Getriebe- und Hybridentwicklung

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1 Getriebe- und Hybridentwicklung Ihre Herausforderungen sind unser Antrieb

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Getriebe- undHybridentwicklungIhre Herausforderungen sind unser Antrieb

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Getriebe- und Hybridentwicklungvom Konzept bis zur SerieDas Fahrzeuggetriebe hat in den letztenJahren signifikant an Bedeutung gewonnenund stellt eine Schlüsselkomponente immoder nen Antriebstrang dar. ModerneFahrzeuggetriebe erfüllen höchsteAnsprüche an Fahrdynamik und -komfortund helfen, Kraftstoffverbrauch und Schadstoff-Emissionenzu reduzieren. Die Elektrifizierung des Antriebstrangsbietet wesentliches Potenzial.

Die Spezialisten von IAV leisten einen wich tigen Beitrag zur Erfüllung dieseranspruchs vollen Ziele: mit unseren einzig -artigen Syntheseprogrammen für neue,optimale Getriebestrukturen, einem aus -gereiftem Entwicklungsprozess, effizientenMethoden, dem zielgerichteten Einsatz von Simulationswerkzeugen, automati-sierter Applikation und breit angelegterMess- und Prüftechnik.

Kontakt:

Prof. Dr. Burghard Voss

+49 30 3997-80

Bei IAV entwerfen, entwickeln, testen,integrieren und applizieren mehr als 300 erfahrene und hoch qualifizierteEntwicklungsingenieure weltweit Getriebesysteme und deren komplexeSteuerungen – von der ersten Idee bis zum ausgereiften und wirtschaftlichenSerienprodukt.

Von unserer Kompetenz zeugen weltweiteEntwicklungsprojekte mit namhaftenFahrzeugherstellern und Zu lieferern seitüber 25 Jahren, in denen IAV Innovationenin Serie bringt. Das IAV-Portfolio umfasstdabei alle Getriebe typen am Markt, sowohlim Bereich der konventionellen als auchhybriden und elektrischen Antriebe.

Standorte in Deutschland:BerlinChemnitzDresdenFriedrichshafenGifhornIngolstadtKasselLudwigsburgMünchenNeckarsulmNeustadtNürnbergRegensburgRostockRüsselsheimWeissach

Detroit

Mexiko-Stadt

Shanghai

Moskau

Seoul

São Paulo

Deutschland

Tokio

Paris

London

Modena

Pune

Beijing

D

IAV's weltweite Entwicklungskompetenz

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Inhalt

Innovation

Achtgang-Hybrid-Doppel kupplungsgetriebe von IAV 4

Achtgang-Hybrid-AT 5

Hochdynamisches, leistungsverzweigtes Getriebe von IAV 6

Systematische, rechnergestützte Getriebesynthese 7

Physikalisch basierte Universal-Kupplungskennlinie 8

IAV-Prototypensoftware für Automatikgetriebe 9

Automatisierte Getriebeapplikation 10

Elektrische Antriebseinheit von IAV 12

Multikriterielle Optimierung von elektrischen Maschinen 14

InDrive-Simulator© 15

Entwicklung

Projektmanagement 16

Entwicklungsprozess 18

Cost Engineering 18

Berechnung und Simulation 20

IAV Virtual Drive Simulation 21

IAV Velodyn 21

Test von Hybrid- und Elektro-Antrieben 22

Getriebekonstruktion 23

Geometrische Systemintegration 26

Systemintegration 28

Software- und Funktionsentwicklung 30

Funktionale Sicherheit 32

Diagnose/OBD 32

Getriebesoftwaretest 33

Applikation 34

Getriebeversuch 36

Prüfstände 39

Sonderprüftools 40

Hybrid- und E-Versuch 40

Prototypenbau 42

Leistungsspektrum 43

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D ie Entwicklung von wirtschaftlichen,serienreifen und technologischanspruchsvollen Doppelkupp-

lungsgetrieben (DKG) mit und ohne Hybridi-sierung ist unsere Leidenschaft. Wir bietenIhnen langjähriges Schlüssel-Know-howvereint mit einem effizienten Gesamtent-wicklungsprozess von der ersten Idee biszur Serienbetreuung. Mit Expertise undhohem Entwicklungstempo bearbeitenunsere Spezialisten Ihr Projekt für trockeneund nasse Doppelkupplungsgetriebesowohl mit hydraulischer als auch mitelektromotorischer Aktuatorik

Achtgang-Hybrid-DKG für die PKW-Queranwendung: 8H-DCT450• 8 Vorwartsgänge und 1 Rückwärtsgang• Variable Spreizung zwischen 8,0 und 12,0• Variable Anfahrübersetzung zwischen

15,0 und 20,0• 450 Nm Antriebsdrehmoment /

7.500 min-1 Antriebsdrehzahl• Vollhybrid-Funktion mit koaxial angeord-

neter E-Maschine (30 kW / 300 Nm)• Lastschaltkupplung zur Abkopplung

des Verbrennungsmotors• Hocheffiziente und bedarfsgerechte

Mechatronik mit Doppel-Ölpumpe undHydraulikspeicher

• Bauraumneutral zu aktuellem, konven tionellem Sechsgang- undSiebengang-DKG

• Ableitung des Neungang-Hybrid-DKG 9H-DCT450 mit kleinen Änderungen möglich

DKG-Konzepte von IAV mit Innovationsvorsprung PKW-Frontqueranwendungen:• Siebengang-Hybrid-DKG: 7H-DCT280• Achtgang-Hybrid-DKG: 8H-DCT450• Neugang-Hybrid-DKG: 9H-DCT450

PKW-Längsanwendungen:• Siebengang DKG: 7-DCT280• Neugang DKG: 9-DCT300

Motorradanwendungen:• Sechsgang-DKG: 6-DCT115• Siebengang-DKG: 7-DCT120

ATV-Anwendungen:• Sechsgang-DKG: 6-DCT140

Achtgang-Hybrid-Doppel -kupplungsgetriebe von IAVHocheffizient und kompakt

Achtgang-Hybrid-Doppelkupplungsgetriebe8H-DCT450

Neungang-Doppelkupplungsgetriebe9-DCT300

Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebe6-DCT115

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Achtgang-Hybrid-ATBauraumneutral zu konventionellem Sechsgang-Getriebe

D ie Vielzahl von Entwicklungs- und Integrationsprojekten fürKunden weltweit spricht für

unsere Kompetenz. Unsere Stärken liegenim vernetzten Arbeiten der Mechanik-,Hydraulik-, Software-, Applikations- undIntegrations-Spezialisten. Von der Struk-tursuche effizienter Automatikgetriebe(AT) der nächsten Generation bis zurSerienbetreuung und Lokalisierungs -unterstützung decken wir die gesamteWertschöpfungskette ab. Mit unsererlangjährigen Erfahr ung sowie unseremExperten- und Pro - zesswissen sind wirder richtige Partner für Ihre Automatikge-triebeentwicklung.

Achtgang-Hybrid-AT für PKW-Quer anwendungen: 8H-AT350• 8 Vorwärtsgänge und 1 Rückwärtsgang• Variable Spreizung zwischen 6,5 und 8,5 • Variable Anfahrübersetzung zwischen

16,0 und 18,5• 350 Nm Antriebsdrehmoment /

6.500 min-1 Antriebsdrehzahl• Mild-Hybrid-Funktionen mit integrierter,

modularer E-Maschine (Grundvariante:12,5 kW / 75 Nm)

• E-Maschine mit flexibler Anordnung,Größe, Drehmoment und Leistung

• Bessere Hybridfunktionen durch zusätz-liche, einstellbare Übersetzung zwischenElektromotor und Getriebeeingang

• Lastschaltkupplung zur Abkopplung des Verbrennungsmotors

• Realisierung des Anfahrens optionaldurch internes Anfahrelement oderDrehmomentwandler

• Baumraumneutral zu aktuellem, konven-tionellem Sechsgang-Automatikgetriebe

Automatikgetriebekonzepte der IAV mit InnovationsvorsprungNutzfahrzeug-Längsanwendung:• Neugang-AT: 9-AT3000

PKW-Längsanwendung:• Achtgang-Hybrid-AT: 8H-AT500

PKW-Queranwendung:• Achtgang-Hybrid-AT: 8H-AT350

Achtgang-Hybrid-Automatikgetriebe8H-AT350

Achtgang-Hybrid-Automatikgetriebe8H-AT500

Achtgang-Hybrid-Automatikgetriebe8H-AT350 – flexible Anordnung der modularen E-Maschine 5

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• Hocheffiziente Leistungsverzweigungdurch innovativen, einfachen 4-Wellen-Planetenradsatz ohne Schaltelemente

• 350 Nm Antriebsdrehmoment / 6.500 min-1 Antriebsdrehzahl

• Vollhybrid-Funktionen mit hohemPotenzial für Plug-in-Hybrid-Anwendungen

• Anfahren optional mit Leistungs -verzweigung oder rein elektrisch

• Bauraumneutral zu aktuellem eCVT, aber bei verbesserter Fahrdynamik

eCVT-Konzepte von IAV mit InnovationsvorsprungPKW-Queranwendung:• Leistungsverzweigtes eCVT: DualDrive®

eCVT350

PKW-Längsanwendung:• Achtgang-Hybrid-eCVT: 8H+eCVT500

Z ahlreiche Kunden schätzen unsereKompetenz für konventionelle undhybride stufenlose Antriebskonzepte.

Als Spezialisten in diesem Bereich bietenwir Ihnen zielgerichtete Lösungen an, umdie Potenziale dieser Getriebesystemeoptimal nutzen zu können, wie eine kom -fortable Leistungsverzweigung und einegeeignete Anzahl von Übersetzungsverhält-nissen. Während beim eCVT ein Schwer-punkt in der Minimierung der Drehmomenteund Leistungen bei akzeptablen Drehzahlenim elektrischen Zweig liegt, besteht beimkonventionellen CVT die Herausforderungim stabilen Einregeln der Variatorverstellungund der Wirkungsgradsteigerung.

Elektrisch stufenloses Getriebe für PKW-Queranwendungen:DualDrive® eCVT350• Hoher Fahrkomfort durch den stufen-

losen Übersetzungsbereich für denVorwärts- und Rückwärtsmodus

Hochdynamisches, leistungs-verzweigtes Getriebe von IAVPerfekte Vereinigung von optimalen Fahrkonfort und hoher Leistung

ArtemisAutobahn

ArtemisStadtanteil

6-Gang( = 6,3)

NEFZ

Kra

ftst

off

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spar

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tenz

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[%]

5

10

15

20

25

30

7-Gang ( = 7,4)

8-Gang ( = 9,0)

Hybrid mit E-Maschine(30 kW / 300 Nm)

Stufenlos

9-Gang ( = 10,0)

35

B

Verbrauchsreduktionspotenzial für einenMittelklassewagen(Fahrzeuggewicht: 1.500 kg / Benzinmotor:170 kW / 350 Nm)

DualDrive®eCVT350

Achtgang-Hybrid-eCVT8H+eCVT500

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Systematische, rechner -gestützte GetriebesyntheseMaßgeschneiderte Lösungen für Ihre künftigen Antriebstränge

F ür die Entwicklung zukünftigerGetriebesysteme setzen wir einzig-artige rechnerbasierte Synthese-

programme ein, die alle konventionellenund hybriden Getriebestrukturen erzeu -gen und anwendungsbezogen die bestenLösungen ermitteln. Durch diese effi zien -te Suche erschließen wir für unsere Kun -den neue, optimierte Getriebestrukturenfür äußerst kompakte, gering belastete

Getriebe mit hoher Übersetzungssprei -zung, sehr guter Gangstufung, einfacherSchaltlogik für flexible Schaltstrategienund höchsten Wirkungsgraden. Dank des Einsatzes klar definierter Methodenbie ten die von uns entwickelten Getriebeunseren Kunden die Grundlage für inno -vative und wettbewerbsfähige Serien -produkte.

Getriebearten• Handschaltgetriebe mit Stirnrädern• Automatisierte Handschaltgetriebe

mit Stirnrädern• Doppelkupplungsgetriebe mit Stirnrädern• Automatikgetriebe mit Planetenradsätzen• Stufenlos verstellbare Getriebe mit

mechanischem oder elektrischemVariator

Generierung aller kombinatorischmöglichen Getriebevarianten+

Analyse und Bewertung der Eigenschaften konventioneller und hybrider Getriebe +

Auswahl des optimalen Getriebes für unsere Kunden

AT DKG

E-AntriebeCVT

Ablauf der Getriebesynthese fürvielfältige Getriebetechnologien

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dynamischen, verrauschten und zeitlichnicht perfekt synchronisierten Signalenbesteht. Mit ungefähr 200 Rechenopera-tionen pro Adaptionsschritt ist die Ver -wendung des Algorithmus in einem Serien -steuergerät im Automotive-Bereichmöglich.

8

M oderne Doppelkupplungsgetriebeerfüllen höchste Kundenanfor -derungen bezüglich Schaltdauer

und -komfort. Die meisten Konzepte zurSteuerung der Leistungsübertragungsetzen eine möglichst genaue Kenntnis der Kupplungskennlinie (also dem Verhält -nis von Stellgröße zu übertragenem Dreh -moment) voraus. Das Erkennen von perma -nenten, aber auch temporären Änderungender Kupplungskennlinie ist eine der Heraus-forderungen einer Getriebesteuerung.

IAV verfolgt ein fortschrittliches und inno -vatives Verfahren zur operativen Fehler -ausregelung von Reibkupplungen. Kern des Verfahrens ist ein Algorithmus zurSchätzung der Kennlinie, in dem ein reinphysikalischer Ansatz verfolgt wird. Diesesneue Modell wird zum ersten Mal im Rah -men einer Kupplungssteuerung für einDoppelkupplungssystem verwendet.

Mit Hilfe der neu entwickelten Gleichung isteine Beschreibung von nassen sowietrockenen Doppelkupplungssystemen

möglich. Dabei können die Parameter physi-kalisch sinnvoll interpretiert und toleriertwerden, so dass Grenzen und Startwerteder Steuerparameter vollständig aus derKenntnis des betrachteten Kupplungs-systems ableit- und diagnostizierbar sind.

Der verwendete Algorithmus ist durchverschiedene Möglichkeiten flexibelsteuerbar. Er ist damit zum Beispiel für eineschnelle kurzfristige Ausregelung innerhalbeiner Anfahrt, aber auch für eine Langfrist-adaption geeignet. Darüber hinaus erlaubtdie Steuerung des Algorithmus Teilschät-zungen, womit der Rechenaufwand ver ringert und der Lauf der Schätzungschneller wird. Bevorzugte Lernsituationenlassen sich definieren.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Adap -tionsverfahren ist für die Anwendung desAlgorithmus kein Eingriff in die Kupplungs-steuerung notwendig. Es handelt sich umein rein beobachtendes Verfahren, das in jeder Schlupfsituation anwendbar ist,wobei eine hohe Toleranz gegenüber

Physikalisch basierte Universal-KupplungskennlinieEchtzeitschätzung für die Kurz- und Langfristadaptation

nMot, MMot

MKup_KKL

MKup_“IST“ (berechnet)

Fehler e

p1, p2, p3

scl

Fahrzeug Geschätztes Drehmoment

IdentifikationsalgorithmusOffline (Levenberg-Marquardt-Methode)Online (Prediction-Error-Methode)

+-

1

p3( )

0

250

200

150

100

50

010 20

sKup in [mm]

MK

upin

[Nm

]

KKL_K1 120s nach dem Start

Beispiel einer geschätzten Kupplungskennlinienach 120 Sekunden

30

Blockdiagramm desSchätzprozesses

Universal-Kupplungskennlinie

MKup(s) = p1 s–p2 – ––– (1–e-p3(s-p2))1p3( )

MKup berechnet

KKLStart

KKLgeschätzt

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IAV verfügt über langjährige Erfahrungbeim Aufbau von Demonstrator-Fahrzeu -gen im Getriebebereich. Unter anderem

wurde ein Serienfahrzeug BMW Mini CooperS mit der IAV-Prototypen-Getriebesteu er -ung umgerüstet und sportlich abgestimmt.

Die gesamte Software ist modellbasiert inMATLAB/Simulink entwickelt. Die gesamteStrategieebene der Kupplungsansteuerungarbeitet drehmomenten-basiert. Vorteile:Ein physikalisch korrekter Ansatz und sau ber implementierte Schnittstellen. Die durchgängige Anwendung jeweils auf den Getriebeeingang bezogenenerDrehmomente, führt zu einer leicht wieder-verwendbaren, generischen Berechnungvon Schaltvorgängen führt. Die unterlagerteAktuatoransteuerung nutzt physikalischeStreckenparameter und verringert so denApplikationsaufwand beträchtlich.

Mit der von IAV entwickelten Getriebe-software lässt sich jedes Automatikgetriebesteuern, Schaltvorgänge können mit opti -malem Fahrkomfort dargestellt werden. Alle wichtigen Funktionalitäten, die einemoderne Getriebesoftware auszeichnen,sind enthalten.

Die Gangauswahl erfolgt auf der oberstenEbene der Fahrstrategie entweder automa-tisch nach dem gewählten Schaltkonzept(komfortabel/sportlich) oder manuell nachBetätigung der Schaltwippen. Funktionenfür die schnelle Fahrpedalrücknahme (Fast-off) und dynamische Schaltpunktadaptationwerden unterstützt. Die einzelnen Schalt-phasen werden von der Schaltstrategiekoordiniert, einschließlich Schaltabbrüchenund -änderungen. Die Kupplungsstrategieumfasst die Schaltphasen wie Drehzahl -synchronisierung und Momentverarbeitung.Weitere Softwareebenen implementierendie Aktuatoransteuerung und die grund -

legende Signalbehandlung für die Antriebs-strang-CAN-Kommunikation. Ein Diagnose-modul überwacht und überprüft wesent - liche Randbedingungen der Steuerung.

Expertise:• Aufbau von Getriebe-Demonstrator-

Fahrzeugen• Rapid-Prototyping für komplette

Getriebesoftware• Modellbasierte Funktionsentwicklung

für die Getriebesteuerung

IAV-Prototypensoftwarefür AutomatikgetriebeVon der Idee zum Prototypenfahrzeug

BIOSDiagnose

Fahrstrategie - Wählhebel, Fahrstrategie, Fehlererkennung

Signalebene - CAN-Kommunikation, Kombianzeige, Umschaltsperre

Aktuatoransteuerung - Hydraulikmanager, Motormomentenmanager

Kupplungsstrategie - Schaltkupplungen,

Wandlerüberbrückungskupplungen, Adaptationen

Getriebestrategie - Schaltablaufsteuerung

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Simulationen

Messungen

IAV Optishift

ApplikateurSensitivitätsanalyseTestplan (DoE)Optimierung

IAV Evalshift

Objektive Schaltqualitätsbewertung

Simulation

Prüfstand

Fahrzeug

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Optishift hält Schnittstellen zu den gän -gigen Applikationstools INCA, CANapeoder ControlDesk bereit und ermöglichtes darüber, die Parameter vollautomatischzu verstellen und den Messprozess zuüberwachen. Die Ergebnisse der Mess -datenanalyse in Form einer objektivenBeurteilung der zu kalibrierenden Ereig-nisse lassen sich dann zur mehrkriteriellenParameteroptimierung heranziehen.Optishift kann dabei nicht nur im Fahrzeug,sondern auch in Simulationsumgebungenund am Prüfstand eingesetzt werden.

Für Standardschaltungen werden soähnliche und bessere Ergebnisse imVergleich zur manuellen Schaltablauf -abstimmung gewonnen. Das Ergebnis ist dabei weitestgehend unabhängig vom persönlichen Erfahrungsschatz des Bearbeiters und es lassen sich fürbeliebige Schaltzeiten Parametersätzeableiten, die den jeweils besten Komfortbieten.

Sowohl zur Generierung von Erstbedatun -gen als auch zur Validierung von Para me -

U m den zukünftigen Herausfor -derungen der immer komplexerund aufwändiger werdenden

Getriebeabstimmung zu begegnen, mussder Applikationsprozess weiter systemati-siert und automatisiert werden. Optishiftstellt hierfür eine Umgebung zur automati-sierten Getriebeapplikation zur Verfügung.Über Sensitivitätsanalysen können zu -nächst die einflussreichsten Parameterder Getriebesteuerung identifiziert werden,um den Applikateur bei der Auswahl derApplikationsparameter zu unterstützen.

Automatisierte GetriebeapplikationAutomatisierte Getriebeapplikation

Messdaten Messdaten

Parametrierung Optimierung

Optimierung Optimierung

Parameter

Velodyn

Simulation• Detaillierung I• MiL / SiL

Velodyn

Simulation• Detaillierung III-IV• MiL / SiL / HiL

Velodyn

Simulation• Detaillierung III-IV• MiL / SiL / HiL / CiL

max. Komfort

Referenz

min

. Sch

altz

eit

Optishift

Kriterien

Optishift

Tool-assisted calibration process

Validierung/Optimierung

Bench -alyzer Evalshift

Projektbeginn• Parameterdefinition• Sensitivitätsanalyse• Statusdokumentation

Anforderungen • Definition derProjektziele

Basisbedatung• Sensitivitätsanalyse• Offline-Kalibrierung

Kalibrierung• Datenmanagement• Dokumentation vonProjektstatus undApplikationsqualität

Kalibrierung• Datenmanagement• Datenfreigabe• Freigabe -dokumentation

Evalshift CaltetOptishift CalGuide

Getriebe

• Prüfstand• Straßenversuch

Zielfahrzeug

• Bestandsaufnahme

Benchmarking

• Mitbewerberanalyse• Referenzfahrzeuganalyse

Zielfahrzeug• Fine-tuning• Robustheitsanalyse

CalguideBenchalyzerCaltet Evalshift Autoshift Evalshift

Optishift Caltet

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tersätzen lässt sich die Simulations -umgebung Velodyn nutzen. Es stehenverschiedene detaillierte Modellansätzezur Verfügung, die in den jeweiligen Pha -sen des Applikationsprozesses optimaleUnterstützung bieten. So kommen bei -spielsweise am Prüfstand Restfahrzeug-modelle für die fehlenden Komponentenzum Einsatz, wodurch verschiedene App -likationsaufgaben schon vor der Existenzvon Prototypenfahrzeugen durchgeführtwerden können.

Einen wichtigen Bestandteil der automa -tisierten Applikation stellt die objektiveBewertung der zu optimierenden Ereignissedar. Im Gegensatz zur subjektiven Beur tei -lung lässt sich damit die für die Automati-sierung notwendige Reproduzierbarkeit und

Granularität des Urteils garantieren. Basisfür die Fahrbarkeitsbewertung mit Evalshiftsind die physikalischen Gesetzmäßigkeiten,beispielsweise des Schaltablaufs. Die ent -sprechenden Kriterien werden aus denSignalverläufen extrahiert und an denOptimierer übergeben.

Durch die Visualisierung der Zeitverläufeund Kriterien ermöglicht Evalshift dendirekten Vergleich von Ereignissen. ImBenchalyzer können zudem Performance-und Fahrbarkeitskriterien verschiedenerFahrzeuge gegenübergestellt werden.Caltet unterstützt den subjektiven Bewer-tungsprozess durch die Benutzerführungund automatische Dokumentation. Mitdiesen Werkzeugen lässt sich der Projekt-status und der Applikationsfortschritt

überwachen und die generierten Doku -mente bieten eine Grundlage für die Daten-standsfreigabe. Für die Verwaltung vonApplikationsdaten und Parametersätzenkann das Werkzeuge Calguide® eingesetztwerden. Die Entwicklung von Fahrzeug -varianten mit Automatikgetrieben bedeutetfür die Serienentwicklung eine immerschnellere Abstimmung der fahrzeug -spezifischen Fahr- und Schaltstrategien.Das Applikationstool Autoshift bietetbei der Erstauslegung und der Optimierungaller Schaltprogramme einer modernenGetriebesteuerung eine Vielzahl von Mög - lichkeiten: eine schnelle Generation derGrundbedatung, eine Plausibilitätsprüfung,eine grafische Schaltlinienbeeinflussungsowie ein schnelles Übertragen in dieApplikationshardware.

Vorteile• Anforderungen und Bedingungen

der Schaltstrategie• Schaltkennlinien können leicht modi fiziert,

dargestellt und geprüft werden• Export in kundenspezifische Formate• Support für INCA PC und CANape• Kürzere Entwicklungszeiten

FahrzeugmasseReifen-RadiusTrägheitenStirnflächeLuftbeiwert

Schalt-/KÜB-Kennfelder(Eco, Sport, Berg, ...)*.csv / *.dcm

Applikationsbericht, Plausibilitätstest

Fahrzeug

Schaltstrategie –Anforderungen & Bedingungen

Drehmoment-KennlinieKennfeldPedalkennfeldTrägheiten

Motor

Pumpenaufnahme-momentWandlerverstärkungTrägheiten

Drehmoment-wandler

Getriebeüberset-zungenWirkungsgradeTrägheitenGetriebetyp *.dcm *.csv

Getriebe

IAV AutoShift™autom. BerechnungEditierung der WertePrüfungKennfeld-Darstellung

Autoshift – Allgemeine Struktur

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D ie enorm gestiegene Nachfragenach Elektrofahrzeugen wird durchfinanzielle Anreize gefördert.

Künftige E-Fahrzeuge müssen in punktoUmweltfreundlichkeit, Reichweite und Preishöchsten Anforderungen genügen, dabeiaber gleichzeitig Sicherheit, Qualität, Fahr -spaß und Komfort gewährleisten. Um alldiese Bedingungen zu erfüllen und dabei die Vorteile des elektrischen Antriebstrangseffektiv auszuschöpfen, muss das Fahrzeug-konzept größtenteils neu definiert werden.Das erfordert einen starken und kompe-tenten Entwicklungspartner.

Das Konzept des DrivePacEV80, das für die neuste Generation elektrischer Antriebeerarbeitet wurde, verfügt über eineintegrierte, nass laufende Asynch -ronmaschine und einen lastschaltbarenPlanetenradsatz, die über einen großenDrehzahlbereich zugkraftunterbrechungsfreiein hohes Drehmoment mit hoher Energie -effizienz liefern. Im Vergleich zu elektrischenAntriebssystemen mit einer festen Überset -zung nutzt DrivePacEV80 beträchtlichePotenziale bezüglich Steigfähigkeit, Be -schleunigungsvermögen, Wirkungsgrad und maximaler Fahrzeuggeschwindigkeit.

Hybrid-Hinterachse mit Torque-Vectoring-Funktionfür eine SUV-Anwendung

Elektrische Antriebseinheitvon IAVHochintegrierte Lösungen für EV und HEV

Elektrische Antriebseinheit DrivePacEV80Die wichtigsten mechanischen Komponenten

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Elektrische AntriebseinheitDrivePacEV80

Das Konzept hebt sich unter anderemdurch seinen hohen Integrationsgrad undseine Skalierbarkeit ab und stellt eineeigenständige Antriebslösung dar, die inunterschiedlichsten alternativen Antriebs-konfigurationen, wie BEV, FCEV, HEV undREEV, und in verschiedenen Fahrzeug -segmenten eingesetzt werden kann.

IAV DrivePacEV80• Skalierbare, rein elektrische

Antriebseinheit• Nass laufende Asynchronmaschine

mit Käfigläufer aus Kupfer (300 Nm / 80 kW Spitze)

• Lastschaltbares Zweigang-Getriebe in Planetenradsatzbauweise

• Abtriebsmoment von bis zu 3.000 Nm• Integriertes Differential und Parkbremse• Innovative Kühlsystemauslegung

• Vollständige Integration der Leistungselektronik, DC/DC-Wandler und Batterieladeeinheit

• All-Rad-Anwendung• Einsatz in Elektrofahrzeugen und als

Zusatzantrieb für Hybridfahrzeuge

E-Antriebskonzepte von IAV mit Innovationsvorsprung• Elektrische Antriebseinheit DrivePacEV80• Hybrid-Hinterachse mit Torque-

Vectoring-Funktion

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Nicht optimiert Optimiert

Drehzahl [min-1] Drehzahl [min-1]

Dre

hmo

men

t [N

m]

Dre

hmo

men

t [N

m]

Wir

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sgra

d [%

]

100

50

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80

90

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50

150

200

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0

50

150

10,0005,000 10,0005,000

Flux

den

sity

[T]

2.4

0

1.2

Wirkungsgradkennfeld einer Synchronmaschine - Optimierungspotenzial

Finite-Elemente-Berechnung der magnetischen Flussdichte für verschiedene Maschinentypen

M it der zunehmenden Elektrifi-zierung des Antriebstrangs sind E-Maschinen notwendig, die

bessere Eigenschaften bei reduziertenKosten bieten. Daher haben die Expertenvon IAV eine innovative Methode entwickelt,um verschiedene Arten von E-Maschinen, z.B. Asychronmaschinen, Synchronma-schinen mit Permanentmagneterregungoder geschaltete Reluktanzmotoren, imHinblick auf unterschiedlichste Kriterien zuoptimieren.

Auf Basis von analytischen Gleichungen undBerechnungen mithilfe der Finite-Elemente-Analyse werden die zu betrachtenden Eigen-schaften ermittelt. Eine Zielfunktion mit

evolutionärem Ansatz oder eine nachge-schaltete Nutzwertanalyse helfen dabei, denunter den gegebenen Gewichtungen bestenElektromotor auszuwählen.

Moderne Rechencluster mit hunderten vonKernen ermöglichen es, umfangreicheParametervariationen in kürzester Zeit zuberechnen und zu bewerten.

Beispielhafte Optimierungs -parameter• Maschinentyp• Werkstoffe von Blechen, Wicklungen und

Magneten• Anordnung und Geometrie der Nuten und

Zähne auf dem Blech

• Anordnung und Geometrie der Magnete• Stabzahlverhältnisse• Durchmesser und Länge des Luftspalts• Wicklungsauslegung

Beispielhafte Optimierungsziele• Hoher Wirkungsgrad und hohes Drehmo-

mentvermögen in den typischenBetriebspunkten

• Gute Leistung im Feldschwächbereich• Geringe Drehungleichförmigkeit• Geringe Material- und Herstellungskosten• Geringes Massenträgheitsmoment• Drehzahlfestigkeit

Multikriterielle Optimierung vonelektrischen MaschinenE-Maschinen für Antriebe

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D er InDrive-Simulator ist ein neu -artiges Entwicklungswerkzeug fürdie Simulation und Konstruktion

komplexer Fahrzeug- und Antriebstrang -systeme unter realen Fahrbedingungen. Es verbindet die Vorteile der Offline-Simu -lation mit dem Fahrerlebnis eines echtenPrototypen. Damit schließt der InDrive-Simulator die Lücke zwischen der Simula -tion des ersten Konzeptentwurfs und derErprobung des realen Prototypen. DasSystem besteht aus mehreren Grundkom-ponenten: dem Grundfahrzeug mit seinenSchnittstellen, dem Echtzeit-Simulations-rechner mit Modellen und Beschleuni-gungsregler sowie einem Datensatz undeinem Visualisierungssystem.

Das Kernstück ist das bewährte Simulati-onswerkzeug Velodyn von IAV mit demEchtzeitsystem zur Berechnung der Fahr -zeugdynamik. Ausgehend von der aktuellenFahrgeschwindigkeit, Gas- und Bremspe-dalstellung, dem Gang, der aktuellen Stei -gung und dem Kurvenradius berechnet das System die erwartete Beschleunigungdes virtuellen Prototypen mithilfe mathe -matischer Modelle der Antriebstrangkom-ponenten. Je nach Detaillierungsgrad des

verwendeten Modells werden auch andereZielgrößen berechnet, wie der Energie-bedarf, Ladezustand (SOC) der Batterieoder Bauteiltemperaturen.

Ein Beschleunigungsregler im Fahrzeugsteuert den Versuchsträger so, dass die mit dem Echtzeitsystem berechnete Soll -beschleunigung des virtuellen Prototypenpräzise nachgefahren wird. Dazu sendet der Regler sein Ausgangssignal an dasMotor- und Getriebesteuergerät. Außerdemsteuert die Fahrgeschwindigkeitsregelungim Fahrzeug jede Verzögerung, die über das Bremssystem angefordert wird.

Der InDrive-Simulator• Unterstützt Entwickler bei der Aus arbe i -

tung neuer Hybrid- und E-Konzepte undbei der Bewertung ihrer Markt relevanz

• Unterstützt den Entwicklungsprozessdurchgehend von der ersten Entwurfs-phase an

• Kann bei der Entwicklung und Unter -suchung beliebiger Antriebstrang -topologien eingesetzt werden

• Ermöglicht den Vergleich und dieOptimierung von Komponenten undZielfahrzeug

• Gibt Kunden die Möglichkeit, Konzepteunter ihren eigenen Betriebsbedin-gungen zu erproben

• Kann in der frühen Entwicklung vorAufbau der ersten Hardwareprototypeneingesetzt werden, um eineKonstruktion zu erfahren

Der InDrive-Simulator ist einEntwicklungstool, das allerelevanten Einflussgrößen erfasst:• Fahrerspezifische Reaktionen • Fahrzeuganwendung und Betriebsmodus• Fahrzyklus/-strecke einschließlich der

Topografie• Umwelt- und Verkehrsbedingungen

Vorteile des InDrive-Simulator fürden Verbrennungsmotor:• Kostengünstige Integration• Großes Spektrum geeigneter

Basisfahrzeuge verfügbar• Kaum Einschränkungen bei der

Simulation der Längsdynamik herkömmlicher Antriebstränge

InDrive-Simulator©

Virtuelle Prototypen erfahren

+ ++ =IAV Velodyn

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Bei der Entwicklung komplexer Systemearbeiten unsere Projektleiter interdisziplinär.Die ganzheitliche Betrachtung aller zuentwickelnden Untersysteme oder Kompo-nenten sichert eine durchgängige System-integration. IAV übernimmt die Abstimmung,damit unsere Projektergebnisse nahtlos indie Produkte integriert werden können, dieunsere Kunden entwickeln.

Das Project Management Office (PMO) vonIAV unterstützt durch seine koordinierendeFunktion die Technologie-Entwicklung. Das PMO ist die zentrale Anlaufstelle für alle Fragen im Zusammenhang mit demProjektmanagement und Großprojekten bei IAV. Dazu wurden bei IAV eigene Projekt-managementmethoden entwickelt, die deninternationalen Normen und Standards desProject Management Institute (PMI®) unddes Automotive SPICE® entsprechen.

Der kontinuierliche Abgleich mit BestPractice und Lessons Learned gewähr-leistet die ständige Verbesserung desProjektmanagements.

Projektmanagement bei IAV: • Projektmanagement nach PMI• Definition und Umsetzung eines

Projektmanagementprozesses• Projektmanagement als

eigenständige Disziplin• Schulungs- und Qualifizierungs -

programme• Qualifizierte Projektleiter für

interdisziplinäre Projekte

Unsere Getriebe- und Hybridsystem-entwickler stehen ständig vor derHerausforderung, für unsere Kunden

innovative und komplexe Produkte inne r -halb kürzester Zeit zu entwickeln. Daherliefert ein systematisches und standardi-siertes Projektmanagement die Grundlagefür eine effektive und effiziente Organisationaller Kundenprojekte bis zu deren erfolg-reichem Abschluss.

In die Gespräche mit unseren Kundenwerden die Projektleiter von Anfang aneingebunden, um einen reibungslosenProjektstart und eine problemloseUmsetzung zu gewährleisten. Die Projekt-leiter werden nach der besten Eignungaufgrund ihrer technischen Kompetenz undihren thema tischen Schwerpunkten ausge-wählt und stehen dem Kunden während dergesamten Projektlaufzeit als festerAnsprechpartner zur Verfügung.

ProjektmanagementDie Basis für erfolgreiche Projekte

Umfang

Qualität

Zeit Kosten

Kundenanforderungen verstehen• Die Perspektive des Kunden einnehmen• Produktanforderungen (Marktnachfrage) ermitteln

Gemeinsame Zielausrichtung• Zielorientierte Planung• Ermittlung ungelöster Punkte• „Lücken“ schließen und Risiken minimieren

Zusammenarbeit im Projektteam• Alle Schnittstellen abdecken• Ressourcen des Kunden entlasten• Umfassende Berichte und Information

Zielerfüllung gewährleisten• Alle Schnittstellen abdecken• Ressourcen des Kunden entlasten• Umfassende Berichte und Information

Zielerreichung • Zielerreichung

Kundennutzen

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D ie immer komplexerenAnforderun gen an Funktionalitätund Effizienz der Antriebsstränge

meistern wir mit einem effizienten, ausge-reiften und ganzheitlichen Entwicklungs-prozess für Getriebe- und Hybridsysteme.Ein weiterer Schwerpunkt von IAV ist dieserienreife Umsetzung von Neu- undDerivatentwicklungen. Unsere erfahrenenEntwickler für Getriebemechanik und -hydraulik, Software und Hardware, sowieelektronische Steuergeräte setzen dafürmodernste, teils selbst entwickelte Ausle-gungs- und Simulationstools sowie eineVielfalt von CAD- und PDM-Systemen ein.Für eine optimale Produktgestaltungnutzen wir unsere besonderen Stärken: die enge Vernetzung mit allen beteiligten

• Hohe Flexibilität bei Art und Größe derArbeitsumfänge durch Nutzung der vordem Hintergrund des Entwicklungsziels,Budgets und Zeitplans erfolgverspre-chendsten Option

• Interdisziplinäre Produktentwicklung mit hoher Eigenverantwortung

• Hardwarelösungen und Funktions -entwicklung aus einer Hand

• Unsere Entwicklungsumfängeentsprechen Prozessmodellen, wie Automotive Spice und CMMI

• Versuchsprozess mit Einbettung vonHigh-Level-Tests (ganze Produkte) undLow-Level-Tests (einzelne Systeme und Komponenten) in den Entwicklungs-prozess, einschließlich Versuchs -management

Entwicklungs- und Produktionsabtei-lungen sowie unsere große Erfahrungim Programm- und Lieferantenmana-gement.

• Antriebstrangentwicklung von derVorentwicklung bis zur Serie

• Effiziente Projektabwicklung durcherfahrene Spezialisten, bewährteProzesstoolkette und Methoden, umfangreiche Infrastruktur und kompetentes Projektmanagement

• Persönliche Verantwortung fürEntwicklung, Zeitplan und Qualität aufKomponenten- und Systemebene durchden IAV-Systemverantwortlichen (SV)und den IAV-Bauteilverantwortlichen(BTV)

EntwicklungsprozessAlles unter Kontrolle

System -verantwort -

licher

Zielmanagement

Konstruktions-/Teileliste

Simulation

Änderungsmanagement

Versuchs- und Freigabeunterstützung

Lieferantenmanagement

Fertigungsunterstützung

Freigabe

Beschaffung

Bereitstellung und Prüfung von Informationen

Software/Diagnose/Funktion Steuergerätehardware

Aufgaben und Interaktion des IAV-Systemverantwortlichen (SV)

Allgemeiner Überblick über den Entwicklungsprozess

Mechanik + Hydraulik

E-Maschine + LeistungselektronikLastenheft Integration und

Applikation

Software- und Funktionsentwicklung

Projektmanagement

Prototypenbau

Entwicklungsbegleitender Versuch (Hardware und Software)

Beschaffung und Qualitätssicherung

Antriebstrang- und Fahrzeugbau

Page 19: Getriebe- und Hybridentwicklung

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Radsatz

Kupplungs-modul

Gehäuse

Mechatronik

E-Maschine

Beispiel:Kostenübersicht

B ei der Entwicklung von Getriebenund E-Antrieben spielen die Kosteneine immer wichtigere Rolle. Unsere

Experten für das Cost Engineering ermittelndie Herstellungskosten von Hybrid- undGetriebesystemen bereits in einer frühenProjektphase.

Kostenanalyse in der Entwicklung• Bottom-Up-Kalkulation unter Berück -

sichtigung von Technologie- und Fertigungsvarianten

• Entscheidungsunterstützung bei der Lieferantenauswahl

• Konzeptvergleich• Ermittlung von Änderungskosten

Benchmarking• Zerlegung von Aggregaten oder

Baugruppen• Technische Bewertung• Kostenbewertung• Best-Practice-Empfehlung und

Potenzialbewertung

Produktkostenoptimierung• Kostentreiberanalyse• Expertenworkshops, Wertanalyse in

übergreifenden Teams mit Konstruk-teuren und Kosteningenieuren

• Konstruktive Überarbeitung bzw. Re-Design und Bewertung des Kosten senkungspotenzials

• Maßnahmenpriorisierung und –monitoring

• Begleitung der Serienentwicklung

Cost EngineeringDer Weg zu technisch perfekten und kostenoptimierten Lösungen

20% 14%

17%17%

32%

Page 20: Getriebe- und Hybridentwicklung

20

U nser Ziel bei der Berechnung undSimulation ist es, möglichst früh -zeitig – lange vor der ersten Hard -

ware – belastbare Aussagen zur statischenFestigkeit, der Lebensdauer und dem Akus tik- und Schwingungsverhalten zugenerieren. Dazu nutzen unsere Expertennumer ische Berechnungs- und Simulati-onsprozesse, wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) und die Mehrkörper -simulation (MKS).

NVH-Analyse:• Schwingungsamplituden an den

Halterungen• Akustikanalyse (Schalldruck)• Körperschall-Leistung• Psychoakustik

Software: MSC.Nastran, IAV_SBNOISE

Finite-Elemente-Methode (FEM)• Statische und dynamische

Festigkeitsuntersuchungen• Topologieoptimierung

Software:ABAQUS, MSC.Nastran, FEMFAT, OptiStruct

Mehrkörpersimulation (MKS)• Modale Antriebsstranganalyse• Simulation von Getriebeheulen/-rasseln• Optimierung des Entkopplungsverhaltens

(DMF, Pendel, …)• Lastwechselreaktionen

Software:SimulationX, SIMPACK, SimDrive

Berechnung und SimulationWertvolle Informationen zu Beginn des Entwicklungsprozesses

von Mario SchwalbeSchallschnelle Getriebe -gehäuseoberfläche

Page 21: Getriebe- und Hybridentwicklung

IAV Velodyn Innovatives Tool zur Längsdynamiksimulation von Antriebsträngen

21

Basis -135 kgFahrzeug-

gewicht

-10 %Roll-

widerstand

-0,03Luftwider-

standsbeiwert (cw)

-0,10 m²Front-fläche

+3 %Wirkungsgrad des

Antriebsstrangs

Ene

rgie

eins

par

ung

en In

% F

ahrw

ider

stan

d

3,4 %0,5 kWh/100km

6,3 %0,95 kWh/100km

12,5 %1,9 kWh/100km

15,2 %2,3 kWh/100km

17,9 %2,7 kWh/100km

Antriebstrangverluste

Luftwiderstand

Rollwiderstand

0%

10%

20%

Beispiel: Energieeinsparungspotenzial Beispiel für Antriebstrangtopologie: Parallelhybrid

A uf Basis von MATLAB/Simulink/ -Stateflow haben wir für die Längs -dynamiksimulation von Antriebs -

strängen das Simulationstool IAV Velodyn –Vehicle Longitudinal Dynamics – entwickelt.Dieses Simulationswerkzeug wird verwen -det für: • Konzeptuntersuchungen• Fahrzeugstudien• Funktionsentwicklung• HiL-, MiL- und SiL-Simulation• Untersuchungen an Motor-/Getriebe-/

Antriebsstrangprüfständen

In einer Modellbibliothek werden die grund-legenden Motor- und Antriebstrangkompo-nenten, aber auch elektrische Bauteile des

Fahrzeugs mit unterschiedlichem Detaillie-rungsgrad zur Verfügung gestellt, die dannje nach Einsatzzweck mithilfe des inte -grierten Modellmanagements zu demgewünschten Gesamtmodell konfiguriertwerden können. Diese Modellverwaltungermöglicht außerdem eine einfache Inte -gration eigener Modellkomponenten in die IAV Velodyn-Umgebung.

Außerdem kann IAV Velodyn im Rahmeneiner Co-Simulation mit entsprechendenDomänen-Simulationstools wie bspw.Dymola, SimulationX, GTPower etc. ge -koppelt werden, um so bedarfsgerecht dieKomplexität einzelner Komponenten desGesamtfahrzeugmodells anzupassen.

Simulationstool Velodyn, Beispiel:Modell eines Hybridfahrzeugs

V irtual Drive Simulation ist einSoftwaretool zur Simulation derLängsdynamik von Fahrzeugen.

Es eignet sich für die Konzeptphase ebensowie für detaillierte Analysen. Im Lieferum -fang der Software enthalten ist ein einfachzu konfigurierendes Antriebsstrangmodellund vordefinierte Antriebsstrangtopologien.

Analyseaufgaben• Verbrauch, CO2-Emissionen im Zyklus oder

bei konstanter Geschwindigkeit• Dynamik und Elastizität• Steigfähigkeit und

Beschleunigungsvermögen• Fahrverhalten und grundlegende

Kennzahlen• Potenzial von Hybridfunktionen

Umfangreiche Analysen liefern die Grund -lage für schnelle Wettbewerbsvergleicheund die Ableitung von Trends. Dank kurzerRechenzeiten kann das Tool zur Bewertungzahlreicher Varianten sowie zur multikrite-riellen Optimierung genutzt werden.

IAV Virtual Drive SimulationSchnelle Modellierung und Bewertung von Antriebsstrangkonzepten

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Stufen im Benchmarking-Prozess der IAV

Daten für die Erstellung von Fahrzeug- undAntriebstrangspezifikationen. Das Systemstellt eine globale Benchmarkplattform dar.Es ist modular aufgebaut und anwendungs-spezifisch konfigurierbar. Der IAV-Wissens-speicher steht unseren Entwicklungs part -nern und Kunden zur Verfügung, die diehinterlegten Daten erwerben und nutzenkönnen.

Fachzeitschriften, Tagungsunterlagen,Internetrecherchen und Verbraucherzeit-schriften aus Europa, Asien und Amerikabilden die Datenquellen des Wissens -speichers. Neben dem öffentlichen Wissenkönnen interne Kundendaten im Wissens-speicher abgelegt und mit den externenDaten verglichen werden. Hinterlegt sindInformationen von konventionellen Fahr -zeugen und Fahrzeugen mit alternativenAntrieben.

Die Datensicherheit wird durch das Autori-sierungskonzept gewährleistet. Berechti-gungsgruppen steuern die Zugriffsrechte

und ermöglichen das Sperren vertraulicherDaten.

Die Analysemethoden können entspre-chend der Rechercheaufgabe individuelleingerichtet werden. Recherchierte Fahr -zeuge, Aggregate, Getriebe usw. werden inTabellen vergleichend gegenübergestellt.Zur Visualisierung können die technischenParameter grafisch aufbereitet und in Formvon Punktediagrammen (Streubändern),Balken- sowie Netzdiagrammen dargestelltwerden. Die Überlagung von Kennlinienbzw. Kennfelder identifiziert und analysiertUnterschiede zwischen Fahrzeugen undTechnologien.

Wissensdaten können über eine Import-und Exportschnittstelle mit Microsoft Excelausgetauscht werden, was die einfacheWeiterverarbeitung von Such- und Re -chercheergebnissen ermöglicht. ExterneDatenquellen können ebenso importiertwerden (z. B. EPA).

Die Marktbeobachtung ist einSchwerpunktthema bei IAV-Entwick-lungen und bildet die Basis für

Potenzialanalysen von Kundenfahrzeugen.Sowohl im Eigen- als auch Kundenauftragführt IAV Benchmarkanalysen durch understellt detaillierte Stärken-Schwächen-Profile. Die dazu erforderlichen Fahrzeug-messungen können sehr mannigfaltig sein.Von einer einfachen Verbrauchs- undLeistungsanalyse über Funktions- undStrategieanalysen bis hin zur detailliertenDesign- und BOM-Analyse. Durchgeführtwerden die Messungen auf Rollenprüfstän -den mit dem Gesamtfahrzeug oder detail-liert auf Antriebsstrang-, Komponenten-und speziellen Stripdown-Prüf ständen.

Die gewonnenen Daten werden zunächstunter Verwendung dedizierter IAV-Toolsausgewertet, grafisch aufbereitet und dannmit dem IAV-Wissensspeicher verglichen.

Der IAV-Wissensspeicher ist ein Tool zurVerwaltung und Auswertung technischer

Test von Hybrid- undElektro-AntriebenMarktbeobachtung – Methoden, Prozesse, Tools

Wettbewerbsanalyse/Marktstudie

Fahrzeug auf dem Prüfstand:Vermessung von Leistung,Verbrauch, Fahrverhalten

Zerlegung und BOM-Dokumentation(Teileliste)

Technische Komponentenanalyse

Kostenanalyse

IAV-Marktbeobachtungsprozess

IAV-Wissensspeicher

Stufe 5

Stufe 4

Stufe 3

Stufe 2

Stufe 1

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D ie immer komplexeren Anforderun -gen an Funktionalität und Effizienzvon Antriebssträngen beherrschen

wir mit einem effizienten, ausgereiften undganzheitlichen Entwicklungsprozess fürGetriebe- und Hybridsysteme. Ein Schwer-punkt liegt dabei in der serienreifen Umset -zung von Neu- und Derivatentwicklungen.Für eine optimale Getriebekonstruktionnutzen wir unsere besonderen Stärken: die enge Vernetzung mit allen beteiligtenEntwicklungs- und Produktionsabteilungensowie unsere große Erfahrung im Pro -gramm- und Lieferantenmanagement.

Siebengang-Hybrid-Doppelkupplungsgetriebe7H-DCT280

GetriebekonstruktionDie ganze Bandbreite der Getriebeanwendungen

Neungang-Gang-Hybrid-Doppelkupplungsgetriebe9H-DCT450

Siebengang-Gang-Doppelkupplungsgetriebe7-DCT280

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GetriebekonstruktionUnsere Kompetenzen

Kupplungsmodul

Gehäuse

Mechatronik

interneSchaltung

E-Maschine

M it unserer langjährigen Erfahrungsowie unserem Experten- undProzesswissen in der Serien-

Entwicklung von Komponenten, Funktions-baugruppen sowie kompletten Getriebe-und Hybridsystemen sind wir der richtigePartner für Ihre Getriebeentwicklungs -projekte. Unsere hochqualifziertenKonstruktions spezialisten für Getriebeme-chanik und -hydraulik sowie Elektrome-chanik setzen dafür modernste, teils selbstentwickelte Auslegungs- und Simulations-tools sowie eine Vielfalt von CAD- undPDM-Systemen ein.

Auswahl unserer Konstruktionsaktivitäten:• Erarbeitung von Lastenheften und

Produktspezifikationen• Systematische Dimensionierung von

Maschinenelementen auf Basis vonLastkollektiven

• Auslegung, Konstruktion (3D) und Zeichnungserstellung (2D)

• 1D-, 2D-, 3D-Toleranzsimulation (statistisch, baugruppenübergreifend)

• Produktdatenmanagement und CAD-Methodenkompetenz

• D-FMEA• Lieferanten- und Programmmanagement

Mechanische GetriebesystemeDie Notwendigkeit, den Zeit- und Kosten-aufwand bei der Konstruktion und Ent wick -lung von Getrieben zu reduzieren, macht dieAdap tation der Lebensdauersimulation heuteunerlässlich.

IAV setzt Berechnungssoftware und -ver fah -ren ein, um die Lebensdauer des gesamtenGetriebesystems anhand von simuliertenoder gemessenen Lastkollektiven vorher -zusagen. So können bereits in einem frühenEntwicklungsstadium Vergleiche angestelltwerden, um die optimale Lösung zu finden.Auch der Einfluss von Derivatan wendungen,

Designkompetenz für Systemund Komponente

Getriebe

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z. B. zur Hybridisierung eines konventionellenAntriebstrangs, kann analysiert werden. Deroptimierte Auslegungsprozess für die mecha-nischen Komponenten beschleunigt außer -dem die Versuchphase und senkt somit dieKosten.

Hydraulikkomponenten und MechatronikeinheitHydrauliksysteme kommen zum Einsatz,wenn Kräfte und Bewegungen schnell,präzise und effizient übertragen werdenmüssen. Bei einem hydraulischen System für Fahrzeuganwendungen kommen weitereAnforderungen hinzu, wie funktionale Intelligenz in Verbindung mit maximalemWirkungsgrad und minimalem Bauraum.

Unsere Hydrauliksysteme, die bspw. zurGetriebesteuerung eingesetzt werden,erfüllen diese Anforderungen. Ob es sich um elektrohydraulische Druckversorgungs-systeme mit mehrstufigen Pumpen, Magnetventile oder die Integration allerKomponenten in einer einzigen Mechatronik-einheit handelt – wir finden die bestmöglicheLösung für Ihre spezifische Anwendungunter den Aspekten Leistung, Komfort undLebensdauer. Ebenso verfügt IAV überweitreichende Entwicklungs kompetenzen imBereich von hydraulischen Stellsysteme, wiePark sperre oder Torque-Vectoring-Modulen.

Unser Leistungsspektrum deckt alleBereiche von der Konzeptdefini tion über dieSimulation und den Prototypenbau bis hinzum gewerkeübergreifenden Versuch ab.

Mit unseren Versuchs-, Analyse- und Labor-einrichtungen, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen, sind wir auch imBereich der Wettbewerbs-, Lebensdauer-und Fehleranalyse sowie der Optimierungder richtige Partner für Sie.

Systematische Auslegung der gesamtenMechanik anhand von Lastkollektiven

Mechatronikeinheit-Steuergerät für Hybrid-Doppelkupplunsggetriebemit Druckversorgungssystem und Filter

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Geometrische SystemintegrationVerschiedene Getriebe und deren Peripheriekomponenten

U mfangreiches Know-how undeffiziente CAD-Tools sind unsereSchlüssel zur Integration des

Getriebes und dessen Peripherie in dasGesamtfahrzeug. Aufgrund unserer lang -jährigen Erfahrung und engen Zusammen-arbeit mit den unterschiedlichsten OEMsbei der Integration von Antrieben undGetrieben finden Sie bei uns alle Vorausset-zungen für die Erarbeitung und Umsetzungder optimalen Lösung zur Integration jedesGetriebes.

Unser Know-how deckt die gesamteBandbreite eines komplettenIntegrationsprozesses ab:• Analyse und Definition von

Anforderungspaketen• Konzeptstudien• Package-Analysen• Entwicklung und Integration von

äußeren Schaltungen• Integration von Motor-/Getriebe-

Aufhängungen

• Entwicklung, Auslegung und Integrationvon Getriebekühlsystemen (aktiv/passiv)

• Berücksichtigung der Montagevorgaben• Lieferantenmonitoring und Koordination

zwischen Zulieferer und OEM• Absicherung der thermischen Betriebs -

sicherheit des Fahrzeugs auf der Straße und im Klimawindkanal nach Kunden -spezifikation/-anforderung

• Absicherung der Betriebsfestigkeit an Komponentenprüfständen und in Fahrversuchen nach Kundenspezifi-kation/-anforderung

• Planung, Organisation und Durchführungvon Heiß- und Kaltlanderprobungen

• Validierung von Prüffeldern (z. B. Klimawindkanal versus Straße)

• Optimierung von Versuchsrichtlinien und Fahrprofilen

• Durchführung von Fahrbeurteilungen• Pedalkraft- und Schaltkomfortmes-

sungen mit dem IAV-Tool WSPM

Unter Einsatz effizienter CAD-Werkzeugeund Produktdatenmanagement-Systemeerstellen wir dreidimensionale digitaleKonzepte der zu integrierenden Module.Anhand dieser Digital Mock-Ups (DMU)können wir Kollisionen der Bauteile mitPackage-Grenzflächen feststellen und die geeignete Modulvariante finden.

Zur Integration der äußeren Schaltung er -zeugen wir virtuelle Bewegungshüllen vonSchaltbetätigungen unter Berücksichtigungdes dynamischen Systemverhaltens undder Lastwechselreaktionen.

So können wir bei definierter Bauraum-vorgabe die äußere Schaltung konstruktivoptimieren und die Schaltqualität positivbeeinflussen.

Getriebepositionierung Generieren einer dynamischen Bewegungshülle

Datenermittlung für unterschiedliche Lastfälle(Berechnung oder Messung)

Erstellung von Punktbewegungskurven Umwandlung der CAD-Daten

Generieren einer dynamischen Bewegungshülle

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Fahrzeugantriebstrang –Allrad-Automatik

Getriebeintegrationmit Schalthebel

Äußere Gang -schaltung (zumLängseinbau)

Schwingungsdämpfer Schalt-hebel

Schaltarm

Getriebekühlblech

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SystemintegrationDas Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile

D ie zunehmende Anzahl an autono -men Teilfunktionen in Kraftfahrzeu -gen einerseits und der stei gen de

Druck aus Politik und Wirtschaft anderer-seits, sichere, komfortable und emissi-onsarme Automobile zu produzieren, führenzu einem enormen Anstieg der Komplexitätvon Steuerungssystemen, vor allem imAntriebsstrang.

IAV verfügt im Bereich der Antriebstrang -integration über Systemingenieure mitlangjähriger Erfahrung, die nach demSIMILAR*-Prozess arbeiten.

Stating the problem Die Definition der Problemstellung ist diewichtigste Aufgabe in der Systement-wicklung (den Kundenbedarf feststellen/verstehen; Änderungsbedarf ermitteln,Anforderungen feststellen; Systemfunk-tionen definieren).

Investigate alternatives Untersuchung von Alternativen und derenBeurteilung unter den Aspekten Leistung,Kosten und Risiken.

Model the system Modellierung des Systems: Anhand desModells können Anforderungen geklärt,Engpässe und fragmentierte Aktivitätenerkannt, die Kosten gesenkt und Doppel-arbeit aufgezeigt werden.

Integrate the systems Integration der Systeme durch Konstruktionder Schnittstellen und Zusammenführungvon Systemelementen, sodass sie alsGanzes arbeiten. Dies erfordert umfang-reiche Kommunikation und Abstimmung.

Launch the systemSystemstart: Einsatz des Systems in derbeabsichtigen Weise.

Assess performance Die Beurteilung der Leistung anhand vonBewertungskriterien, technischen Maß -stäben und metrischen Messungen istwichtig. Ohne Messung keine Kontrolle.Ohne Kontrolle keine Verbesserung.

Re-evaluation Die Neubewertung sollte ein kontinuier-licher, iterativer Prozess mit vielen Schleifensein.

Die IAV als kompetenter Entwicklungs-partner wird diesen Anforderungen gerecht.Hierbei stehen wir Ihnen ganzheitlichwährend des kompletten Produktentste-hungsprozesses zur Verfügung.

Integration der SubsystemeDie Komplexität moderner Antriebstrang-komponenten steigt kontinuierlich und neue verteilte Funktionen kommen durchdie Hybridisierung zum Einsatz. IAV testetneue Funktionen für Subsysteme mit Hilfevon Rapid Prototyping bereits in der Offline-Simulation mit IAV Velodyn im geschlos-senen System, bevor die Integration erfolgt.Modernste Messtechnik und Prüfplätzestehen für Fehlerreaktionstests an derEinzelkomponente, aber auch beim Test im Verbund der Komponenten zur Ver -fügung. Die Grundlage der funktionalenAbsicherung ist dabei die ISO 26262.Schnittstellenkontrollen, Funktionsanalysenund zyklische Konformitäts- sowieSoftwaretests sichern die reibungsloseIntegration. Eine Automatisierung und

Wiederverwendung der Subsysteme,Schnittstellen und Tests wird, wo sinnvollanwendbar, angestrebt.

Integration des GesamtsystemsDie Integration neuartiger Komponenten in neue oder bestehende Systeme stellteine einzigartige Herausforderung dar. Im Hinblick auf die Systemarchitekturdefinieren und entwickeln kompetenteIngenieur/innen die Schnittstellen undanalysieren das Zusammenspiel derverteilten Systeme. Gerade im Hinblick auf das Thema Green Technology (Hybrid)bedarf es innovativer Strategien/Lösungs-ansätze zur Integration neuer und be -stehender Komponenten. Die Abstimmungzwischen den Projektpartnern, der Hard -ware und der Software sowie der Mechanikstehen ebenso im Mittelpunkt wie die Va lidierung des Gesamtsystems und dieAbsicherung verteilter Systeme (Verbund-Test). Die Inbetriebnahme des Fahrzeugsrundet das Portfolio ab.

Das Ziel des Systementwicklungsansatzesvon IAV ist, die Anforderungen unsererKunden zu erfüllen, die Wahrscheinlichkeitdes Systemerfolgs zu erhöhen sowie dieRisiken und Kosten über den gesamtenLebenszyklus zu verringern. Unser Ansatzhat sich in vielen Projekte bewährt. MachenSie es genauso: SIMILAR!

* The Systems Engineering Process von A. T. Bahillund B. Gissing, Re-evaluating systems engineeringconcepts using systems thinking, IEEE Transactionon Systems, Man and Cybernetics, Part C: Applica-tions and Reviews, 28 (4), 516-527, 1998.

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Software- und FunktionsentwicklungWir verfügen über langjährige Erfahrung in der professionellenSoftwareentwicklung für unterschiedlichste Getriebe

D ie IAV ist Ihr kompetenter Partnerfür die Entwicklung komplexerSteuerungssysteme für Getriebe-,

Hybrid- und Elektroantriebsanwendungen.Unser Know-how liegt in der Serien- undPrototypenentwicklung von Steuerungs-und Regelungsstrategien für alle aktuellenAutomatikgetriebe wie Doppelkupplungs-getriebe (nass und trocken), automatisierteSchaltgetriebe und Planetenautomatikge-triebe mit Wandler.

Die Automatikgetriebe werden dabei inkonventionellen oder in hybriden Antriebs-strängen eingesetzt. Im Fokus unsererBemühungen stehen dabei Themen wiedie Steuerung des Schaltablaufs beiDoppelkupplungsgetrieben und Planeten-automatikgetrieben, die Entwicklung vonDiagnose- und Sicherheitsstrategiensowie Zusatzfunktionen wie Stopp/Start,Segeln und Aufschalten von zusätzlichenMomenten in hybriden Antriebssträngen.Ob die Entwicklung modellbasiert oderkonventionell erfolgt, liegt ganz in derAnforderung des Kunden.

Unsere Entwicklungen sind dabei immereingebunden in klare Prozesse für dasAnforderungs-, Test- und Qualitätsmana-gement.

Zur Unterstützung der Funktionsent-wicklung nutzen wir die Vorteile einerfrühzeitigen Closed-Loop-Simulation imModel-in-the-Loop bzw. Software-in-the-Loop.

Zur schnellen Entwicklung der Prototypen-software setzt IAV sowohl handelsüblicheals auch kundenspezifische Tools undEntwicklungsumgebungen ein.

Kein Rapid Prototyping ohne Prototypen-steuergerät: Um keine Kompromisse beider Ansteuerung von Prototypen eingehenzu müssen, setzen wir unser eigenesSteuergerät ein. Selbstverständlichintegriert es neben dem Rechnerkern allenotwendigen Ein- und Ausgangsstufen, die neue Hybrid- oder Getriebekonzeptezum Leben erwecken. Der robuste Aufbau,auch für die Unterbringung im Motorraum,die automotive-tauglichen Steckverbinder,der Applikationszugriff via XCP-over-Ethernet, die Flexibilität der zahlreichenAusgangstreiber und die kompletteToolkette für die Autocode-Generierungaus TargetLink inklusive Integration mitbestehendem oder neu entwickeltem C-Code versetzen uns in die Lage, Proto -typengetriebe innerhalb kürzester Zeit inBetrieb zu nehmen.

Kompetenzen in der Steuerungs -entwicklung• Serienentwicklung von kompletten

Getriebesteuerungen für AMT und DKG• Entwicklung von kompletten Getriebe-

steuerungen für Planetenautomatik -getriebe mit Wandler

• Kupplungssteuerung für nasse und trockene Systeme

• Hydraulische und elektromechanischeAktuatorik

• Sicherheitskritische Systeme und Diagnose

• Antriebsmanagement• Anforderungsmanagement• Modellbasierte Softwareentwicklung• Toolkette für Autocode• Softwareentwicklung für Seriensoftware

nach SPICE• Software-Qualitätsmanagement• Geschlossene Simulation (MiL, SiL)• HiL-Systeme und Software-Validierung• Auslegung und Integration von

Embedded Software

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Page 32: Getriebe- und Hybridentwicklung

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D as Fahrzeug der Zukunft ist durchkomplexe und vielfältige Antrieb-strangkonzepte geprägt: vom

konventionellen Antrieb über Hybridkon-zepte bis zum Elektrofahrzeug. System-vielfalt und Komplexität gehen einher miteiner immer aufwändigeren Drehmomen-tenkoordination. Im gleichen Maße steigenauch die Anforderungen an die funktionaleSicherheit.

Ziel der funktionalen Sicherheit ist es,systeminhärente Gefahren zu identifi-zieren, zu bewerten und ihnen dann syste-matisch durch geeignete Maßnahmen zubegegnen, um sie auf ein akzeptables Maßzu reduzieren. Auf diesem Wege werden

von unseren Experten Sicherheitskon-zepte entsprechend dem neuesten Standder Technik spezifiziert, umgesetzt,getestet und validiert.

Seit mehr als 25 Jahren entwickelt IAVFahrzeugantriebe für verschiedensteKunden zur Serienreife und begleitet die Entstehung entsprechender Sicher-heitskonzepte, wie dem bewährten EGAS-Drei-Ebenenkonzept für Motorsteuer -geräte und dessen Anpassung an inno v a -tive Getriebe- und E-Mobilitätskonzepte.

All das versetzt uns in die Lage, für unsereKunden effektive und dabei effizientetechnische Lösungen zu entwickeln.

Unsere Leistungen• Führen und Begleiten des Sicherheits-

prozesses• Analyse und Erstellung von Sicherheits-

konzepten rund um den Antriebsstrang• Consulting zur Erfüllung der ISO 26262• Unabhängige Reviews und Bewertungen

Funktionale SicherheitDie Berücksichtigung der funktionalen Sicherheit nach ISO 26262in der Antriebsentwicklung ist Teil unserer täglichen Arbeit

D ie Diagnose erlangt stetig eineimmer stärkere Bedeutung imRahmen der ganzheitlichen

Kundenzufriedenheit. Unser Schwerpunktliegt aktuell auf dem Gebiet der elektro -nischen Getriebesteuerung und unterteiltsich generell in die funktionale und gesetz-liche Diagnose (OBD). Unsere Expertenverfügen über mehr als ein Jahrzehnt Erfahrungen in allen dabei relevantenThemenbereichen.

Funktionale Diagnose• Analyse und Erstellung von funktionalen

Diagnosekonzepten auf Systemebene• Spezifikation und Implementierung von

Diagnosefunktionen auf (Sub-)System-ebene

• Spezifikation und Implementierung derFehlerverarbeitung (Fehlerhandler)

• Absicherung und Test/Validierung an HiL-Systemen und im Fahrzeug

• Applikation und Anpassung anverschiedene Fahrzeugvarianten/Plattformen

• Unterstützung des Kundendienst -bereichs beim OEM

On-Board-Diagnose (OBD)• Bewertung und Auslegung der OBD-

Relevanz von Bauteilen und Komponentender elektronischen Getriebesteuerung

• Planung und Auslegung von OBD-spezifi-schen Funktionen und Softwaremodulenwie des Errormanager oder der In-Use

Monitoring Perfomance Ratio• Planung, Durchführung und Auswertung

von gesetzlichen geforderten OBD-Zulassungs- und Abnahmetests

• Beratung bei der Erarbeitung undErstellung der geforderten Zulassungs -unterlagen

• Festlegung und Koordination von Schnittstellenumfängen mit beteiligtenSteuergeräten

• Festlegung und Auswahl von gesetzlichengeforderten Fehlercodes

• Definition, Erstellung und Durchführungvon Testautomatisierungsumfängen imBereich der OBD

Diagnose/OBDDen besonderen Anforderungen der Diagnose in elektronischen Getriebesteuerungen gerecht werden ist Kernaufgabe unserer Arbeit

Page 33: Getriebe- und Hybridentwicklung

B egleitend zur umfangreichen Soft -ware- und Funktionsentwicklungunterstützt IAV durch den

Testprozess zur Just-in-time-Beurteilungder geänderten und/oder neuen Sources.Dazu gehören mehrere effiziente, schnelleund schlanke Teststufen.

White-Box-Tests dienen der formalen Ver ifikation der Softwarequalität. Wir unter-suchen Softwaremetriken, MISRA-Regelnund die Einhaltung projektbezogener Richt-linien ebenso wie die klassischen Über -deckungstests zum Auffinden numerischproblematischer Bedatungen und Opera-tionen. Letztere werden sowohl durch Re views als auch teilautomatisiert durch -geführt.

Für die modellgetriebene Softwareentwick -lung übernehmen wir die formale und funk -

tionale Absicherung. Modelltest, Model-In-Loop und Back-to-Back-Tests sind dabeiunsere täglichen Arbeitsmittel. Automatischgenerierte (strukturbasierte) Testvektorensorgen für die nötige Codeüberdeckung,während der funktionale Test der model-lierten Funktionen die anforderungsbasierteUmsetzung absichert.

Mittels HiL-Simulatoren wird die resultier -en de Software auf der Zielhardware auto -ma tisiert auf ihr erwartetes Verhalten hin geprüft. Neben den obligatorischenDiagnosetests untersuchen und bewertenwir Getriebefunktionen in ihrer Gesamtheit.

Durch Verlagerung umfangreicher Test -szenarien aus dem Fahrzeug auf den HiL istdurch Testautomatisierung eine enormeZeitersparnis bei der Durchführung sowiedie bessere Reproduzierbarkeit der Ergeb-

nisse erreichbar. Die automatisierte Aus -wertung sichert weitere Vorteile, bspw.können die bei der Durchführung der Testsentstehenden Messdaten automatischnach definierten Kriterien durchsuchtwerden, was zu zusätzlicher Testabdeckungführt.

Unsere Kompetenzen:• Testmanagement für Serienprojekte• Absicherung von Seriensoftware• Modellbasierter Test• White-Box-Tests• Black-Box-Tests• Testautomatisierung• Durchführung eines TPI

(Test Process Improvement)

GetriebesoftwaretestSystematische Absicherung in allen Entwicklungsphasen von Anfang an – zuverlässig zur richtigen Lösung

Page 34: Getriebe- und Hybridentwicklung

34

ApplikationLeistungsspektrum Applikation

Unter dem Begriff „Fahreigenschaften“werden sowohl subjektive als auchobjektive Faktoren subsumiert.

Das Ruckeln bei Kupplungsvorgängen wirdbeispielsweise subjektiv bewertet, währendobjektive Messungen die Beschleunigung,Schwingungen oder Akustik erfassen.Mithilfe von Model¬lierungs- und Simula -tionsmethoden werden physikalischeVorgänge untersucht, um den Applikations-prozess zu verbessern. Moderne Antrieb-strangkonzepte mit automatisierter Gang -wahl erfordern die Erfüllung der sich ständigverschärfenden Abgasgesetzgebung beigleichzeitiger Berücksichtigung der indivi -duellen Kunden¬fahrweise und des zeitge-mäßen Fahrkomforts. Dieser Zielkonflikt kann nur durch eine ganzheitliche Betrach -tung des Antriebstrangs gelöst werden.Deshalb kommen bei modernen Antriebs-konzepten ausschließlich im Verbund arbei-tende elektronische Getriebesteuerungenzum Einsatz.

Unsere Ingenieure entwickeln Applikationennach allgemein anerkannten bzw. mit demKunden abgesprochenen Kriterien undgewährleisten gleichbleibend hohe Qualitätfür die Serie. Das Ganze wird auf Erprobungs-fahrten unter allen klimatischen und landes -typischen Bedingungen abgestimmt undgetestet.

Die IAV ist seit vielen Jahren auf dem Gebietder Getriebeapplikation strategischer Partnerfür Kunden weltweit. Hier werden im Zuge vonSchlüssel- oder Fahrzeugderivat-Projekten

komplette Serienentwicklungen durchge-führt. Unser Leistungsspektrum auf diesemGebiet ist sehr umfassend und beinhaltetfolgende Themen:

Schaltqualität (SQ)• Auslegung und Optimierung der Kup p -

lungsbefüllung und des Schaltablaufs• Kupplungsansteuerung • Gangeinlegen/Einschaltvorgang/

Anfahrvorgang• Grenzmusterapplikation

(Toleranzen/Verschleiß)• Optimierung Komfort und Akustik• Optimierung Sportlichkeit

und Spontaneität• Applikation unter allen Klimabedingungen

• Applikation der Ansteuerung undStrategie für die NAK (nasse Anfahr-kupplung)/WK (Wandlerüberbrückungs-kupplung)

• Standabkopplung • Kupplungsadaption

Fahrstrategie• Applikation der Grundschaltprogramme

ECO/Sport/Manuell/Offroad/Low Range/Hybrid …

• Auslegung und Optimierung der Schalt-strategie mit allen Grundfunktionen: - Steigungs- und Gefälleerkennung - HSV bei schneller Fahrpedalrücknahme

(Fast-Off) - Fahrertyperkennung

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

00 20 40 60 80 100

Geschwindigkeit [km/h]

Rad

mo

men

tl [%

]

120 140 160 180 200

Zugkraftdiagramm (gang-abhängig)

nächster Meilenstein

SOPn. Integration Meilenstein

(n-1). Integration Meilenstein

INIT Grund -bedatung

Inbetrieb-nahme Review Applikation Review Abnahme-

fahrt Prüfung Abgabe

CAL1 CAL2 CAL3 CAL4 CAL5 CAL6 CAL7 CAL8 CAL9

CAL5 CAL6 CAL7 CAL8 CAL9

CAL5 CAL6 CAL7 CAL8 CAL9

Phasen des Applikationsprozesses

220 240

HS 1-2RS 2-1HS 2-3RS 3-2HS 3-4RS 4-3HS 4-5RS 5-4

KickDown-Bereich

Volllastbereich

oberer Lastbereich

Fußpunkte

Teillast-Bereich

Page 35: Getriebe- und Hybridentwicklung

FehlerhandlerTrigger

Reset

Status

Steuergerät

Loka

le D

iag

nose

35

- Schaltanpassung Kat-Heizen, Höhe- Steuergeräteanforderungen für das

Gang-Halten- Bremsrückschaltungen

• Erstellung von Softwareänderungs -anträgen und neuen Funktionen

Applikation Diagnose/OBD:• Diagnosesoftware

- Bedatung HW-Diagnosen - Bedatung Verarbeitungs -

schicht/Abstraktion Layer (Ersatzwerte, …)

- Bedatung der funktionalen Diagnose (z. B. Gangeinlegen gescheitert)

• Fehlerhandler- Bedatung Fehlerbehandlung

(Erkennung und Entprellung)- Bedatung Fehleranzeige

(Servicefehlercodes usw.)- Bedatung Fehlerreaktion

(z. B. Notlauf oder auch Ersatzreaktionenwie Gangausblendung usw.)

• On-Board-Diagnose - Bedatung Kommunikationsteil

(CAN, K-Leitung, …)

ApplikationsprozessDie IAV arbeitet Ihre Projekte nach einemfest definierten Prozess ab. So wird in jederPhase der Entwicklung sichergestellt, dasssich Qualität, Kosten und Termine im Gleich-gewicht befinden. Dieser Prozess ist bis inskleinste Detail dokumentiert und bildet dieArbeits¬grundlage für unsere Projekte.

3-Ebenen-Konzept

Ebene 1 OBD-Modul(OBDII)(MY2005 ff.)

Diagnose-Tester(extern)

Ebene 2

Ebene 2’

Ebene 3

Scan ToolKomm.

VAS-Komm.

1. Machbarkeits -studie

2. Prozess-Initialisierung

• Analyse Zielfahrzeug

• Darstellbarkeit der

Applikation

• Antriebsstrang-

Architektur

• SW-Funktionumfangs -

prüfung

• Definition von Synergien

• Überprüfung Motormomen-

tenkennfeld/-schnittstelle

• Definition des

Parameterraums

• Anpassung der

Simulationsmodelle

• Überprüfung der Schnitt-

stellen zu weiteren SG

(ESP, ACC, Hybrid,...)

• Testplanung (Erprobungen)

• Implementierung neuer

SW Funktionen

• Pedalkennfeldanpassung

• Applikation des Kupplungs-

wechsels der einfachen

HS/RS, Grundschalt -

programme

• Applikation der WK und

deren Zustandswechsel

• Applikation

Anfahr/Einschaltvorgang

(SAG, ASG & DKG)

• Adaptionsfunktion

• Verhalten bei Schaltabbruch

• Bauteilschutz/Sicherheits -

konzept

• Applikation aller Zug/Schub-

schaltungen (Mehrfach-RS

auch verschachtelt)

• Applikation für die

Emissionseinstufung

• Applikation unter

Schlupfbedingungen

• Sportabstimmung,

Winterfunktion

• Höhen-/Kalt-/Heiß-Erprobung

• Anpassung für ESP/ACC

Anforderungen

• Fahrertyperkennung

• Datenvereinheitlichung

• OBD/Diagnose

• Überprüfung der

allgemeinen Anforderungen

• Abnahmefahrten

• Überprüfung des

Entwicklungsziels

• Datenprüfung

• Dauerhaltbarkeit/

Qualitäts sicherung

(Toleranzen & Alterung)

• Prüfung aller Schutz- und

Überwachungsfunktionen

• Diagnose-Tests

Meilenstein n

3. Grundapplikation5. Prüfung /Dauerlauf4. Applikation

Auszug aus den Themen des Applikationsprozesses

Page 36: Getriebe- und Hybridentwicklung

GetriebeversuchWir validieren alle Getriebekomponenten und das Gesamtsystem

Unsere Versuchsspezialisten führen Getrie-beerprobungen von der Lastkollektiv-messung bis zur Serieneinführung anhandder Lastenheftforderungen und kunden-spezifischen Prüfvorgaben durch. Dazuzählen die Funktions- und Dauerlauf -erprobung von Getriebe komponenten, Getriebesystemen und gesamten Antrieb-strängen, die Erprobung der Missbrauchs-

festigkeit und die akustische Bewertung.Den Schaltkomfort an Handschaltgetriebenund den Wähl komfort von Automatikge-trieben unter suchen und optimieren wir mitder von IAV entwickelten Wähl-Schalt-Pedal-Mess technik (WSPM) nach objek-tiven Kriterien. Alle Getriebeversuche führenwir auf unseren eigenen, mit modernsterMesstechnik ausgestatteten Getriebeprüf-

Page 37: Getriebe- und Hybridentwicklung

ständen durch. Erprobungsfahrten unterExtrembelastung (Sommer, Winter, Höhe)vervollständigen die Versuchsreihen. Dabei können unsere Kunden auf dielangjährige Erfahrung unserer Ingenieuremit allen Getriebearten bauen.

Page 38: Getriebe- und Hybridentwicklung
Page 39: Getriebe- und Hybridentwicklung

39

Wir unterstützen Sie gern und jederzeit mitunseren hochmodernen Prüfeinrichtungen,qualifizierten Mitarbeitern und mehr als 30 Jahren Erfahrung. Unsere Prüfständesind für Getriebe, elektrische Antriebe undHybridsysteme jeder Art ausgelegt.

Antriebsstrangprüfstand• Funktionsprüfung und Dauererprobung

von Getrieben und Triebsträngen• Antrieb: Verbrennungsmotor• Leistung: 535 kW / 2 x 3.600 Nm /

3.000 min-1

• Hybridentwicklung (150 kW Batteriesimulator)

• Dynamik-, Schwingungs- undDrehungleichförmigkeitsuntersuchungen

• Geregelter Resonanzdauerlauf• Fahrdynamiksimulation am Prüfstand• Vorderrad- oder Hinterradantrieb

Getriebeprüfstand• Funktionsprüfung und Dauererprobung

von Getrieben und Triebsträngen• Antrieb: 370 kW / 650 Nm / 10.000 min-1

(mit Anpassgetriebe max. 20.000 min-1

bzw. 2000 Nm)• Leistung: 2 x 290 kW / 2 x 4.200 Nm /

3.000 min-1

• Verbrennungsmotorensimulation• Hybridentwicklung

(250 kW Batteriesimulator)• Elektrische Antriebssysteme• Dynamik-, Schwingungs- und

Drehungleichförmigkeitsuntersuchungen• Geregelter Resonanzdauerlauf• Fahrdynamiksimulation am Prüfstand• Vorderrad- oder Hinterradantrieb• Wirkungsgraduntersuchungen

Hydraulikprüfstand• Funktions- und Dauerlauferprobung an

Mechatronik- und Hydraulikkomponenten• Messung von Öldurchfluss, Druck und

Fahrleistung/Wirkungsgradanalyse• Benchmark-Analyse• Untersuchungen zu Kaltstartverhalten,

Leckage, Schaltzeiten• Hochdynamische Versuche/Vibration• Temperaturkonditionierung von

-30 bis 150 °C• Automatisierte Erprobungen

Schleppmomentprüfstand• Verlustleistungsanalyse an Komplett -

getrieben und Getriebekomponenten• Verlustleistungsoptimierung von

Baugruppen• Benchmarkuntersuchungen• Hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit

durch hydrostatische Lagerung• 160 Nm / 75 kW / 8.000 min-1

(10.000 min-1 ohne Schwungmasse)• Asynchronpendelmaschine/

Messgenauigkeit ± 0,3 Nm

Testzentrum für E-Traktions-Systeme• Batteriesystem-Prüfstand• Batteriezellen-Prüfstand• E-Maschinen-Prüfstand• Getriebesystemprüfstand• Batteriesimulator

PrüfständeAntriebstrang- & Komponentenprüfstände

Getriebe -prüfstand

Page 40: Getriebe- und Hybridentwicklung

40

Arbeitsräume

Hybrid- und E-VersuchTestcenter Elektromobilität

IAVs neues TestcenterElektromobilität

Schaltkomfort an Handschalt -getrieben und Wählkomfort anAutomatikgetrieben objektiv untersuchenSchalt- bzw. Wählkomfort werden meistanhand von rein subjektiven Eindrückenbewertet. Den messtechnischen Abgleichmit diesen Eindrücken bietet das IAV-Messsystem WSPM (Wähl-Schalt-Pedal-Messtechnik), das Kräfte und Wege beimSchalten und Kuppeln erfasst. Soft- undHardware sind IAV-Eigenentwicklungen undkönnen individuell angepasst werden.

Besonderheiten• Objektive Schaltkomfortuntersuchungen

an Handschaltgetrieben bzw.Wählkomfortuntersuchungen anAutomatik- undDoppelkupplungsgetrieben

• Erfassung von Pedalkennlinien• Nachweis subjektiver Auffälligkeiten• Überprüfung spezifischer Anforderungen• Einfacher Ein-/Ausbau und schnelle

Inbetriebnahme• Benchmarkuntersuchung

Systematischer VersuchLeistung und Energie von der Einzelzelleüber das Modul und das System bis in denGesamtantrieb zu bringen, verlangt nachmodernster Prüftechnik. Das neue Test -center Elektromobilität ist die Antwort aufdie neuen Aufgaben in der Entwicklung vonElektro- und Hybridfahrzeugen.

Batteriesystem- / Zellprüfstand• Batteriesystem-Prüfstand• Batteriezellen-Prüfstand• E-Maschinen-Prüfstand• Getriebeprüfstand• Batteriesimulator

SonderprüftoolsWähl-Schalt-Pedal-Messtechnik (WSPM)

WSPM imFahrzeugeinsatz

Page 41: Getriebe- und Hybridentwicklung

Lagerräume

Zell-Tester

Messwarte

E-Maschinen-PrüfstandHV-System-Integrationsversuche

Batterieprüfstand

Getriebeprüfstand

Page 42: Getriebe- und Hybridentwicklung

42

Prototypenbau Flexible, schnelle und serienreife Lösungen immer im Fokus

PM: Projektplanung und -koordinationPlanung und Realisierung der definierten Projektzieleinnerhalb des vorgegebenen Projektrahmens

TD: Technische DefinitionAbgestimmte und vollständige Beschreibung der Prototypensowie deren Herstellung & Prüfung

BS: BeschaffungBeschaffung von Material, Serien- & Neuteilen sowie Dienstleistungen

ML: MateriallogistikAbwicklung und Dokumentation des Warenverkehrs

TB & MO: Teilebau, Montage und InbetriebnahmeHerstellung von BauteilenMontage, Inbetriebnahme & Prüfung der Prototypen

DO: DokumentationProzessbegleitende & vollständige Dokumentation derPrototypen

QS: QualitätssicherungProzessbegleitende Durchsetzung der QualitätsvorgabenDurchführung von Qualitätsabnahmen & Audits

DOQS

PM

TD

BS

ML

TB & MO

Audit QS

Vollständig dokumen-tierter Prototyp

Start

Zertifizierter Gesamtprozess Prototypenbau:

P rototypen bauen erfordert nebenden handwerklichen Fähigkeiten und den passenden Werkzeugen vor

allem Verständnis für die Lösung im Zusammenspiel mit dem Gesamtsystem.Prototypen bau heißt permanente Veränderung und Adaption während derBauphase, die nur durch eine idealeVernetzung zwischen dem Prozess derProduktumsetzung (gilt für Software wieauch für Hardware) und der Entwicklungmöglich ist.

Aufgrund der breiten Fahrzeugkompetenzder IAV-Mitarbeiter und der dynamischenTeamzusammenstellung (entsprechendden relevanten technischen Gewerken) fürdie einzelnen Prototypenlösungen ist einidealer Informationsfluss mit Blick über dieSystemgrenzen hinaus möglich. Prototypenwerden daher in extrem kurzer Zeit immermit dem Blick auf eine realisierbare Serien-lösung für das Gesamtfahrzeug bei der IAVgebaut.

IAV liefert Prototypenteile:• Vom Einzelteil bis zum Gesamtfahrzeug• Vom Hydraulikventil bis zum

Gesamtgetriebe• Vom Seilzug bis zur Mechatronik• Von der Hardware bis zur Software

IAV bietet folgendes Leistungs-spektrum: • Bau der Getriebekomponente und des

Getriebessystem• Fahrzeugmontage• Inbetriebnahme, Funktionserprobung

& Abnahme• Integration von Mess- & Prüfeinrichtungen• Betreuung von Versuchs-,

Erprobungs- & Entwicklungsträgern• Betreuung und Aufbau von Kleinserien

IAV Sicherheitsstandards sind:

Geheimhaltung• Geheimhaltung der Informationen gemäß

dem Rahmenvertrag mit dem Kunden• Getrennte Projektteams• Sensibilisierung der Mitarbeiter• Geheimhaltungserklärungen der

Partnerunternehmen

Prototypenschutz• Definierte Prozesse für den

Prototypenschutz• Gesicherte Prototypenwerkstätten• IAVs eigener Prototypentransporter

Datenschutz, Datensicherheit • EDV- und Netzwerksicherheit in

„IT-Sicherheits-Strategie“ definiert• Dokumentierte interne Zugriffsrechte• Verschlüsselungs- und Datensicherheits-

konzepte

Page 43: Getriebe- und Hybridentwicklung

43

Leistungsspektrum

I AV ist der ideale Partner für die Her -stellung Ihrer Prototypenteile und -baugruppen. Hierfür steht uns ein

großes Spektrum an Fertigungs- undMess-Equipment zur Verfügung. In fol gen -den Bereichen liegen unsere besonderenStärken und Erfahrungen:

Bearbeitung• Fräsen / Bohren• Drehen• Schleifen• Computer Aided Manufacturing

Qualitätssicherung• Messungen der:

- Genauigkeit- Länge- Oberflächenbeschaffenheit- Konturen und Topografien- Härte

• Zertifizierung

Metallbearbeitung• Blechbearbeitung• Biegen• Schweißen• Pressen• Schneiden• Wärmebehandlung

Universal-Bearbeitungszentrum für 5-Achs-Bearbeitungen

Koordinaten-Messsystem

Page 44: Getriebe- und Hybridentwicklung

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Tel. +49 30 3997-80Fax +49 30 3997-89790

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