Archiv des Autors: Stefan Kasprowski

Ganzheitliche Kalibrierung
Kostenvorteil durch Lösungen aus einer Hand
Kostenvorteil durch Lösungen aus einer Hand
Aufgrund der stark zunehmenden technischen Komplexität moderner elektrischer Antriebsstränge steigt auch der für die Systementwicklung, Funktionsentwicklung, Systemkalibrierung und Systemvalidierung erforderliche Aufwand. Zur Festlegung der Systemanforderungen hat FEV eine strukturierte Vorgehensweise für die Systemanalyse und das Reglerdesign entwickelt, welche die Identifizierung der Systemanforderungsparameter erleichtert und gleichzeitig den Zeitrahmen und die Kosten für die Entwicklung sowie Kalibrierung von Funktionen reduziert.
Der Kalibrationsingenieur muss tiefgreifende Systemkenntnisse besitzen, um moderne elektrische Antriebsstränge kalibrieren zu können. FEV verfügt über umfassende Ressourcen zur Entwicklung und Kalibrierung von modernen Antriebssträngen. Mehr als 1.000 Spezialisten des Unternehmens besitzen Know-how und Fachwissen im Bereich von Elektroantrieben und arbeiten in interdisziplinären Teams zusammen, um Elektroantriebe „auf die Straße“ zu bringen. Alle Aktivitäten im Zusammenhang mit der Entwicklung von Antriebssträngen sind bei FEV Business-Units-übergreifend organisiert.
Effektive Tools und Methoden für Getriebekalibrierung
Die Komplexität moderner Steuergeräte, die zunehmende Diversifizierung der Antriebsstrangvarianten und die Notwendigkeit von verkürzten Entwicklungszyklen erfordern neuartige Ansätze für die Kalibrierung von Antriebssträngen. Die Antwort auf diese Herausforderungen ist ein modellbasiertes Kalibrierverfahren, das einen Großteil der Kalibrieraufgaben vom Fahrzeug auf den Schreibtisch des Kalibrationsingenieurs verlagert. Zu den typischen von FEV im Bereich der Getriebekalibrierung eingesetzten Tools und Verfahren gehören:
- Das TOPEXPERT Transmission Calibration Expert (TraCE) Toolset zur effizienten Kalibrierung verschiedener Fahrmodi. Dieses Kalibriertool kommt bei der Kalibrierung von Fahrpedalkennfeldern, Schaltkennlinien sowie Variogramm-, Fahrwiderstands- und Elektroantriebsfunktionen wie Last-, Boost-, Roll- und Regenerationsbetrieb zum Einsatz. Dieses modellbasierte Kalibriertool reduziert die zur Kalibrierung von Getriebesteuerungsfunktionen erforderliche Zeit deutlich und erhöht die Robustheit der Kalibrierung.
- Zur Erhöhung der Effizienz von Fahrzeugprüfungen und -kalibrierungen hat FEV den TOPEXPERT Vehicle Test Automatisierer (VTA) entwickelt. Diese einzigartige Lösung ermöglicht die Übertragung der Automatisierungsalgorithmen vom Prüfstand auf die Fahrzeugkalibrierung.
- Ein anforderungsbasiertes Parameter-Management-system sorgt bei Projekten mit zahlreichen Fahrzeugvarianten für die effektive Nutzung und Verwaltung von Kalibrierdatensätzen. Dieses Tool basiert auf physikalischen Systemabhängigkeiten. Die Parameter des Getriebesteuergeräts (Transmission Control Unit, TCU) werden entsprechend dieser physikalischen Abhängigkeiten den Komponenten des Antriebsstrangs zugewiesen. Wenn ein Kalibrierparameter, der einer Komponente zugewiesen wurde, geändert werden muss, wird die Änderung für alle Fahrzeugvarianten wirksam, die dieser speziellen Komponente zugewiesen wurden. Bei jeder Kalibrierfreigabe wird der Reifegrad der Kalibrierung mit den vereinbarten Projektzielen verglichen.
- FEVcal-Software ermöglicht die einfache Anwendung der leistungsstarken DoE-Methodik (Design of Experiment) durch den Kalibrationsingenieur. Die hochmodernen, globalen Modellierungstechniken von heute, die auf Gauß-Prozess-Modellen basieren, wurden an die speziellen Charakteristiken der Getriebe- und Antriebsstrangmodellierung angepasst.
Vorteile des FEV Getriebekalibrierungsverfahrens
Die Kombination der oben erwähnten Verfahren und Tools ermöglicht es FEV, für praktisch alle möglichen Anwendungen und Varianten einen qualitativ hochwertigen Datensatz bereitzustellen. FEV verfügt über Erfahrung aus zahlreichen Projekten mit AT-, CVT-, AMT-, DCT-, DHT- und EDU-Getriebetypen, die sich bei der Durchführung von Seriengetriebe-Kalibrierprojekten in vielen Varianten bewährt hat. Auf dieser Grundlage hat FEV ein firmeneigenes Kalibrierverfahren entwickelt, das ein sicheres und zuverlässiges Projektmanagement ermöglicht. Hauptmerkmale des Kalibrierverfahrens sind:
- Klares Änderungsmanagement der Kalibrierparameter basierend auf einem Webserver, um Kunden die Nachvollziehbarkeit von Projekten zu ermöglichen und ein vollkommen transparentes Risikomanagement zu bieten
- Definierte Reifegrade zur Verfolgung des tatsächlichen Status der Datensätze der TCU-Funktionalitäten und des Gesamtparametersatzes
- Einfache Anpassung an Kundenprozesse zur Unterstützung der Anforderungen von unterschiedlichen Kunden in Bezug auf die Projektdurchführung
Basierend auf diesem Organisationsniveau verfügt FEV über die Fähigkeit, die schlüsselfertige Verantwortung für Projekte zur Serienkalibrierung zu übernehmen, einschließlich Projektmanagement, Lieferantenverwaltung, Unterstützung bei der Homologation sowie dem Serienanlauf und der Serienbetreuung.
Optimierte Fertigungsanwendungen durch Design of Experiment
Eine für die effiziente Kalibrierung der Schaltqualität entwickelte Methode ist der DoE-Ansatz (Design of Experiment). Die Kalibrierung der Schaltqualität umfasst die Anpassung der Parameter für die Kupplungsdrehmoment-Kapazitätssteuerung und der Motorsteuerung, um in jeder Fahrsituation für ein komfortables Schaltverhalten entsprechend der Kundenanforderungen zu sorgen. Der DoE-Ansatz wird verwendet, um die Schaltqualität des Systems basierend auf Kalibrierparametern vorherzusagen. Die Schaltqualität wird auf der Grundlage von zahlreichen physikalischen Größen durch die Objektivierungs-Toolbox (FEVos) beschrieben, wobei die zwei bedeutenden Zielgrößen der Vibration Dose Value (VDV) und der Low Frequency Percentage (LFP) sind. Die zusammengefassten Kalibrierparameter, welche die Eingangsdaten für die Erstellung der DoE-Prüfpläne sowie für das DoE-Modell im TOPEXPERT-Tool FEVcal bilden, werden innerhalb bestimmter, den Betriebsbereich des Systems begrenzenden Rahmenbedingungen beschränkt. Diese Kalibrierparameter werden dann basierend auf den Ausgangsdaten des DoE-Modells optimiert, das die objektive Bewertung der Schaltqualität beschreibt.
Die optimierten Kalibrierparameter werden schließlich im Testfahrzeug geprüft, um die Ergebnisse der Kalibrierung der Schaltqualität gegen subjektive und objektive Bewertungen zu validieren. Mithilfe der DoE-Methodik konnte FEV bereits Problembereiche von mehreren Fertigungsanwendungen optimieren. Ein Beispiel für ein Serien-6-Gang-Automatikgetriebe ist nachfolgend dargestellt:
In diesem Beispiel wurde die Verbesserung der Schaltqualität im Rahmen einer subjektiven Bewertung durch einen erfahrenen Kalibrationsingenieur bestätigt. Die Testläufe zur Kalibrierung werden mithilfe des TOPEXPERT VTA-Tools durchgeführt.
Vehicle Test Automator spart Aufwand bei Getriebekalibration
Zur Erhöhung der Effizienz von Fahrzeugprüfungen und -kalibrierungen hat FEV den TOPEXPERT Vehicle Test Automator (VTA) entwickelt. Diese einzigartige Lösung ermöglicht die Übertragung der Automatisierungsansätze vom Prüfstand auf die Fahrzeugkalibrierung. Mithilfe des VTAs kann der Kalibrationsingenieur seine Experimente unter Verwendung eines praktischen, grafischen Workflow-Editors am Schreibtisch planen. Die VTA-Plattform bietet integrierte Bibliotheken mit kalibrierspezifischen Blöcken und eine offene Anwendungsumgebung für benutzerdefinierte Bewertungsalgorithmen, um die einfache Dokumentation, Übertragung und Standardisierung des Kalibrier-Know-hows zu ermöglichen. Auf dieser Grundlage ist es möglich, den Einsatz von modellbasierten Kalibrieransätzen auf die Fahrzeugkalibrierung auszudehnen. Die erzeugten Testbeschreibungen können im Fahrzeug ausgeführt werden, indem der Kalibrationsingenieur durch das Fahrmanöver geführt oder die Fahrzeugsteuerung komplett übernommen wird und die erfolgreich durchgeführten Prüfungen auf strukturierte Weise erfasst werden.
Für die Getriebekalibrierung und -validierung hat FEV automatisierte Bewertungsabläufe entwickelt, die den Fahrer durch die einzelnen Manöver führen. Nach dem Start des VTA-Laufs wird der Kalibrationsingenieur vom Tool durch die grafische Benutzeroberfläche geleitet. Der Kalibrationsingenieur kann die wichtigen Signale überwachen und wird durch eine zuvor definierte Folge von Fahrmanövern geführt. Wenn das Manöver erfolgreich gefahren wird, speichert der VTA die Aufzeichnung. Die Aufzeichnung wird nur dann gespeichert, wenn alle definierten Rahmenbedingungen erfüllt wurden (das heißt, das Fahrzeug muss sich beispielsweise im „stationären Betriebszustand“ befinden, das Gaspedal muss innerhalb einer bestimmten Bandbreite positioniert sein, die Klimaanlage muss ausgeschaltet sein oder der Motor muss laufen); anderenfalls wird die Aufzeichnung zurückgewiesen und das Tool fragt den Fahrer, ob das Manöver wiederholt werden soll. Mithilfe dieser Methode erfasst das Tool nur die Fahrmanöver und Prüfdaten, die auf eine vorgegebene Weise durchgeführt/erfasst wurden. Dadurch werden eine äußerst effiziente Offline-Analyse dieser Prüfungen und die Verbesserung des Datensatzes ermöglicht. Am Ende des Verfahrens fordert das Tool den Kalibrationsingenieur auf, einen subjektiven Bewertungswert für das Manöver einzugeben. Alle wichtigen Daten werden im Kommentarbereich oder im Dateinamen der Prüfungsdatei gespeichert, um die Dokumentation abzuschließen.
Intelligente Lösungen für elektrifizierte Antriebsstränge
Die Nutzung der Vorteile moderner elektrischer Antriebsstränge mit zunehmender technischer Komplexität erfordert den Einsatz intelligenter Lösungen durch Ingenieure. FEV verfügt über erfahrene Systemingenieure, die Konzepte für elektrische Antriebsstränge entwickeln und die Vorteile dieser Systeme nutzen können. Intelligente Kalibriermethoden für optimale(s) Energiemanagement, Kraftstoffeffizienz, Emissionen und Fahrverhalten werden entwickelt und können an alle Arten und Konfigurationen von elektrischen Antriebssträngen angepasst werden. Beispielsweise kann ein dedizierter Hybrid-Antriebsstrang in Kombination mit einem P4-System die Schaltqualität verbessern, indem die Elektromaschine im Getriebe und die Elektromaschine an der Hinterachse während des Schaltvorgangs einen Drehmomentausgleich bereitstellen. Während der Beharrungsphase des Schaltvorgangs kann der riemengetriebene Startergenerator (RSG) durch Kompensation des Trägheitsmoments von Verbrennungsmotoren Energie regenerieren. Um die optimale Schaltqualität zu erzielen, müssen alle Teilsysteme unter Berücksichtigung des gesamten Systems gesteuert und kalibriert werden.
Um moderne elektrifizierte und konventionelle Antriebe effektiv und mit optimaler Qualität kalibrieren zu können, hat FEV einen effizienten Kalibrierprozess mit intelligenten Werkzeugen und Methoden entwickelt, der den Kunden zur Verfügung steht. Damit wird ein Optimum hinsichtlich Energiemanagement, Wirtschaftlichkeit, Emissionen, NVH und Fahrbarkeit erreicht.


Modernste Batterieentwicklung für künftige Antriebssysteme
Standort Frankreich
Standort Frankreich
FEV Frankreich betreibt bei Paris und in Rouen (Normandie) zwei Test Center und hat ein Büro in Lyon. Neben der Entwicklung von innovativer Prüfstandstechnik liegt ein Schwerpunkt in Frankreich bei der Entwicklung von Elektromobilitätslösungen. Um den auch in diesem Bereich gestiegenen Entwicklungsanforderungen zu begegnen und das Leistungsangebot des Geschäftsbereichs Electronics and Electrification auszubauen, erweitert FEV aktuell sein Batterie-Prüfzentrum bei Paris.
Bereits in diesem Jahr soll das rund 600 Quadratmeter große Areal den Betrieb aufnehmen. Dabei wird es mit vier begehbaren Prüfzellen für große Traktionsbatterien und vier Prüfzellen für Batterie-Packs mit einer Spannungsversorgung von bis zu 1.200 V auf modernste technologische Ansprüche ausgelegt sein. Zusätzlich werden bis zu 300 Kanäle für Tests von Batteriezellen und -modulen zur Verfügung stehen, wobei alle Prüfzellen über eine Klimatisierung verfügen.
Das neue FEV Test Center wird darüber hinaus auf umfangreiche Echtzeitsimulationswerkzeuge zurückgreifen, die Batterien durch Simulation von Straße, Fahrzeug und Antriebsstrang in ihren individuellen Anwendungsszenarien auf Herz und Nieren testen können. Ein zusätzlicher Prüfstand für E-Antriebe wird die vollständige Überprüfung von elektrischen Antriebssträngen ermöglichen. Damit wächst die Anzahl an Prüfständen an den beiden in Frankreich betriebenen Test Centern auf insgesamt 18.
Schon in der Vergangenheit hat sich FEV seit seiner Gründung in Frankreich im Jahr 2004 neben Lösungen für den Antriebsstrang einen Namen mit der Entwicklung von Geräten und Software für Prüfstände gemacht. MORPHEE, als eines der bekanntesten Automatisierungssysteme auf dem Markt, ist ein Beispiel für heute weit verbreitete Software in diesem Kontext.
In Zukunft wird FEV Frankreich sich mit seinen über 700 Mitarbeitern auch im Bereich des Luft- und Raumfahrtsektors verstärkt einbringen. So ist in naher Zukunft unter anderem die Eröffnung eines Büros in Toulouse geplant, dem wichtigsten Standort für Luft- und Raumfahrt in Frankreich.

Sichere, vernetzte Lösungen für eine autonome Mobilität
Standort USA
Standort USA
Beheimatet im Zentrum der amerikanischen Automobilindustrie, der Motor City, ist FEV Nordamerika seit über 30 Jahren eine treibende Kraft für technische Innovationen in der Mobilitätsbranche.
Mehr als 450 Experten arbeiten in drei technischen Einrichtungen in Auburn Hills (Michigan) und einem Büro im Silicon Valley (Kalifornien) eng mit OEMs und Zulieferern zusammen, um intelligente und effiziente Mobilitätslösungen der Zukunft zu entwickeln. 1985 in Kalifornien gegründet, zog FEV Nordamerika 1997 nach Michigan. 2016 brachten die florierende Elektronikindustrie und die Kundenanforderungen FEV zurück zu ihren Wurzeln an die Westküste, wo ein weiteres Büro eröffnet wurde.
Aktuell erfolgt ein erneuter Ausbau des Campus. Er wird ein komplett neues Fahrzeugprüfzentrum beinhalten, welches die Möglichkeiten bei der Fahrzeugentwicklung vor Ort zusätzlich stärken wird. Mit der für Ende 2018 geplanten Fertigstellung wird FEV Nordamerika seinen Kunden dann sämtliche Lösungen der Antriebsstrang- und Fahrzeugentwicklung aus einer Hand anbieten können.

FEV Nordamerikas neues Test-Center-Gebäude wird nach der Fertigstellung 2.400 m² groß sein (Computermodell)
Die neue Anlage verfügt über einen hochmodernen Fahrzeug-Emissions-Rollenprüfstand mit hochpräziser Abgasmesstechnik sowie eine fortschrittliche Fahrzeugwerkstatt mit einer Niedrigtemperatur-Konditionierhalle. Die Einrichtungen ergänzen die bestehenden 26 Antriebsstrang-Prüfstände und 6 Motor- und Komponentenprüfstände, die auch auf elektrifizierte Antriebsstränge, -motoren und -achsen ausgelegt sind.
Automatisiertes Fahren und Konnektivität stellen heute einen Schwerpunkt in der Mobilitätsindustrie dar. Damit einhergeht, dass die hierbei erforderlichen Hardware- und Software-Entwicklungen zunehmend diversifizierter für OEMs und Zulieferer werden. Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, hat FEV Nordamerika 2017 ein globales Center of Excellence (CoE) ins Leben gerufen, das sich auf die Konnektivität und intelligente Fahrzeugentwicklung konzentriert. Dabei beschränkt es sich nicht nur auf Funktionen des autonomen Fahrens, sondern umfasst auch Infotainment- und Telematiksysteme, Cybersecurity und V2X-Kommunikation.
Das CoE basiert auf einem Ansatz des vernetzten Systemdenkens, bei dem das gesamte Ökosystem in jeder Phase der Entwicklung intelligenter Fahrzeuge berücksichtigt wird. Dieser Ansatz ist aufgrund des exponentiellen Wachstums neuer Funktionen, Anbieter und Entwicklungsaufgaben von entscheidender Bedeutung. Durch „Connected Systems Thinking“ sind kürzere Entwicklungszeiten trotz zunehmender Systemkomplexität und strengerer Anforderungen an Hard- und Software realisierbar. So ermöglicht das CoE die Entwicklung sicherer und vor Cyber-Angriffen geschützter Fahrzeuge.

Innovative Antriebskonzepte für die Mobilität von Morgen
Ausblick
Ausblick
Die Automobilindustrie befindet sich derzeit wohl in ihrem größten Umbruch. Nicht nur das Verständnis von „Mobilität“ ändert sich durch die voranschreitende Digitalisierung und Urbanisierung mit Entwicklungen, wie beispielsweise Car-Sharing und dem autonomen Fahren mit verschiedensten elektrischen Assistenzsystemen. Ferner herrscht durch die globale Verantwortung des Klimaschutzes insbesondere im Transportsektor ein positiver Wettstreit beim Antrieb. So streben Autobauer und -zulieferer mit Blick auf eine CO2-neutrale Mobilität nach zielführenden Entwicklungen. Einigkeit über die eine richtige Lösung gibt es dabei jedoch nicht, vielmehr entsteht ein Wettbewerb verschiedenster Technologien.
Elektrifizierung ist in diesem Zusammenhang ein wichtiges aber – anders als in der Öffentlichkeit vielfach wahrgenommen – nicht das einzige Mittel. Vielmehr gilt es ein Bewusstsein dafür zu entwickeln, dass es nicht ausreicht, einen konventionellen Verbrennungsmotor durch einen E-Antrieb zu ersetzen. Die Zukunft der Fahrzeugantriebe wird durch elektrifizierte Verbrennungsmotoren als HEV und PHEV, sowie BEV Antriebe nebeneinander geprägt sein. Das Ziel muss also sein, die Entwicklung bedarfsgerechter Antriebslösungen voranzutreiben, anstatt sich nur auf einen einzelnen Ansatz zu fokusieren.
Verbrennungsmotoren, wie der moderne Dieselmotor, waren und sind ein wesentliches Element in dieser Betrachtung. Sie besitzen neben dem höchsten thermischen Wirkungsgrad bei den Antrieben auch eine sehr hohe Reichweite. Durch immer modernere Technologien, wie das jüngst in Serie bei Ottomotoren angewandte variable Verdichtungsverhältnis, der weiteren Turbolader-Optimierung oder auch der effizienten Nutzung der Restwärme des Abgases ist es möglich, nachhaltige und ressourcenschonende Verbrennungsmotoren mit geringen Schadstoffemissionen zu produzieren.
Durch E-Fuels, also synthetische Kraftstoffe, die aus regenerativen Quellen gewonnen werden, kann der CO2-Ausstoß bei „well to wheel“ Betrachtung fast auf null reduziert werden. Leider wird diese Form der CO2-Betrachtung aktuell politisch nicht gefördert. Auch die ergänzende Elektrifizierung des konventionellen Antriebsstrangs, beispielsweise durch kostengünstige 48 V-Systeme, die gleichzeitig auch bessere Fahrleistung und mehr Komfort erzielen, ist eine sinnvolle Maßnahme zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen.
Das Reichweitenproblem bei E-Fahrzeugen kann die Brennstoffzelle durch die Verwendung eines ergiebigen Wasserstofftanks gelöst werden. Zudem kann durch die Nutzung von Wasserstoff in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung für das Elektrofahrzeug der Stromüberschuss aus regenerativen Energien sinnvoll gespeichert werden. Für einen massenmarkttauglichen Einsatz von Brennstoffzellenfahrzeugen fehlt aktuell noch die Infrastruktur, es befindet sich jedoch gegenwärtig eine Vielzahl von Wasserstofftankstellen in Planung.
Die Zukunft des Antriebs wird zweifelsfrei durch Nachhaltigkeit dominiert. Ein Verbot einzelner Antriebstechnologien ist dabei nicht zielführend. Stattdessen ist die richtige Kombination entscheidend. Ob nun elektrifizierte Antriebe, die Brennstoffzelle oder optimierte Verbrennungsmotoren mit E-Fuels: Für jede Anwendung gilt es die richtige, sinnvollste und sauberste Lösung zu finden und zu fördern.

40 Jahre Entwicklungsdienstleistungen
Meilensteine
Meilensteine
FEV hat sich seit seinem Bestehen kontinuierlich den Herausforderungen der Zeit gestellt und Lösungen entwickelt, die Antriebsstränge sowohl effizienter als auch die Mobilität insgesamt sicherer und nachhaltiger gemacht haben. Viele dieser Innovationen haben es in die Serienproduktion geschafft und sind heute nicht mehr wegzudenken. Grund genug, einige davon an dieser Stelle zu präsentieren.
3-Wege-Katalysator – seit Anfang der 1980er
Der 3-Wege-Katalysator ist eine Technologie, die beim Ottomotor eine sehr wirkungsvolle Reinigung der Abgase ermöglicht und zu deren Entwicklung FEV wichtige Beiträge geleistet hat. Seinen Namen erlangte der 3-Wege-Katalysator durch seine gleichzeitige Umwandlung der drei Schadstoffgruppen Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide zu Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasser. Möglich macht das eine Beschichtung mit Washcoat und Edelmetallen wie beispielsweise Palladium und Rhodium. Während erstgenanntes Metall insbesondere Oxidationsvorgänge unterstützt, reduziert Rhodium die Stickoxide. Die Schadstoffemission verringert sich so um über 90 Prozent.
Variable Ventilsteuerung – Ende 1980er
Durch eine variable Ventilsteuerung lassen sich die Mengen an Luft beziehungsweise Kraftstoffgemisch in Verbrennungsmotoren dosieren. Hierbei wird, je nachdem ob gerade viel oder wenig Leistung benötigt wird, die Verbrennung optimiert und Kraftstoff eingespart. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten im Hinblick auf Leistung und Kosten. FEV hat verschiedene Konzepte, von der einfachen Hubumschaltung bis hin zu vollvariablen mechanischen und elektromechanischen Ventiltrieben für unterschiedliche Hubraumklassen und Zylinderzahlen bei Otto-und Dieselmotoren entwickelt und erfolgreich umgesetzt.
Diesel-Direkteinspritzung – 1995/1996
FEV war maßgeblich an der Entwicklung piezoelektrisch gesteuerter Common Rail Injektoren beteiligt. Zum Beispiel wurden zwei Jahre vor Serieneinführung der Common Rail Systeme (1997) erste direktgesteuerte Common-Rail-Piezo-Injektoren entwickelt und an Einzylinder-Forschungsmotoren betrieben.
Spray Guided Turbo
Der von FEV entwickelte 4-Zylinder-Ottomotor mit Turbolader und Direkteinspritzung leistet 160 kW / 90 kW / I und entwickelt sein maximales Drehmoment von 320 Nm ab 1.800 U / min. Der Motor ist für den Betrieb mit Ethanolkraftstoff ausgelegt und weist eine Spitzendruckfähigkeit von 140 bar aus. Neben einem speziell auf den Ethanolbetrieb ausgelegten Brennverfahren sind Änderungen am Einlassventil, dessen Sitzring, dem Zündsystem und der Kurbelgehäuseentlüftung wesentliche Anpassungen, die am Motor vorgenommen wurden. Der Motor kann bereits bei -10 °C ohne zusätzliche Kaltstarthilfen gestartet werden.
Diesel Partikelfilter – vorgestellt in 1999
FEV hat den weltweit ersten in Serie gefertigten Dieselpartikelfilter (DPF) zusammen mit Peugeot entwickelt und patentiert. Der DPF ist in der Lage, Partikelemissionen zu reduzieren. Das Unternehmen hat damit nicht nur eindrucksvoll aufgezeigt, welches Entwicklungspotenzial Verbrennungsmotoren haben. Gleichzeitig konnte das allgemeine Bewusstsein für die Abgasreinigung geschärft werden. Heute sind Partikelfilter bei allen PKW und Nutzfahrzeugen im Einsatz und wurden in den vergangenen 20 Jahren hinsichtlich Größe und Effizienz immer weiter verbessert. Anfänglich für den Diesel konzipiert, finden sie als Ottopartikelfilter nun auch in Ottomotoren Verwendung.
Zweistufiges VCR-Pleuel – seit 2002
Die Variable-Compression-Ratio-(VCR-)Technologie trägt sowohl in Benzin- als auch Dieselmotoren den Herausforderungen durch die erweiterten Betriebsbereiche zukünftiger Anforderungen Rechnung, indem das Verdichtungsverhältnis jederzeit optimal eingestellt werden kann. Dadurch reduzieren sich die CO2-Emissionen erheblich und der Schadstoffausstoß wird im Realbetrieb signifikant vermindert.
Seine effiziente Bauweise ermöglicht den Einsatz in kompakten Antriebssträngen der Zukunft, ohne signifikante Anpassungen des Grundmotors vornehmen zu müssen.
7-/10-Gang-Doppelkupplungsgetriebe FEV xDCT
Mit der extrem kompakten xDCT-Getriebefamilie begegnete FEV den Herausforderungen bei verfügbaren 7-Gang-Doppelkupplungsgetrieben, die hinsichtlich Größe, Gewicht und Kosten an Grenzen gestoßen sind. Die lastschaltfähigen, sehr kompakten Lösungen von FEV ermöglichen mehr Gänge bei gleicher oder sogar geringerer mechanischer Komplexität des Getriebes, was sich in sehr günstigen Produktkosten niederschlägt. Durch kurze erste Gänge und einem kleinen Gang-sprung 1-2 kann außerdem ein sehr komfortables Anfahr- und Kriechverhalten dargestellt werden.
Breeze
FEV hat im Rahmen des Gemeinschaftsprojektes „BREEZE!“ einen Brennstoffzellen-Range-Extender in ein existierendes batterieelektrisches Fahrzeug der Subkompaktklasse (Fiat 500) integriert, was eine besondere Herausforderung mit Blick auf den vorhandenen Bauraum darstellt.
Die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs beträgt 120 km/h und ist unabhängig vom Ladezustand der Batterie. Bauraumbedingt ist die Reichweite der Batterie auf 80 km und die zusätzliche Reichweite durch das Brennstoffzellen-Modul auf etwa 200 km durch den Wasserstofftank begrenzt. Ein Nachtanken von Wasserstoff ist innerhalb weniger Minuten möglich.
Elektrische Zusatzaufladung im 48 Volt-Bordnetz
Ein Beispiel für serientaugliche Elektrifizierung des Antriebsstranges ist das AMG A45-Konzeptfahrzeug: Die FEV Ingenieure haben einen riemengetriebenen Starter-Generator und einen E-Charger in den Antriebsstrang integriert. Beide sind mit einer eigens entwickelten 48V Li-Ionen Batterie gekoppelt, während eine Hybrid-Control-Unit die Energieströme regelt. Der elektrisch betriebene E-Charger und der BSG unterstützen den auf Maximalleistung ausgelegten Twin-Scroll-Turbolader bei niedrigen Drehzahlen und hochdynamischen Lastwechseln. So ist das maximale Drehmoment deutlich früher als in der Serienversion verfügbar. Das Ergebnis: Elastizität und Ansprechverhalten des ohnehin sehr sportlichen AMG A45 nehmen spürbar zu und die Anzahl der Schaltvorgänge kann minimiert werden – bei gleichzeitiger Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.
Smart Vehicle Engineering
Seit 2016 bündelt FEV alle Maßnahmen rund um die Entwicklung fortschrittlicher, rundum vernetzter und automatisierter Fahrzeuge im globalen Center of Excellence „Smart Vehicle“. Das Center umfasst dabei die unterschiedlichsten Entwicklungsbereiche einer schnell fortschreitenden, hochkomplexen Umgebung – von Sensortechnologien über Software-Algorithmen bis hin zu E/E-Architekturen und Konnektivität. FEV entwickelt in diesem Kontext innovative Lösungen für Fahrerassistenzsysteme (ADAS), Autonomes Fahren, Connectivity, Cyber Security sowie Infotainment und Fahrer-Fahrzeug-Interaktion.

Interview mit Franz und Stefan Pischinger
Im Gespräch…
Im Gespräch…
…mit dem Gründer von FEV, Professor Franz Pischinger, und dem Vorsitzenden der Geschäftsführung und geschäftsführendem Gesellschafter der FEV Group, Professor Stefan Pischinger.
FEV – das ist eine wahre Erfolgsstory. Was war damals Ihre Vision bei der Gründung des Unternehmens?
Prof. Franz Pischinger: Meine Vision war es, Forschungsergebnisse bei der Motoren-entwicklung aus der Theorie in die Praxis zu überführen. Ich wusste, dass Verbrennungsmotoren großes Zukunftspotenzial haben und die Nachfrage der Automobilbranche nach effizienteren Motoren mit geringeren Schadstoffemissionen war schon damals sehr hoch. Wir hatten das Wissen, die Entwicklungen voranzubringen und Lösungen für die Mobilität zu realisieren.
Sie waren bei der Gründung von FEV vier engagierte Kollegen. Was waren anfangs die größten Herausforderungen?
Prof. Franz Pischinger: Zu Beginn eines jeden „Start-Ups“, wie man unser damaliges Vorhaben heute wohl bezeichnen würde, sind die Herausforderungen meist ähnlich. Zwar hatten wir durch die Forschungsergebnisse am Lehrstuhl bereits einen Namen, mussten die Kunden aber natürlich erst einmal davon überzeugen, dass unsere Entwicklungen in der Praxis einen wirklichen Mehrwert bieten. Zum Glück ist uns das recht schnell gelungen.
Mit zunehmenden Entwicklungsaufträgen und steigenden Mitarbeiterzahlen sahen wir uns dann auch mit ganz banalen Herausforderungen konfrontiert: Unsere Büroflächen auf der Augustinergasse wurden allmählich zu klein und die Anzahl unserer Prüfstände musste dringend erhöht werden, um die Forschungsergebnisse testen zu können.
Heute bekleidet Ihr Sohn Professor Stefan Pischinger Ihre ehemalige Position als Vorsitzender der Geschäftsführung von FEV – und das nun schon seit 15 Jahren. Schauen Sie dennoch ab und zu einmal auf der Neuenhofstraße vorbei?
Prof. Franz Pischinger: Absolut, jedoch nicht, um den Kolleginnen und Kollegen auf die Finger, sondern vielmehr über die Schulter zu schauen. Die Entwicklung des Unternehmens zeigt ja, dass eine ausgezeichnete Arbeit geleistet wird.
Mich interessiert einfach, an welchen Projekten aktuell gearbeitet wird und was dieses pulsierende Unternehmen als nächstes plant.
Apropos Planung. Seit dem Bestehen von FEV ist das Unternehmen kontinuierlich gewachsen. Das sieht man auch an dem Gebäudezuwachs des Stammsitzes an der Neuenhofstraße seit dem Bezug 1990. Ist ein Ende der Expansion geplant?
Prof. Stefan Pischinger: Keinesfalls. Unsere Kunden schätzen die lokale Nähe und die Kapazitäten, die wir ihnen regional anbieten können. Als international operierendes Unternehmen haben wir inzwischen weltweit über vierzig Standorte. Wir expandieren kontinuierlich, einerseits durch Standorteröffnungen, aber auch durch den Ausbau von bestehenden Testcentern wie in Auburn Hills (USA) oder in unserem Dauerlaufprüfzentrum in Brehna (Deutschland), wo wir unser Angebot von Prüfständen aktuell um sieben rein auf E-Antriebe ausgelegte Prüfstände erweitern. Dadurch wächst natürlich auch die Anzahl unserer Fachleute, die schließlich der Antrieb unseres Erfolgs sind.
Was sind die wesentlichen Treiber für dieses Wachstum und wie geht FEV damit um?
Prof. Stefan Pischinger: Die Nachfrage nach Entwicklungsdienstleistungen seitens der Automobilhersteller und Tier 1-Zulieferer steigt mit zunehmender Komplexität der Entwicklungsaufgaben stetig an und ist somit ein wesentlicher Grund für das Wachstum der letzten Jahrzehnte. Um dieser Nachfrage zu begegnen, hat sich FEV durch Gründung einer Group GmbH 2014 strategisch neu ausgerichtet. Im Sinne einer bedarfsgerechteren Bearbeitung der internationalen Kundenanfragen haben die zentralen Geschäftsbereiche eine größere operative Verantwortung erhalten. Gleichzeitig können durch diese Strukturen die internationalen Ressourcen der FEV effizienter gesteuert werden, wobei sich die Business Units noch stärker als bisher auf die jeweiligen operativen Aufgabengebiete konzentrieren können. Das Kundenfeedback zeigt uns, dass dieser Schritt gut und richtig war.
Was sind die wichtigsten Trends und Themen, die die Automobilindustrie von morgen prägen?
Prof. Stefan Pischinger: Die Kernthemen sind seit Jahren unverändert, hier sind Kraftstoffverbrauch und Emissionen als die beiden wichtigsten zu nennen. Sowohl im Kontext des Antriebsstrangs als aber auch des gesamten Fahrzeugs. Natürlich ist auch E-Mobilität ein wesentliches Thema. Inzwischen besteht allerdings zunehmend Einigkeit darüber, dass die Zukunft nicht ausschließlich Elektrofahrzeugen gehören wird. Obwohl sie sicherlich eine wichtige Rolle spielen, werden sie sich den Markt mit Hybridfahrzeugen teilen. Die Kosteneffizienz der Hybridisierung und 48-Volt-Technologie ist ein großes Thema, ebenso wie die kontinuierliche Verbesserung von Diesel- und Benzinmotoren.
Eine Hauptaufgabe zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemission wird der Antriebsstrang haben. Hinzu kommen außerdem klassische Themen wie Aerodynamik, Abgaswärmerückgewinnung und die Bordnetzoptimierung. Auch die Fahrzeug-zu-Infrastruktur- und Auto-zu-Auto-Kommunikation und -vernetzung sowie das autonome Fahren müssen als Einflussgrößen zum effizienten Mobilitätskonzept in Betracht gezogen werden.
Sie sprechen den Diesel- und Benzinmotor an. Wie können diese reinen Verbrennungs-motoren noch optimiert werden?
Prof. Stefan Pischinger: Bei der Entwicklung des PKW-Dieselmotors werden wir nach Überwindung der Stickoxidproblematik zukünftig noch eine viel stärkere Konzentration auf gesteigerte Kraftstoffeffizienz sehen, sowohl auf der klassischen Seite durch verbesserte Mechanik und optimierte Thermodynamik, aber auch im Verbund mit elektrischen Unterstützungssystemen. Die modulare Konzeption der zukünftigen Motorengeneration wird eine zielgerichtete Konfiguration des Antriebsstrangs auf die jeweilige Applikation ermöglichen. Damit bleiben moderne Dieselmotoren ein wesentliches Element im Portfolio der Antriebssysteme für schwere Fahrzeugklassen beziehungsweise Anwendungen mit hohen Fahrleistungen der nächsten Dekaden.
Auch Reibungsreduzierung ist ein großes Thema im Antriebsstrang und wird weiterhin ein großer Trend sein. Entwicklungen bei Wälzlagern werden dazu beitragen, die Reibung deutlich zu reduzieren, wie wir es bereits bei Turboladern sehen. Künftig werden dahingehend auch Nocken- und Ausgleichswellen optimiert, auch bei Kurbelwellen ist das denkbar. Darüber hinaus werden Innovationen die CO2-Emissionen weiter reduzieren. Das variable Verdichtungsverhältnis wird in einigen Anwendungen kommen. Hierzu hat FEV eine einfache Lösung mit einem 2-stufigen Pleuel entwickelt.
Ebenfalls großen Einfluss kann die Nutzung von E-Fuels in den Antriebssträngen haben und zu einer weiteren Reduktion der CO2-Emissionen bei Verbrennungsmotoren führen.
FEV verbindet man mit vielen Innovationen. Ist Ihnen eine bestimmte Entwicklung der letzten Jahrzehnte besonders ans Herz gewachsen und wenn ja, warum genau diese?
Prof. Franz Pischinger: Hier würde ich spontan den Dieselpartikelfilter nennen, den wir zusammen mit Peugeot entwickelt haben. Letztlich hat dieser einen nicht unerheblichen Beitrag geleistet, den Selbstzünder im PKW-Segment zu seinem Ruhm zu verhelfen.
40 Jahre FEV – da darf auch ein Blick in die Zukunft nicht fehlen. Was erwarten Sie von den kommenden Jahren?
Prof. Stefan Pischinger: So sehr sich die Automobilbranche und das Verständnis von Mobilität im Kontext des Digitalen Wandels verändert, so sehr wird sich auch die Art wie wir uns fortbewegen wandeln. Der elektrifizierte Antrieb und das autonom fahrende, vernetzte Auto sind da nur zwei Zukunftsthemen.
FEV hat die Mobilität mit seinen Innovationen in den vergangenen 40 Jahren maßgeblich geprägt. Unser Anspruch ist es, unsere Kunden auch in den kommenden Jahrzehnten mit der gleichen Hingabe bei den immer komplexer werdenden Gesamtmobilitätskonzepten und gleichzeitig immer kürzer werdenden Entwicklungszyklen als verlässlicher Partner zu unterstützen.

FEV - Fest verwurzelt in der Forschungselite
Die Anfänge
Die Anfänge
Die Erfolgsgeschichte von FEV begann vor vier Jahrzehnten, als Spin-Off der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) in Aachen. Hier war Professor Franz Pischinger seit 1970 Inhaber des Instituts für Angewandte Thermodynamik an der RWTH und erforschte Methoden für saubere, sparsamere und leisere Diesel- und Ottomotoren. Schon bald entwickelte sich der Lehrstuhl zur Ideenschmiede für effizientere Verbrennungsmotoren und in Pischinger wuchs die Vision, die Ideen aus der Forschung und Entwicklung in die Wirtschaft zu tragen.
Doch gingen der Unternehmensgründung der „Forschungsgesellschaft für Energietechnik und Verbrennungsmotoren“ (FEV), zahlreiche Hürden voraus. Schließlich war man damals vereinzelt noch der Auffassung, Universitäten und Wirtschaft strikt voneinander trennen zu müssen. Heute hingegen ist das Geschichte und die anwendungsorientierte Forschung und Versorgung des Marktes hat sich als Aachener Erfolgsmodell etabliert. FEV konnte also schon zu dieser Zeit – noch vor den ersten bahnbrechenden Innovationen des Unternehmens – als Vorreiter und Pionier bezeichnet werden.
Die Vorteile der engen Zusammenarbeit lagen auf der Hand: FEV konnte die Lehre und Ingenieursausbildung an der Universität um einen sehr hohen Praxisaustausch bereichern, so dass die RWTH zu einer Talentschmiede in der Antriebsentwicklung wurde und ihren erstklassigen Ruf ausbauen konnte. FEV wiederum konnte die Absolventen durch den Forschungsbezug für sich gewinnen. Und auch Aachen profitierte als Wirtschaftsstandort immens von der Synergie von Lehre und Wirtschaft.
Was wurde aus den anfänglichen Zweifeln einiger Skeptiker, dass die universitäre Arbeit von Professor Pischinger durch das unternehmerische Engagement zu kurz kommen könnte? Nun, sie konnten zerstreut werden: bis zu seinem Ausscheiden am Lehrstuhl 1997 gab Professor Franz Pischinger sein Wissen an rund 9.000 Studierende weiter und begleitete mehr als 200 Ingenieure im Rahmen der von ihm geleiteten Forschungsarbeiten bei der Promotion. Gleichzeitig engagierte er sich in den 26 Jahren an der RWTH neben seinen beliebten Vorlesungen unter anderem als Dekan und Prorektor und vernetzte die RWTH mit technologisch weltweit führenden Institutionen im Sinne der effizienten, kompetenzbündelnden Forschung.
Heute ist Professor Franz Pischinger als Träger bedeutender Auszeichnungen wie dem Aachener Ingenieurpreis oder mit seiner Berufung in die Hall of Fame der deutschen Forschung ein lebender Beweis dafür, dass Lehre und Wirtschaft einander inspirieren und antreiben. Diesem Leitbild folgt auch sein Sohn Professor Stefan Pischinger, der das Institut für Thermodynamik an der RWTH von seinem Vater 1997 übernommen hat und seit 2003 als Vorsitzender der Geschäftsführung die Geschicke von FEV für eine saubere und nachhaltige Mobilität lenkt.

Das Headquarter in Aachen- Standorttreue seit 40 Jahren
Aachen, Deutschland
Aachen, Deutschland
Im geografischen Herzen Europas befindet sich der Hauptsitz von FEV. In der Kaiserstadt Aachen wurde 1978 einer der heute weltweit führenden Engineering Dienstleister gegründet – zunächst mit Professor Franz Pischinger und drei Mitarbeitern in einer kleinen angemieteten Wohnung in Universitätsnähe. Damals hatte man Zugang zu 20 Prüfständen des Lehrstuhls für Angewandte Thermodynamik und der RWTH Aachen, aus der FEV als Spin-Off-Unternehmen hervorgegangen ist. In den 80er Jahren, nun von der Jülicher Straße aus agierend, stieg die Anzahl der eigens betriebenen Prüfmöglichkeiten bereits stetig an, bis 1990 durch die steigende Nachfrage mehr Prüf- und Entwicklungskapazitäten benötigt wurden, was zu einer Erweiterung der Büro- und Prüfstandskapazitäten innerhalb Aachens führte. Das bis heute genutzte Firmengelände an der Neuenhofstraße sollte fortan ausreichend Platz bieten, um auch künftigen Kundenanforderungen gerecht zu werden.
28 Jahre und zahlreiche Ausbaustufen in das Prüffeld später hat FEV inzwischen neben modernster Prüfstandstechnik auch in eine deutliche Erweiterung der Büroflächen investiert, um der kontinuierlich wachsenden Zahl an Ingenieuren gerecht zu werden. Die Anzahl an FEV eigenen Motorenprüfständen in Aachen liegt bei nunmehr 27, wobei 28 weitere Motorenprüfstände über die RWTH angemietet werden können. Darüber hinaus besitzt FEV vor Ort zwei Turbo- und diverse Getriebe-, Reibungs-, Brenner- und Rollenprüfstände. Tendenz: weiter steigend.
Einen Steinwurf von Aachen entfernt befindet sich in Alsdorf ein Entwicklungsschwerpunkt von FEV hinsichtlich elektrifizierter Antriebseinheiten, der Batterieentwicklung und ADAS-Systemen für das autonome Fahren. Auch ein Getriebeentwicklungszentrum von FEV ist hier beheimatet. Aktuell haben in Aachen und Alsdorf insgesamt circa 2.000 Mitarbeiter ihren Arbeitsplatz.
Ebenfalls in nächster Nähe zum Aachener Hauptsitz liegt das von der RWTH und dem Kreis Düren betriebene Aldenhoven Testing Center (ATC). FEV kann für seine Kunden hier in unmittelbarer Nachbarschaft ein umfassendes und sich ideal ergänzendes Testangebot für die Entwicklung und Erprobung sowohl von Antriebs- als auch Fahrzeugtechnik anmieten.
Neben den bestehenden Elementen Oval, Fahrdynamikfläche, Bremsenstrecke, Schlechtwegstrecke, Handlingkurs und Steigungshügel sowie dem angrenzenden Autobahnabschnitt, wird das Gelände aktuell um ein vollwertiges städtisches Szenario erweitert, welches beste Bedingungen für die Erprobung des automatisierten und autonomen Fahrens bietet.

Optimierte elektromotorische Getriebelösungen
Electronic Drive Unit
Electronic Drive Unit
Rein elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen (Battery Electric Vehicles – BEVs) kommt eine entscheidende Bedeutung zu, um zukünftige Fahrzeugflottenziele hinsichtlich der Emissionen (etwa CO2, NOx und Feinstaub) zu erreichen. Insbesondere in großen Städten kann der Beitrag dieser Fahrzeuge zur Luftreinhaltung erheblich sein. Auch Hybridfahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles – HEVs) leisten ihren Beitrag in Städten unter der Voraussetzung, dass der Fahrer den Fahrzeugakkumulator über das Stromnetz lädt und nicht über die Verbrennungskraftmaschine. Für beide Fahrzeugkonfigurationen, BEVs und HEVs, hat FEV Getriebe sowohl für Personenkraftwagen, als auch für leichte Nutzfahrzeuge vorentwickelt, die den wachsenden Anforderungen an Leistung und Größe gerecht werden .
>> DIE AUFGABE DER PRODUKTENTWICKLER IST ES, DIE KOMPLEXITÄT UND DIE DAMIT GESTEIGERTEN PRODUKTKOSTEN AUF DAS UNBEDINGTE MINIMUM ZU BEGRENZEN

Abb. 1: Elektromotorische Antriebseinheit mit lastschaltfähigem 2-Gang-Doppelkupplungsgetriebe bis 300 Nm
Die Komplexität bei Getrieben für rein elektromotorische Antriebe nimmt deutlich zu, da die Anforderungen durch vielfältige Anwendungen steigen. Die maximale Geschwindigkeit des elektromotorischen Fahrens wird kontinuierlich erhöht, die Ansprüche an die Anfahrperformance bleiben gleichzeitig erhalten. Diesen Zielkonflikt können hochdrehende Elektromaschinen oder 2-Gang-Getriebe lösen, wobei die Erfahrung zeigt, dass diese Getriebe lastschaltfähig sein müssen. Neben der Rekuperation besteht auch die neue Forderung nach einer Neutralfunktion „Disconnect“, welche die Elektromaschine von den Antriebsrädern trennt. Gerade bei hohen Drehzahlen und P4-Hybriden macht sich das Schleppdrehmoment permanent erregter Elektromaschinen nachteilig bemerkbar, bei anderen Anwendungen wechselt die Parksperre vom Getriebe zum Fahrzeugbremssystem. Sehr anspruchsvolle Fahrzeugbauräume erfordern darüber hinaus eine koaxiale Bauweise der elektromotorischen Antriebseinheit. Die Aufgabe der Produktentwickler ist es, diese Komplexität und die damit gesteigerten Produktkosten auf das unbedingte Minimum zu begrenzen. Eine wesentliche Hilfe bildet die Übernahme von Teilsystemen aus Getrieben für den konventionellen Antriebsstrang. Diese Maßnahme wendet FEV an.

Âbb. 2: Elektromotorische Antriebseinheit mit lastschaltfähigem 2-Gang Planetenzahnradgetriebe bis 600 Nm
Neben 1-Gang-Getrieben, bereits in Serie für BEVs und P4-HEVs, entwickelt FEV auch lastschaltfähige 2-Gang-Systeme. Abb. 1 zeigt eine Antriebseinheit der ersten Generation mit einer kontinuierlichen Leistung von 70 kW sowie einer Spitzenleistung von 90 kW. Die Batteriespannung in dieser Einheit beträgt 400 V. Das Getriebe ist eine Eigenentwicklung von FEV, der Entwicklungspartner YASA stellt die Elektromaschine P400S zur Verfügung, den Inverter fertigt die Firma SEVCON. Alternativ sind auch FEV Eigenentwicklungen von Elektromaschine und Inverter einsetzbar. Das drehmomentbegrenzende Bauteil ist die trockenlaufende Großserien-Doppelkupplung. Die entsprechende elektromechanische Aktuatorik stammt ebenfalls aus Großserien-Doppelkupplungsgetrieben für den rein verbrennungsmotorischen Antriebsstrang. Gerade die Verwendung dieser auf dem Markt verfügbaren Teilsysteme ermöglicht eine kurze, effiziente Entwicklung und damit eine schnelle Markteinführung. Berstdrehzahl und Drehmomentkapazität der Kupplungen begrenzen jedoch die Anwendbarkeit auf die genannten Zahlenwerte. Die Forderung nach höheren Fahrleistungen führt zu einer neuen Lösung (siehe Abb. 2). Aus Gründen höherer Elektromaschinendrehzahlen sowie höheren Drehmomentbedarfs kommt ein Planetengetriebe in der Ausführung eines Ravigneaux-Satzes zum Einsatz. Diese Getriebe sind weit verbreitet und entsprechende Fertigungseinrichtungen sowie Werkzeuge damit bereits verfügbar. In Verbindung mit diesem einfachen reduzierten Koppelgetriebe reichen zwei Bremsen aus, um zwei Gänge zu realisieren. Die ausschließliche Verwendung von Bremsen war bei der Konzeptauswahl ein wichtiges Kriterium, da sie gegenüber Kupplungen den Einsatz von Drehdurchführungen oder Einrücklagern zur Betätigung der Schaltelemente vermeiden und damit deutlich kostengünstiger sind. Die in Abb. 2 ebenfalls sichtbare Ölpumpe und der Wärmetauscher dienen nicht nur dem Getriebe, sondern auch der Kühlung des Stators der Elektromaschine sowie der Kühlung des Inverters. Elektromaschine und Inverter in integrierter Bauweise gehören zu einer neuen Produktgeneration des Entwicklungspartners YASA. Die kurzbauende Axialfluss-Elektromaschine ist dabei auch für Fahrzeuge mit kleiner Spurweite geeignet, wie beispielsweise kleinere Baufahrzeuge und Kommunalfahrzeuge.
>> BEI DER EINFÜHRUNG REIN ELEKTROMOTORISCHER ANTRIEBSSTRÄNGE SIND HYBRIDANTRIEBE DIE ENTSCHEIDENDE BRÜCKENTECHNOLOGIE
Auf dem Weg zur großvolumigen Einführung rein elektromotorischer Antriebsstränge werden Hybridantriebe die entscheidende Brückentechnologie darstellen. Der folgende Abschnitt stellt zwei Lösungen von FEV für quer zur Fahrtrichtung eingebaute Antriebsstränge vor.
Bedarfsgerechte Getriebe für P2- und kombinierte Hybride
>> DIE „POWER-ON-DEMAND-AKTUATORIK“ ERMÖGLICHT VOLL-HYBRIDEN, DAS GETRIEBE UNABHÄNGIG VON DER VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE ZU BETÄTIGEN
Das in Abb. 3 dargestellte P2-Hybridgetriebe (Parallelhybrid) erweitert den FEV Doppelkupplungsgetriebebaukasten mit Varianten für Eingangsdrehmomente von 150, 250 und 350 Nm für den quer zu Fahrtrichtung eingebauten Antriebsstrang. Sämtliche Getriebe nutzen nasslaufende Doppelkupplungen und ausschließlich bedarfsgerechte Aktuatorik. Die sogenannte „Power-on-Demand-Aktuatorik“ bildet die entscheidende Voraussetzung für Voll-Hybride, um das Getriebe unabhängig von der Verbrennungskraftmaschine zu betätigen. Der P2-Hybrid stellt aus der FEV Erfahrung mit seinen zahlreichen Funktionen eine sehr gute Lösung dar. Auch die hier dargestellte Ausführung auf Basis der 350 Nm-Variante des Doppelkupplungsgetriebebaukastens nutzt bereits auf dem Markt befindliche Getriebeteilsysteme. Die eingesetzte Elektromaschine liefert 50 kW kontinuierliche Leistung sowie 100 kW für eine maximale Dauer von 30 Sekunden. Die für den quer zur Fahrtrichtung eingebauten Antriebsstrang sehr wichtige Getriebebaulänge beträgt 440 mm und kann im Fall einer Sechs-Gang-Variante auf 415 mm verringert werden. Sechs Gänge sind für die meisten Fahrzeuge ausreichend, weil das Elektromaschinendrehmoment quasi aus dem Stand heraus verfügbar ist und die Getriebeübersetzungen damit „länger“ gewählt werden können. Für bauraummäßig sehr anspruchsvolle Fahrzeuge bildet jedoch auch die Sechs-Gang-Version keine Lösung. Deshalb hat FEV ein weiteres Konzept entwickelt, welches die Vorteile eines P2,5- und eines P3-Hybrids kombiniert. Diese Hybridtypen haben den für das „Package“ großen Vorteil einer parallel zum Getriebe angeordneten Elektromaschine (Abb. 4). Der P2,5-Hybrid, die Elektromaschine ist hier an ein Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes gekoppelt, besitzt jedoch den Nachteil, dass der Rotor im Fall einer Schaltung zu den von den Gangsynchronisierungen anzusynchronisierenden Massenträgheiten gehört. Die Elektromaschine muss während jeder Schaltung des entsprechenden Teilgetriebes aktiv synchronisieren. Um das zu vermeiden, kann bei dieser Hybrid-Variante die Elektromaschine vom Teilgetriebe entkoppelt werden und mit dem Getriebeabtrieb als P3-Hybrid verbunden werden. Dies geschieht über eine zusätzliche Getriebewelle mit einer Schalteinrichtung. Gegenüber dem P2-Hybrid baut dieser kombinierte P2,5-/P3-Hybrid bei einem Summendrehmoment von 350 Nm gegenüber dem Sechs-Gang P2-Hybrid um 50 mm kürzer.


Die Shared Mobility und ihr Einfluss auf die Automobilbranche
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