FEV & D2T. NVH Ganzheitlicher Ansatz zur motorischen Drehungleichförmigkeit GREENREX

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1 AUSGABE 54 DAS FEV-KUNDENMAGAZIN TITELTHEMA: FEV MACHT DIESELMOTOREN FIT FÜR DIE KOMMENDEN REAL DRIVING EMISSIONS FEV & D2T Prof. Pischinger erklärt Chancen und Hintergründe NVH Ganzheitlicher Ansatz zur motorischen Drehungleichförmigkeit FEV epgs Der ultrakompakte Hybridantrieb GREENREX Erdgasbetriebener Range Extender

2 VORWORT INHALTSVERZEICHNIS Liebe Leserinnen, liebe Leser, die vorliegende Ausgabe unserer FEV-Kundenzeitschrift SPECTRUM steht ganz unter dem Motto Zukunftsfähigkeit : Auch in den kommenden Jahren wird die weitere Minimierung von Fahrzeug-Emissionen einer der wichtigsten Entwicklungstreiber sein. Die immer strikter werdenden Emissionsvorschriften erfordern kontinuierliche Optimierungen, die in neuen Prüfzyklen validiert werden. Die europaweite Einführung der Prüfzyklen unter Real Driving Emissions sollen dabei realitätsnähere Ergebnisse erzielen. Eine zukunftsfähige Lösung, um die - sem hochdynamischen Messzyklus mit konventionellen Diesel motoren zu begegnen, stellen wir Ihnen in der vorliegenden Ausgabe vor. Auch Alternativlösungen wie Plug-In- Hybrid-Antriebsstränge oder die Nutzung eines Range Extenders können einen wichtigen Beitrag leisten gerade vor dem Hintergrund der Flottenverbrauchsziele. Im staatlich geförderten Projekt GreenRex hat FEV sich daher der Entwicklung eines erdgasbetriebenen Range Extenders für Nutzfahrzeuge gewidmet, während unser epgs eine ultrakompakte Hybridantriebslösung darstellt. Unser Drang nach zukunftsfähigen Entwicklungen zeigt sich auch in der Gründung der FEV Group Holding GmbH. Sowohl durch diese Umstrukturierung und die damit einhergehende personelle Verstärkung als auch durch die Übernahme des Test Systems- und Engineering-Dienstleisters D2T können wir zukünftig auf kundenspezifische Anforderungen noch schneller reagieren. Zudem werden unser Produktportfolio und unsere internationalen Kapazitäten signifikant erweitert. Zu guter Letzt haben wir auch unsere Kundenzeitschrift neu aufgestellt. Die Ihnen vorliegende Ausgabe des SPECTRUMs erscheint nun in neuem Layout und mit einem neuen redaktionellen Konzept. Ich wünsche viele interessante Einblicke. Prof. Stefan Pischinger, President & CEO der FEV Group Holding GmbH Erweiterte Fahrzeugfunktionen durch Cloud-Integration S. 04 Erweiterte Fahrzeugfunktionen durch Cloud-Integration TITEL FEVs emissionsbasierte AGR-Regelung GREENREX: Entwicklung eines erdgasbetriebenen Range Extenders FEVs emissionsbasierte AGR-Regelung S. 08 FEV epgs: Der ultrakompakte Hybridantrieb S AUS DER WELT VON FEV FEV & D2T: Prof. Pischinger erklärt Group Holding GmbH und ihre Köpfe Chancen und Hintergründe Kundenorientierte Strukturen: Die FEV Ganzheitlicher Ansatz zu motorischer Drehungleichförmigkeit und NVH FEV epgs: Der ultrakompakte Hybridantrieb

3 PROJEKT OSCAR PROJEKT OSCAR CONNECTED MOBILITY: PROJEKT OSCAR WICHTIGER SCHRITT AUF DEM WEG ZUM RUNDUM VERNETZTEN FAHRZEUG FEV ERWEITERT IM GEMEINSCHAFTSPROJEKT OSCAR FAHRZEUGFUNKTIONEN DURCH GEZIELTE CLOUD-INTEGRATION Zusatzfunktionen durch Apps, optimierte Werkstattdienstleistungen und Reichweitenprognosen für Elektrofahrzeuge: Das Auto als mobiler Sensor und Multimedia-Plattform ist schon lange keine Zukunftsvision mehr. Bereits heute existiert eine Vielzahl von Projekten, in denen vernetzte Fahrzeuge Daten über Fahr-, Verkehrs- und Umweltbedingungen sammeln und im Sinne einer Car2Car- und Car2X-Kommunikation weitergeben und verfügbar machen. Im Gemeinschaftsprojekt OSCAR (Open Service Cloud for the Smart Car) haben FEV und Projektpartner modulare Strukturen der Informations- und Kommunikationstechnik entwickelt, um das Fahrzeug in eine Cloud einzubinden. Grundlagen des Projektes Ziel des Projektes OSCAR war es, durch Aufbau einer modularen Struktur der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT) das Elektrofahrzeug in eine Cloud zu integrieren. Die von FEV entwickelte und in das Fahrzeug integrierte icu-entwicklungsplattform (icu = Intelligent Connection Unit) verfügt über einen Zugang zum Datenfluss des Fahrzeugbordnetzes. Die über CAN- Bus sowie ein GPS-System erfassten Daten können über das Mobilfunknetz vom Fahrzeug in die Cloud gesendet werden. Zusätzlich lassen sie sich nach einer serviceorientierten Auswertung in der Cloud wieder vom sendenden Fahrzeug oder weiteren eingebundenen Fahrzeugen empfangen. So entsteht eine bidirektionale Kommunikation. Das Auto als mobiler Sensor und Multimedia-Plattform: Im staatlich geförderten Projekt OSCAR haben FEV und Entwicklungspartner eine Cloud-Struktur für Fahrzeuge geschaffen. Fahrer und Flottenbetreiber haben so Zugriff auf wichtige Planungsdaten und Zusatzfunktionen. Entwicklungsarbeit mit nachhaltigem Nutzungspotenzial Im Rahmen des Projektes OSCAR ist es uns gelungen, eine neue, offene und herstellerunabhängige IKT-Architektur für Elektrofahrzeuge zu entwickeln und in der Modellregion Aachen intensiv und realitätsnah zu testen, erklärt Dr. Stefan Müller-Schneiders von FEV. Zudem erarbeiteten die Projektpartner eine sogenannte DIN Spec (91324), also einen Datensatz für eine offene Service Cloud, der für OEM- und Drittanbieter-Services nutzbar ist. Wichtige Daten für Fahrer Über die wirkungsvolle Kombination aus Cloud-Daten und Apps, die über das Fahrzeugdisplay (HMI) bedient werden, können Fahrzeugnutzer Service-Dienstleistungen, aktuelle Fahrzeugdaten und auch Statistiken zur eigenen Nutzungshistorie abrufen. Als Ergebnis können Fahrer beispielsweise in weiterführender Kombination ihre Route anhand von Informationen zur Verkehrslage, zum erreichbaren Gebiet und zum Höhenprofil planen. Zusätzlich zu Echtzeitdaten, wie Batteriestatus und Energieverbrauch verschiedener Systeme, ermöglicht ein Datenabgleich mit den Cloud-Daten, das eigene Fahrverhalten zu optimieren. So können Fahrweise und Verbrauch unterschiedlicher Fahrer verglichen und Optimierungspotentiale aufgezeigt werden. und Flottenbetreiber Gerade Flottenbetreiber sollen zukünftig von verbesserten Diagnosemöglichkeiten an ihren Elektrofahrzeugen profitieren: So erhält der Betreiber nicht nur Einblick in Fahrzeugparameter wie Position, Betriebszustand und Batterie- beziehungsweise Aufladestatus. Auch Fehlercodes können über die Cloud ausgelesen werden. Der sichere und begrenzte Zugriff auf derlei sensible Daten verbessert die Koordinierungsmöglichkeiten für Wartungstermine und ermöglich Vorabdiagnosen durch autorisierte Stellen. INFO Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technik geförderte Projekt OSCAR wird von einem Konsortium aus FEV GmbH, Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) e. V. - RWTH Aachen, Fritz Dräxlmaier GmbH & Co. KG, Hans Hess Autoteile GmbH, QSC AG, regio it gesellschaft für informationstechnologie mbh, SE Software Engineering RWTH Aachen und StreetScooter GmbH betrieben. Das Advisory Board setzt sich aus führenden OEM und Zulieferern zusammen darunter Continental AG, PSI AG, Kirchhoff Automotive, TRW Automotive und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Über die Intelligent Connection Unit können Datenformate an unterschiedliche Projekt- und Server-Anforderungen angepasst werden. Dies bietet eine hervorragende Basis für zukünftige Serienentwicklungen. Mit nur einem Fahrzeug lassen sich unterschiedliche Fahrzeuge verschiedener OEMs simulieren beziehungsweise die Datenformate unterschiedlicher Fahrzeuge in dieselbe Cloud-Datens-Struktur übersetzen. Die Cloud-Fahrzeug-Anbindung gestattet zukünftig weitere Dienstleistungen wie die Installation von speziellen Fahrzeug-Apps oder die Nutzung konventioneller Apps für mobile Endgeräte. Möglich macht dies ebenfalls die FEV-iCU. Via Bluetooth oder lokales WLAN können die Daten über handelsübliche Smartphones oder Tablets direkt im Fahrzeug abgerufen werden. Um die richtigen Daten an die richtigen Adressen in der Cloud-Struktur zu senden, sammelt ein ebenfalls von FEV entwickelter Serverdienst (AES = Automotive Embedded Service) die Daten der sendenden Fahrzeuge und entscheidet anhand der definierten Filterregeln, welche Informationen aus dem Fahrzeug an wen weitergegeben werden. MIT NUR EINEM FAHRZEUG LASSEN SICH UNTERSCHIEDLICHE FAHRZEUGE VERSCHIEDENER OEMS SIMULIEREN Von: Prof. Günter Feyerl Ansprechpartner: Andrea Conti 4 5

4 NVH NVH NOISE VIBRATION HARSHNESS SPARSAM ABER LAUT? DAS MUSS NICHT SEIN FEVs GANZHEITLICHER ANSATZ ZU MOTORISCHER DREHUNGLEICHFÖRMIGKEIT UND NVH Weniger Hubraum, weniger Zylinder und dennoch gleichbleibender Fahrspaß: Mit diesen Attributen werben OEMs und Motorenbauer seit Jahren und dies zu Recht. Inzwischen haben Vierzylindermotoren selbst das Luxussegment erreicht und kommen auch in der oberen Mittelklasse zur Anwendung. Gängige Maßnahmen darunter geringe Zylinderanzahl, höherer Zylinderdruck und frühzeitiges Schließen der Wandlerkupplung erhöhen jedoch insbesondere im unteren Drehzahlbereich die motorische Drehungleichförmigkeit. Der nachgeschaltete Triebstrang wird verstärkt zu Schwingungen angeregt. Um den bekannten Fahrkomfort zu erhalten oder gar zu verbessern, müssen bereits in der Konzeptphase der Antriebsstrangentwicklung die Einflussgrößen analysiert und mögliche Gegenmaßnahmen mit Bezug auf das Innengeräusch bewertet werden. Hierfür hat FEV eine Methodik entwickelt, welche die Antriebsstrangentwicklung von der Konzeptphase bis zum Produktionsstart unterstützt. Zentraler Bestandteil dabei ist die Mehrkörpersimulation des Antriebsstrangs mittels der FEV Virtual Engine -Software. Das Simulationsergebnis wird entweder direkt in der Software ausgewertet oder dient als Eingangsgröße für eine nachgeschaltete Innengeräuschsimulation mit FEV VINS (Vehicle Interior Noise Simulation). Hierbei werden die berechneten Anregungen mit den Lager- und Karosserietransferfunktionen der entsprechenden Geräuschpfade verknüpft. So komplex wie nötig, so einfach wie möglich In Abhängigkeit von der Zielrichtung und den vorliegenden Daten kann die Komplexität der Innengeräuschsimulation variieren. Diese reicht von einer reinen Körperschallsimulation unter Verwendung von geglätteten Standardtransferfunktionen bis hin zur Berechnung realistischer Innengeräusche mittels fahrzeugspezifischer Transferfunktionen inklusive einer Kombination mit gemessenen Luftschallanteilen. Die Komplexität der Mehrkörpersimulation kann ebenfalls an die Erfordernisse im Entwicklungsprozess angepasst werden. In der Konzeptphase, in der nur wenige Informationen vorliegen und sehr schnell verschiedenste Konfigurationen bewertet werden müssen, kann ein reines Drehschwingungsmodell aufgesetzt werden. Im Verlauf des Entwicklungsprozesses wird durch Hinzufügen weiterer Sub-Systeme beispielsweise der Radaufhängung das Modell zu einem dreidimensionalen Gesamtsystem ergänzt. Konkrete Ergebnisse Als Ergebnisbeispiel zeigt die Abbildung Campbelldiagramme der Innengeräusche für einen Volllasthochlauf. Es wurden spezifische Fahrzeugtransferfunktionen verwendet, so dass das simulierte Innengeräusch (rechts) mit DURCH MÖGLICHE VARIATION IN DER SIMULATIONSTIEFE KANN DIE FEV-METHODIK IN ALLEN STADIEN DES ENTWICKLUNGSPROZESSES EFFEKTIV EINGESETZT WERDEN dem gemessenen (links) verglichen werden kann. Im Gegensatz zur Messung beinhaltet die Simulation nur die durch den Triebstrang verursachten Innengeräuschanteile und zeigt damit, dass diese bei diesem Fahrzeug unterhalb von 100 Hz insbesondere in der Zündordnung dominant sind. Die Messung beinhaltet aber auch nicht rotatorisch erregte Anteile, wie den Schalldruckanstieg in der vierten Motorordnung bei 100 Hz, der auf den Mündungsschall der Abgasanlage zurückgeführt werden kann. Durch die hier aufgezeigte Variation in der Simulationstiefe von reinen Drehschwingungsmodellen bis hin zur Berechnung realistischer Fahrzeuginnengeräusche kann die vorgestellte Methodik in allen Stadien des Entwicklungsprozesses effektiv eingesetzt werden. Von: Klaus Wolff Dr. Georg Eisele Dr.-Ing. Christoph Steffens Gemessenes Innengeräusch (links) und rotatorisch angeregter Anteil aus Berechnung (rechts), Volllastbeschleunigung, 6. Gang Ansprechpartner: Frank Ehrlich 6 7

5 AGR-KONZEPTE BEI DIESELMOTOREN AGR-KONZEPTE BEI DIESELMOTOREN AGR-KONZEPTE BEI DIESELMOTOREN PARADIGMENWECHSEL IN DER FAHRZEUGTYPPRÜFUNG FEVs EMISSIONSBASIERTE AGR-REGELUNG MACHT DIESELMOTOREN FIT FÜR DIE KOMMENDEN REAL DRIVING EMISSIONS Fahrzeugtypprüfungen sollen realitätsnäher werden. Dies ist die Zielsetzung der EU-Kommission, die hinter dem Real Driving Emissions (RDE)-Testverfahren steht, das im Rahmen der EU6c-Abgasgesetzgebung eingeführt werden soll. Das Ergebnis: Die neuen Testverfahren werden sowohl einen größeren Last- und Drehzahlbereich als auch unterschiedlichste Umgebungsbedingungen abdecken. Die bisherige Praxis, wonach NOx-Emissionen primär im für den Fahrzyklus relevanten Emissionsbereich optimiert wurden, wird daher in der Typprüfung nicht mehr ausreichend sein. In Folge dessen werden komplexere Abgasreinigungssysteme darunter auch AGR-Systeme mit mehreren AGR-Strecken und schaltbaren Kühlern häufiger zum Einsatz kommen, erklärt Dr. Thorsten Schnorbus, stellvertretender Abteilungsleiter für Dieselmotor-Vorentwicklung bei der FEV. Ein schnelles, robustes und in der Kalibrierung möglichst einfach zu handhabendes Regelungskonzept wird dabei wichtiger denn je. Vorteile des modellbasierten Ansatzes der FEV FEV hat dazu einen modellbasierten Ansatz zur direkten emissionsbasierten Regelung der AGR beim Dieselmotor entwickelt. Dieser zeigt angesichts der verschärften Anforderungen ein großes Verbesserungspotential bezüglich des Motorroh- beziehungsweise Fahrzeug-Emissionsverhaltens. Gleichzeitig reduziert er den Applikationsaufwand gegenüber bisherigen AGR-Strukturen. Das volle Verbrauchspotential des Motors kann dabei durch flexible Definition der AGR-Anteile genutzt werden. Umwelteinflüsse wirkungsvoll ausschalten Die Aufteilung der AGR auf die vorhandenen Stellpfade basiert auf verschiedenen physikalischen Vorschriften, welche die Ladungswechselverluste sowie die unterschiedlichen Temperaturniveaus der AGR berücksichtigen. Änderungen der Umgebungsbedingungen werden somit durch physikalisch-basierte Systemreaktionen kompensiert, wodurch die AGR stets NOx-neutral unter Optimierung anderer Kriterien wie dem Kraftstoffverbrauch und den übrigen Emissionen aufgeteilt wird. Zudem hat das Regelungskonzept auch einen ausgleichenden Effekt auf die Temperaturniveaus von Saugrohr und Abgaskrümmer, die für Verbrennung und Abgasnachbehandlung relevant sind. Hierdurch werden die Einflüsse unterschiedlicher Umgebungstemperaturen auf die Abgasnachbehandlung gedämpft. Funktionsweise der AGR-Regelung Das Regelungskonzept beruht auf einem integrierten NOx-Modell aus dem ein Sollwert für die Sauerstoffkonzentration im Zylinder (bei Einlass-Ventil schließt ) abgeleitet wird. Um den Einfluss veränderter Randbedingungen auf die NOx-Emissionen auszugleichen beziehungsweise EIN SCHNELLES, ROBUSTES UND IN DER KALIBRIERUNG MÖGLICHST EINFACH ZU HANDHABENDES AGR-REGELUNGSKONZEPT WIRD WICHTIGER DENN JE um Freiheitsgrade aktiv zu nutzen kann der Sollwert der NOx-Rohemissionen unter Berücksichtigung der aktuellen Konvertierungsrate der NOx-Nachbehandlung vom Algorithmus selbstständig angepasst und variabel adaptiert werden. Der durch das NOx-Modell vorgegebene Sollwert für die Sauerstoffkonzentration im Zylinder wird anschließend auf die unterschiedlichen AGR-Stellpfade aufgeteilt. Dazu wird an jedem Mischungspunkt ein Sollwert für die Sauerstoffkonzentration definiert, der von der jeweiligen Stellgröße eingeregelt wird. Da das gesamte Luftsystem durch dezidierte, physikalische Modelle abgebildet wird, kann an jedem Mischungspunkt ebenfalls die aktuelle Sauerstoffkonzentration bestimmt werden. Auch im hochdynamischen Zyklus kann die angestrebte Sollsauerstoffkonzentration im Zylinder sicher realisiert werden: Möglich macht dies ein dynamischer Regel- beziehungsweise Steuerungseingriff, der im hochtransienten Betrieb die unterschiedlichen Transportzeiten des schnellen und des langsameren AGR-Pfades kompensiert. NOx-basierte AGR-Regelung mit Mehrwege-AGR Von: Joschka Schaub 8 9

6 HYBRIDISIERUNG HYBRIDISIERUNG HYBRIDISIERUNG DES ANTRIEBSSTRANGS AUF DIE GRÖSSE KOMMT ES AN FEV EPGS: DER ULTRAKOMPAKTE HYBRIDANTRIEB Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ist in nahezu allen Fahrzeugsegmenten notwendig, um die angestrebten Flottenverbrauchsziele in Zukunft zu erreichen. Gleichzeitig verläuft die Einführung reiner Elektrofahrzeuge durch die relativ niedrige Energiedichte und die hohen Kosten der Batterie weniger dynamisch als erhofft. Vor allem Plug-In-Hybride können hier einen wichtigen Beitrag liefern, da sie die Vorteile der elektrischen Antriebe vor allem auf der Kurzstrecke und des Verbrennungsmotors auf der Langstrecke optimal nutzen. Weil allein die elektrische Reichweite und somit die Batteriegröße die Höhe der CO2-Emissionen bestimmt, lässt sich durch entsprechende Anpassung der Batteriekapazität der Normverbrauch um über 50 Prozent reduzieren. Dieses Konzept stellt jedoch einen massiven Eingriff in die Getriebekonstruktion dar und erfordert neben einem vollwertigen konventionellen Antriebsstrang mindestens eine E-Maschine sowie eine vergleichsweise große Batterie. Somit fallen zusätzliche Kosten bei relativ kleinen Produktionsvolumina an. Für die Hersteller gilt es daher, Konzepte zu entwickeln, die möglichst kompakt sind und modular mit unterschiedlichen Getrieben kombiniert werden können. Ein Konzept, um diesen Zielkonflikt zu lösen, bietet FEV mit dem kompakten epgs-modul. Plug-In-Hybridfahrzeuge können auch längere Strecken mit hoher Geschwindigkeit rein elektrisch zurücklegen. Dazu ist unter realen Betriebszuständen eine elektrische Leistung der E-Maschine von 70 bis 100 kw notwendig. Vor allem bei Fahrzeugen mit quer eingebautem konventionellem Antrieb spielt die zusätzliche Baulänge der Hybrideinheit aus E-Motor, Trennkupplung und Dämpfer eine wesentliche Rolle, da der benötigte Bauraum mit der Leistung des Elektromotors steigt. Gängige Hybridisierungsansätze Eine gängige Hybridtopologie stellt der sogenannte P2-Hybrid dar. Dabei ist die Traktionsmaschine koaxial zwischen Verbrennungsmotor und Getriebeeingang positioniert und lässt sich durch eine Kupplung vom Verbrennungsmotor trennen, um rein elektrisch fahren zu können. Im Volkswagen Golf GTE bzw. im Audi A3 e-tron wird der E-Motor vollständig in das Doppelkupplungsgetriebe integriert. Dazu ist ein massiver Eingriff in das Getriebe notwendig und es entsteht eine zusätzliche Variante, die nur bei großen Stückzahlen wirtschaftlich sinnvoll ist. Idle & Start Parallel Drive Regenerative braking Electric drive (with one-way-clutch, OWC) Engine Engine Engine Eine andere Möglichkeit ist die Anordnung der E-Maschine achsparallel zur Getriebewelle. Diese Anordnung ermöglicht eine neutrale Baulänge, benötigt aber eine zusätzliche Übertragungseinheit. FEV epgs: alltagstauglich und klein Eine kompakte Alternative wurde bei FEV in Form des epgs- Moduls entwickelt. Dieses lässt sich mit allen gängigen Getriebevarianten verbinden. Die Kombination mit einem Automatik- oder CVT-Getriebe ist jedoch am sinnvollsten, da hierbei der Wandler FÜR DIE HERSTELLER GILT ES, KONZEPTE ZU ENTWICKELN, DIE MÖGLICHST KOMPAKT SIND UND MODULAR MIT UNTERSCHIEDLICHEN GETRIEBEN KOMBINIERT WERDEN KÖNNEN Engine OWC Trans Trans Trans Trans Lock Clutch C1 E-Motor E-Motor E-Motor E-Motor vollständig eliminiert werden kann, wodurch Bauraum für das epgs-modul entsteht. Dank der sehr guten Regelbarkeit des E-Motors lässt sich ein vergleichbarer Komfort beim Anfahren wie mit einem Wandlerautomaten erzielen. Da der Elektro motor beim Anfahrvorgang im Generatorbetrieb läuft und damit auch bei leerer Batterie zur Verfügung steht, kann zudem auf ein Anfahrelement verzichtet werden. Beim Wiederstart des Verbrenners aus dem EV-Modus nutzt das epgs zusätzlich die Massenträgheit der E-Maschine aus. Durch Schließen der Kupplung wird die E-Maschine verzögert und der Verbrenner direkt auf Synchrondrehzahl beschleunigt. Dies geschieht bei entsprechender Regelung der E-Maschine nahezu ruckfrei. Auch muss keine Momentenreserve für den Wiederstart des Verbrenners in der E-Maschine vorgehalten werden, so dass die gesamte zur Verfügung stehende Leistung im EV-Modus genutzt werden kann. Dieser Umstand reduziert die Baulänge des Antriebs zusätzlich, da die Maschine bis zu 10 kw weniger Leistung benötigt als ein vergleichbares P2-Konzept. Die Alltagstauglichkeit des epgs wurde in mehreren Prototypen und im Rahmen einer Serienentwicklung demonstriert. Dabei wurden je nach Hybrid-Topologie die CO2-Emissionen im Hybrid-Modus um 15 bis 25 Prozent und als Plug-In um über 50 Prozent reduziert. Clutch C1 ICE restart from E-drive Engine Trans OWC Fahrmodi des epgs-antriebs im Lever-Diagramm E-Motor Von: Jürgen Ogrzewalla 10 11

7 PROJEKT GREEN REX PROJEKT GREEN REX ALTERNATIVE KRAFTSTOFFE: PROJEKT GREEN REX MOTOREN FÜR DEN GASBETRIEB, WELCHE DIE ANFORDERUNGEN AN EINEN RANGE EXTENDER ERFÜLLEN, SIND AKTUELL NICHT ERHÄLTLICH MARKUS KREMER IM GESPRÄCH ÜBER DAS VERBUNDPROJEKT GREEN REX 1 Herr Kremer, können Sie kurz die Vorteile eines Range Extenders erläutern? Der Range Extender ist ein zentrales Konzept für elektrisch betriebene Fahrzeuge. Es löst die Problematik der geringen Energiedichte von Traktionsbatterien. Der zusätzliche klassische Verbrennungsmotor an Bord des elektrisch betriebenen Fahrzeugs kann die Batterie mittels angetriebenem Generator mit elektrischer Energie versorgen. duktionskosten, geringer Bauraum und gutes NVH-Verhalten sind aktuell nicht erhältlich. Daher haben wir uns im Green Rex-Forschungsprojekt das Ziel gesetzt, zu klären, ob durch eine neue Kombination aus verfügbaren Großserientechnologien ein markttaugliches Fahrzeug herstellbar ist, das vollständig mit regenerativen Energieträgern betrieben wird. 3 Welche Gründe waren ausschlaggebend, auf CNG-Technologie statt auf LPG-Technologie umzurüsten? Da LPG nicht auf regenerativem Weg hergestellt wird, fiel die Wahl eindeutig auf Biogas. Zusätzlich bietet Biogas ein erhöhtes Einsparpotential von schädlichem CO 2. Im Vergleich mit Benzin liegt das Potenzial hier bei rund 24 Prozent, und auch gegenüber LPG sind Einsparungen in Höhe von stattlichen 15 Prozent möglich. Zudem lässt sich aus Biogas gewonnenes Methan einfach speichern beispielsweise im Erdgasnetz. in Karlsruhe auf einen Betrieb mit aufbereitetem Biogas hin überarbeitet und optimiert. Der überarbeitete Range Extender wird dann am Prüfstand auf Herz und Nieren getestet und anschließend in ein weiteres Work-Nutzfahrzeug von StreetScooter integriert. 5 Welches Ergebnis ist am Ende des Projektes zu erwarten? Durch die frühzeitige Einbindung von Produktionsspezialisten kann voraussichtlich bereits am Projektende eine Aussage über die Mehrkosten im Vergleich zu einer Basisvariante mit Benzinantrieb abgeschätzt werden. Zudem planen wir eine Straßenzulassung sowie erste Fahrversuche mit dokumentierten CO2-Einsparungen, um die Machbarkeit des Konzeptes zu verdeutlichen. Zudem wird innerhalb dieses Projektes mittels Diskreter Dynamischer Programmierung (DDP) eine optimierte Betriebsstrategie des Range Extenders, speziell für die besondere Anwendung in einem Auslieferfahrzeug ermittelt. Diese wird in der FEV eigenen Range METHAN IST EINE IDEALE ERGÄNZUNG ZU KONVENTIONELL ERZEUGTEN ENERGIETRÄGERN Ein rein regenerativ betriebenes leichtes Nutzfahrzeug ist das Ziel des Gemeinschaftsprojekts Green Rex. Die Experten der FEV GmbH entwickeln hierbei zusammen mit renommierten Projektpartnern einen Range Extender, der mit Erdgas betrieben wird. Grundlage der Entwicklung ist der von KSPG und FEV entwickelte V2-Range Extender mit FEVCom -Prinzip, der bereits seit 2012 in einem von FEV zum Elektrofahrzeug konvertierten Fiat 500 Anwendung findet. FEV-Projektleiter Markus Kremer stellt das Projekt, dessen Aufgabenstellung und Roadmap vor. 2 Aktuell angebotene Range Extender sind meist benzinbetriebene Otto-Motoren. Warum? Dies ist in der Regel der günstigen Herstellung geschuldet. Der Nachteil dieses Konzeptes liegt vor allem darin, dass der Range Extender auf die Versorgung mit Kraftstoff aus Erdöl angewiesen ist. Motoren für den Gasbetrieb, welche die Anforderungen an einen Range Extender erfüllen darunter niedrige Pro- 4 Wie sieht die Roadmap des Projektes aus? In einem ersten Schritt wurde der von FEV und KSPG entwickelte Range Extender mit seinem ursprünglichen Benzinbetrieb in ein StreetScooter-Work-Nutzfahrzeug integriert und auf der IAA Nutzfahrzeuge in Hannover der Öffentlichkeit vorgestellt. Derzeit wird der V2 KSPG- Range Extender in enger Zusammenarbeit mit der FEV GmbH durch das Fraunhofer Institut Extender-Prototypensteuerung zur Anwendung kommen, um den Verbrauch im Auslieferzyklus eines Nutzfahrzeuges noch weiter zu senken. INFO Das Projekt Green Rex wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert. Projektträger ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Initiiert wurde das Projekt unter anderem von der Landesagentur für Elektromobilität und Brennstoffzellentechnologie Baden-Württemberg GmbH (e-mobil BW) und wird im Spitzencluster»Elektromobilität Süd-West«geführt. Neben Vertretern der FEV besteht das Konsortium aus Spezialisten der KSPG AG, der StreetScooter GmbH, des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) der RWTH Aachen, des Fraunhofer ICT sowie des KIT Institut für Produktionstechnik wbk. Weitere Informationen bietet die Projekt-Website: Gesprochen mit: Markus Kremer 12 13

8 FEV GROUP 02 AUS DER WELT VON FEV FEV GROUP Dr.-Ing. Ralf Marquard, COO der FEV Group Holding GmbH Der vormalige Leiter für Forschung und Entwicklungsaufgaben bei der Deutz AG Teil fungiert seit Januar 2015 als Chief Operating Officer in der Geschäftsführung der FEV Group Holding GmbH Prof. Dr.-Ing. Stefan Pischinger, President & CEO der FEV Group Holding GmbH Der Vorsitzende der Geschäftsführung und geschäftsführende Gesellschafter der FEV Group Holding GmbH ist gleichzeitig Leiter des Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen (VKA) an der RWTH Aachen und vereint mit beiden Funktionen Forschung und Entwicklung in der Wissenschaft und Wirtschaft Sami Sagur, CFO der FEV Group Holding GmbH Verantwortet in einer Doppelfunktion die Finanzen von FEV Group sowie FEV GmbH KUNDENORIENTIERTE NEUE STRUKTUREN TÄGLICH DEFINIEREN WIR DAS TECHNISCH MACHBARE NEU, UM DIE ANFORDERUNGEN VON MORGEN ZU ERFÜLLEN. DERARTIGE ANSTRENGUNGEN MACHEN AUCH VOR UNSERER UNTERNEHMENSSTRUKTUR NICHT HALT Die Erfolgsgeschichte von FEV begann in einer Vierzimmer-Wohnung in der direkten Nähe der Universität Aachen (RWTH). Ab 1978 setzte dort eine kleine Gruppe engagierter Ingenieure unter der Leitung von Prof. Franz F. Pischinger Forschung und Theorie praktisch um. Auch heute, mit über Mitarbeitern an mehr als 35 Standorten auf vier Kontinenten, steht FEV für zukunftsweisende Entwicklungsarbeit. Global agierender strategischer Überbau Die Nachfrage seitens der Automobilhersteller und Tier 1-Zulieferer steigt mit zunehmender Komplexität der Entwicklungsaufgaben stetig an und ist somit ein wichtiger Treiber für den internationalen Wachstumskurs von FEV. Um dieser Nachfrage zu begegnen, hat sich FEV durch Gründung einer Group Holding GmbH 2014 strategisch neu ausgerichtet. Im Sinne einer bedarfsgerechteren Bearbeitung der internationalen Kundenanfragen haben die zentralen Geschäftsbereiche eine größere operative Verantwortung erhalten. Durch die neuen Strukturen können die internationalen Ressourcen der FEV effizienter gesteuert werden, wobei sich die Business Units noch stärker als bisher auf die jeweiligen operativen Aufgabengebiete konzentrieren können. Möglich machen dies vor allem neu geschaffene, globale Verantwortlichkeiten in der FEV Group Holding GmbH: So ist das operative Geschäft seit Januar 2015 in den Händen des Chief Operating Officers (COO) Dr. Ralf Marquard. Gleichzeitig haben die Business Units global agierende Bereichsleiter erhalten, welche die Entwicklungsarbeiten Dr.-Ing. Ingo Steinberg Group Vice President Transmission Systems Verfügt über weitreichende Erfahrungen in der Serienentwicklung von Automatik- und Handschaltgetrieben und verantwortet seit 2014 die globalen Aktivitäten der BU Transmission Systems über alle Kontinente hinweg optimieren. Im täglichen Kontakt zu ihren bekannten Ansprechpartnern ändert sich für unsere Kunden nichts, erklärt Professor Stefan Pischinger, President und CEO der FEV Group. Als Ergebnis der Umstrukturierung können Projekte über Ländergrenzen hinweg nun aber noch besser durchgeführt werden und dieser Unterschied wird sich bei unseren Kunden definitiv bemerkbar machen. Thomas Körfer, Group Vice President Dieselmotoren Bereits seit 1991 bei FEV, zuletzt als Leiter der Business Unit Dieselmotoren in Europa Dr.-Ing. Martin Pischinger, Group Vice President Research & Innovation Sichert die technologische Vorreiterrolle von FEV durch zielgerichtete Forschung und innovative Entwicklungen Rainer Paulsen, Group Vice President Elektronik und Elektrifizierung sowie Operations Ist für die FEV-Aktivitäten rund um Software-, Batterieentwicklung und Elektrifizierung sowie für Management und Betrieb der weltweiten FEV- Prüfeinrichtungen verantwortlich Jürgen Grimm, Group Vice President Ottomotoren Kommt vom Hyundai Europe Technical Center, wo er seit 2010 die Funktion des Entwicklungsleiters Diesel-, Ottomotoren und Getriebe für Europa innehatte Dr.-Ing. Albert Haas, Group Vice President Test Systems Der ausgewiesene Experte verantwortet die globalen Tätigkeiten des Bereiches Test Systems der Unternehmensgruppe Dr.-Ing. Peter Heuser, Group Vice President Nutzfahrzeug-, Industrie- und Großmotoren Etablierte die FEV-Einzylindermotorenfamilie als universellen Entwicklungsbaukasten und übernahm 2014 die globale Verantwortung für den Geschäftsbereich 14 15

9 FEV ÜBERNIMMT D2T 02 AUS DER WELT VON FEV FEV ÜBERNIMMT D2T FEV & D2T MEHR ALS DIE SUMME DER EINZELTEILE FEV ERWEITERT WELTWEITE ENGINEERING-KAPAZITÄTEN DURCH ÜBERNAHME VON D2T Als führender Dienstleister verfügt FEV über ausgewiesene Kompetenz bei der Entwicklung und Nutzung vielfältiger Antriebsstrang-Technologien. Wir sind froh, in der FEV einen starken und innovativen Partner gefunden zu haben, der selbst über ein globales Netzwerk und namhafte Kunden verfügt, so Eric Lafargue, CEO von IFP Investissements, im Rahmen der Vertragsunterschrift. Für FEV stehen bei diesem Schritt insbesondere die internationalen Kunden und ihre Anforderungen im Fokus. Diese wird FEV durch gestiegene Kapazitäten bedarfsgerechter begleiten können. Mit SPECTRUM sprach Professor Pischinger über die Auswirkungen der Übernahme auf den Engineering-Bereich beider Unternehmen sowie über die Vorteile für die weltweiten Kunden. Die FEV GmbH hat den französischen Test Systems- und Engineering-Dienstleister D2T Powertrain Engineering S.A übernommen. Im Rahmen einer feierlichen Vertragsunterschrift wurde der Zusammenschluss am 24. März 2015 besiegelt. Somit übernimmt die FEV GmbH die Geschäfte von D2T in Frankreich, den Tochterunternehmen in Deutschland, China und den USA sowie die Beteiligungen in Südkorea und Japan. Mit diesem strategischen Schritt weitet FEV als renommierter Entwicklungsdienstleister für Antriebs- und Fahrzeugtechnologien seine weltweite Expertise und Kapazitäten signifikant aus. 1 Herr Professor Pischinger, was waren die Beweggründe, 2 Stichwort Kundenbedürfnisse: Können Sie den die Sie zur Übernahme von D2T motiviert Kundennutzen kurz zusammenfassen? haben? FEV und D2T verfügen jeweils über jahrzehntelang gewachsene Nachdem wir 2013 den Bereich Elektronik- und Fahrzeugtechnik durch die Übernahme von DGE Inc. entscheidend ausgebaut haben, verstärken wir uns nun erneut. D2T verfügt nicht nur über Produkte und Services, die sich nahtlos in unser Leistungsspektrum einreihen. Auf dem anhaltenden internationalen Wachstumskurs der FEV Gruppe profitieren wir auch von den erweiterten Entwicklungskapazitäten, und können so der steigenden Nachfrage in den unterschiedlichen Regionen der Expertise in der Entwicklung von Antriebslösungen. Durch den Zusammenschluss erweitern wir die jeweiligen Kompetenzen und können gleichzeitig auf größere, weltweit aufgestellte personelle Ressourcen zurückgreifen. Wir bieten so Entwicklungsleistungen in unmittelbarer Nähe unserer Kunden auf der ganzen Welt und können unsere Lösungen gemäß spezifisch regionaler oder internationaler Standards anpassen. Auch länderübergreifende Großprojekte können nun noch effizienter abgewickelt werden. Welt besser begegnen. Wichtig ist: Wir werden die Marke D2T, auf die die weltweiten Kunden vertrauen, weiterführen. Die Standorte von D2T werden wir zukünftig durch Investitionen stärken und ausbauen. 17

10 FEV ÜBERNIMMT D2T 3 Sicherlich werden im D2T-Kernland Frankreich die Veränderungen am stärksten spürbar werden...?... In der Tat. Durch den Zusammenschluss von D2T und FEV erhalten der französische Markt und die französischen Standorte für die FEV ein neues Gewicht. Mit diesem Schritt werden FEV und D2T zu einem führenden Anbieter von Engineering-Dienstleistungen auf dem französischen Markt. Herr Nadim Andraos, bisheriger Leiter von FEV Frankreich, hat die Gesamtverantwortung übernommen. Zukünftig konzentrieren wir uns auf die Standorte Trappes und Rouen, in die wir investieren, sowie auf die Repräsentanzen bei den französischen OEMs. 4 Inwiefern hat dies Auswirkungen auf Ihre Kapazitäten und Kompetenzen in Frankreich? Oder anders gefragt, was werden D2T und FEV gemeinsam besser können? Bereits die nüchternen Zahlen machen die Verstärkung deutlich: In Frankreich betreibt D2T an den Standorten Trappes bei Paris und Rouen 15 Motorprüfstände, einen Rollenprüfstand und fünf Batterieprüfstände. Weltweit beschäftigt D2T mehr als 450 Mitarbeiter, davon rund 400 in Frankreich. Zudem ergänzen sich gerade in Frankreich unsere Kompetenzschwerpunkte: Während FEV in der Vergangenheit vermehrt schlüsselfertige Test Systems-Lösungen angeboten hat, lag der Schwerpunkt bei D2T auf Simulationen und Testing. Unseren gemeinsamen Kunden können wir dieses erweiterte Leistungsspektrum nun aus einer Hand anbieten. Gleichzeitig wenden wir dort, wo D2T und FEV Repräsentanten stellen, das one face to the customer -Prinzip an, um klare Verantwortlichkeiten und Ansprechpartner zu gewährleisten. 5 Wie stellen Sie trotz der veränderten Randbedingungen eine Kontinuität in der Entwicklungsarbeit und deren Qualität sicher? Besondere Stärken von D2T und FEV liegen in den globalen Präsenzen, in der räumlichen und inhaltlichen Nähe zu unseren Kunden sowie in engen Kooperationen mit bedeutenden Forschungseinrichtungen, die es uns ermöglichen, neueste Erkenntnisse aus Wissenschaft und Forschung direkt in die Entwicklung mit einfließen zu lassen. Weiterhin werden wir auf dieses wichtige Alleinstellungsmerkmal beider Unternehmen bauen: Seit fast vier Jahrzehnten steht die FEV-Geschäftsführung und die gesamte FEV für eine große Nähe und enge Verzahnung mit der RWTH-Aachen. Auch D2T als Teil des IFP Energies nouvelles industrial vereinte bisher Forschung und Entwicklung hervorragend. Zukünftig werden wir die Kooperation mit beiden Einrichtungen suchen und weiterführen und somit unsere Entwicklungsdienstleistungen mit aktuellen Forschungsergebnissen optimieren. KOMMENDE MESSEN UND EVENTS JUNI SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER VDI-Kongress Getriebe in Fahrzeugen Testing Expo Stuttgart LCV Cenex - Low Carbon Vehicle Event 17. MTZ Fachtagung VPC.plus Simulation und Test für die Antriebsentwicklung 24. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik f-cell + BATTERY+STORAGE Internationale Fachmesse für Batterie- und Energietechnologien 8. MTZ-Fachtagung, Ladungswechsel im Verbrennungsmotor Telematics München MTZ Fachtagung: Heavy Duty, On- und Off-Highway Motoren Aachener Akustik Kolloquium Friedrichshafen, Deutschland Stuttgart, Deutschland Millbrook, Großbritannien Hanau, Deutschland Aachen, Deutschland Stuttgart, Deutschland Stuttgart, Deutschland München, Deutschland Speyer, Deutschland Aachen, Deutschland DEZEMBER INFO Internationales CTI Symposium Fahrzeuggetriebe, HEV- und EV-Antriebe Berlin, Deutschland Über D2T Über IFP Investissements D2T Powertrain Engineering mit Hauptsitz in Trappes (Frankreich) beschäftigt mehr als 450 Mitarbeiter weltweit. Zu den Kunden des Test Systems- und Engineering-Dienstleisters gehören namhafte OEM und Zulieferer der Automobil-, Nutzfahrzeug-, Schiffsbau- und Luftfahrtbranche, aber auch Mineralölunternehmen sowie Forschungs- und Entwicklungsinstitute. Bis zur Übernahme durch FEV war D2T eine 100-prozentige Tochtergesellschaft von IFP-Investissements. IFP Investissements ist die Investmentholding des Forschungsinstitutes IFP Energies nouvelles industrial. Als solche begleitet IFP Investissements die Unternehmen und ihr Portfolio während jedes Wachstumsschrittes, unterstützt Innovationen und schafft neue industrielle Tochtergesellschaften. IMPRESSUM Spectrum Ausgabe 01/2015 (lfd.-nr.: 54) Redaktion FEV GmbH Gestaltung FEV GmbH LESERSERVICE Ihre Anschrift hat sich geändert? Eine Kollegin / ein Kollege soll auch regelmäßig SPECTRUM bekommen? Senden Sie Firma, Name, Anschrift per an: 18 19

11 PASSION. INNOVATION. SOLUTIONS. KONTAKT FEV GmbH Neuenhofstraße Aachen Deutschland Telefon Fax FEV North America, Inc Glenmeade Lane Auburn Hills, MI USA Telefon Fax FEV China Co., Ltd. No. 35 Xinda Street Qixianling High Tech Zone Dalian China Telefon Fax FEV India Pvt, Ltd. Technical Center India A-21, Talegaon MIDC Tal Maval District Pune India Telefon

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