Näher an der Wahrheit

Ein neues modellbasiertes Verfahren für die Validierung und Zyklussimulation von Hydraulikmodulen für Doppelkupplungsgetriebe

Mithilfe der modellbasierten Ansteuerung eines selbst entwickelten Hydraulikmoduls mit dem Prototypen-Steuergerät MABx/Rapid Pro konnten IAV-Entwickler bereits in einem frühen Projektstadium äußerst realitätsnahe Messungen durchführen und damit belastbare Aussagen zum dynamischen Druckverhalten und Energieverbrauch des Moduls erzielen. In Zukunft soll das Verfahren auch in anderen Projekten eingesetzt werden und mehr Einblicke liefern als gängige Hardware-in-the-Loop-Untersuchungen.

Im Rahmen eines Eigenentwicklungsprojektes arbeitet IAV an einem neuen Doppelkupplungsgetriebe für Hybridfahrzeuge, das durch die teilweise Kombination von Gängen mit weniger Zahnradpaaren und somit auch mit einem kleineren Bauraum auskommt. Verbrauchsoptimierungen bei hohem Fahrkomfort sind dabei die Ziele.

Das Hydraulikmodul für diese innovative Komponente entstand ebenfalls neu – und wurde mit einem besonders realitätsnahen Verfahren frühzeitig getestet: „Wir haben das Fahrzeug und noch nicht realisierte Hardwarekomponenten mit unserer Simulationssoftware VeLoDyn nachgebildet und das Hydraulikmodul über das Prototypen-Steuergerät gemäß der Simulationssituation angesteuert“, erklärt Dr. René Knoblich, Funktionsentwickler im Bereich Getriebe und Hybridsysteme bei IAV. „Dadurch konnte ein Systemverhalten erzielt werden, als befände sich das Modul bereits im realen Fahrzeug.“ Sofern realitätsnahe Simulationsmodelle vorhanden sind, lassen sich jederzeit beliebige Getriebekomponenten wie etwa andere Hydraulikpumpen oder Kupplungen in die Simulation miteinbeziehen.

Frühzeitige Rückschlüsse auf die Modulfunktion

Im Gegensatz zu herkömmlichen Hardware-in-the-Loop-Tests (HiL) wird das Modul zusammen mit einem hydraulischen Prüfadapter betrieben, der gemäß der online berechneten Simulationsergebnisse modellbasiert angesteuert wird. Hierdurch fließt bei diesem Versuchsaufbau das Hydrauliköl unter realistischen Bedingungen durch den Kreislauf, sodass die Entwickler aus den Ergebnissen sofort Rückschlüsse auf die Funktion des Moduls ziehen können

„Wir sehen beispielsweise, ob die gewünschten Zeitkonstanten des Druckaufbaus bei den spezifizierten Leckagen überhaupt möglich sind oder welchen Druckabfall Gangstellerbewegungen verursachen – denn wir können die Verhältnisse in der Hydraulik jetzt früher im Entwicklungszyklus auch ohne Gesamtsystem deutlich besser nachbilden als bisher“, sagt Jens Algner, Teamleiter Funktions- und Softwareentwicklung Getriebe und Hybridsysteme. „So erkennen wir nötige Veränderungen und spielen diese Erkenntnisse sofort wieder in die Entwicklung der hydraulischen Komponenten zurück.“

Auch der Energieverbrauch ließ sich mit der Methode im Rahmen von NEFZ-Simulationen (Neuer Europäischer Fahrzyklus) präzise vorhersagen. Zudem lieferten die Messungen auch Anhaltspunkte für die Grundbedatung der zukünftigen Steuerungssoftware. „Mit diesem neuen Ansatz können wir Systemuntersuchungen an Getrieben durchführen, selbst wenn lediglich Basiskomponenten zur Verfügung stehen“, fasst René Knoblich zusammen. „In die Bewertung können ebenfalls Untersuchungen verschiedener Fahrzeugkonzepte einfließen – denn VeLoDyn bietet durch entsprechende Parameter die Möglichkeit, die Komponenten des Antriebsstranges zu verändern.“ In Zukunft wollen die Entwickler Knoblich und Algner das neue Verfahren darum auch in Kundenprojekten einsetzen, um Hydraulikmodule und andere Hardwarekomponenten frühestmöglich im Entwicklungsprozess zu optimieren.