plattform kann somit auf sich ändernde Anforderungen während des Produktlebenszyklus adaptiert werden. Dabei gilt es, neue Funktionen möglichst effizient und mit geringem Änderungsaufwand zu implementieren. Eine besondere Herausforderung stellen dabei systemübergreifende Funktionalitäten dar, welche die Abstimmung der Fahrzeugattribute beeinflussen. Das ist beispielsweise bei der Integration von Funktionen zur Effizienzsteigerung des Gesamtsystems der Fall: Prädiktives Energiemanagement, oder die Entwicklung und Implementierung alternativer Energie- und Antriebssysteme wie Brennstoffzellen und hocheffiziente elektrische Antriebe sind hierfür Beispiele, mit denen sich AVL eingehend in Kundenprojekten befasst.

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Funktionale Auslegung mit Fokus auf die Fahrzeugeigenschaften

AVL bedient sich hierbei der funktionsbasierten Auslegung in Kombination mit der bewährten Attribute-Engineering-Methodik, um einerseits das Vorverlagern von Entwicklungsaufgaben zu maximieren und so die richtigen Entscheidungen zu einem möglichst frühen Zeitpunkt treffen zu können. Andererseits, um die Attribute auf Gesamtfahrzeugebene während des Entwicklungsprozesses auszubalancieren und so ein ausgewogenes Fahrzeug zu erhalten, das alle definierten Anforderungen erfüllt.

Die funktionsbasierte Auslegung ist dabei eine gesamtheitliche Betrachtung von den Kundenfunktionen mit den zugeordneten Attributen über die Systemanforderungen bis zur physikalischen Umsetzung der Funktion durch Hard- und Software mit entsprechenden Verifikations- und Validierungsschleifen.

Als Beispiel sei hier die Batterieintegration in sportliche Performance-BEV genannt. Durch das hohe Gewicht hat die Gestaltung und Integration der Batterie maßgeblichen Anteil an der Schwerpunktlage sowie den Massenträgheitsmomenten des Fahrzeugs. Beides beeinflusst somit die Fahrbarkeit, Fahrdynamik und Fahrwerksabstimmung in hohem Maß. Zudem stellen hohe Performance-Ziele entsprechende Ansprüche an das Thermalsystem. Eine gesamtheitliche funktionale Fahrzeugauslegung unter Berücksichtigung der optimalen Batteriegeometrie, der thermischen Auslegung und der Ergonomie (Sitzhöhe, Einstieg, Ausstieg, Bedienbarkeit) kombiniert mit Fahrfunktionen wie gelenkter Hinterräder oder auch Torque Vectoring erlaubt es, sportliche Fahrleistungen und Ausprägungen deutlich zu verstärken.

Funktionen neu gedacht

Diese systemübergreifende Sichtweise hilft nicht nur bei der Optimierung des Plattform-Layouts, sondern schafft auch Raum für innovative Lösungen. Bauteilen können zusätzliche Aufgaben zugewiesen werden. Beispielsweise kann bei der Integration eines Brennstoffzellensystems der H2-Tank nicht nur als Energiespeicher, sondern gleichzeitig auch als Schwingungstilger fungieren, was zu einer Gewichtseinsparung führt. Bei der Erstellung eines funktionalen Sicherheitskonzepts bringt diese Sichtweise ebenfalls Vorteile – können doch ausgefallene Funktionen von Bauteilen anderer Fahrzeugsysteme übernommen werden. Kommt beispielsweise die X-by-Wire-Technologie, zum Einsatz, kann bei einem Ausfall einer Steer-by-Wire-Lenkung das Fahrzeug mit der Brake-by-Wire-Bremse bis zum Stillstand gebremst und gleichzeitig über das selektive Bremsen einzelner Räder gelenkt werden. Ein entsprechendes Antriebslayout vorausgesetzt, übernimmt auch der elektrische Antrieb Fahrdynamik-, Fahrstabilitäts-, Traktions- und Bremsfunktionen (TCS, ABS, ESP).

Einfache Lösungen für multidimensionale Herausforderungen

Um die Umsetzbarkeit der neuen Funktionalitäten und deren Wechselwirkung auf die bestehenden Funktionen in vorhandenen Plattformen zu bewerten, greifen die AVL-Experten auf digitale Zwillinge zurück. Diese werden anfangs in der virtuellen Umgebung, später im Entwicklungsprozess unter Verwendung von AVLs Integrated Open Development Platform „IODP“ in SiL- und HiL-Umgebungen auf eine fehlerfreie Funktion entwickelt, getestet und validiert. Auch die Absicherung der Lebensdauer vom Einzelsystem bis hin zum Gesamtfahrzeug mithilfe der AVL Load Matrix spielt hier eine wichtige Rolle. Dabei berücksichtigt eine Simulationsumgebung alle maßgeblichen Einflussgrößen aus den unterschiedlichen Systemen, um eine gesamtheitliche Aussage tätigen zu können. Zusätzlich kann bereits zu diesem frühen Entwicklungszeitpunkt eine funktionsbasierte virtuelle Vor-Kalibrierung vorgenommen werden, um die weiteren Entwicklungsphasen zu verkürzen. Nicht nur „Zeit ist hier Geld“, auch die Reduzierung von Prototypaufbauten spart enorme Entwicklungsbudgets.

AVLs gesamtheitliche Betrachtung ermöglicht es, schon sehr frühzeitig Zielkonflikte zu lösen, die richtigen technologischen Entscheidungen zu treffen, die Anzahl der Hardwareprototypen zu minimieren und gleichzeitig deren Reifegrad zu erhöhen.

All dies garantiert eine effiziente Entwicklung und ein ausbalanciertes Endprodukt unter Berücksichtigung des vorgegebenen Zeitplans und der Kosten. Mithilfe dieser ausgefeilten Methodiken ist AVL in der Lage, eine hohe Anzahl an Varianten, Derivaten und Neuentwicklungen sicher, schnell und kostengünstig auf den Markt zu bringen und im After Sales neue Geschäftsmodelle zu etablieren.

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