Porsche Engineering Magazin - DIE NEUE ZEIT Engineering auf dem Weg in die Zukunft
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Fahrwerkabsicherung der Zukunft Entwicklungen in und für China Nachhaltigkeit im Nardò Technical Center www.porsche-engineering.de 02
Magazin
Engineering auf dem Weg in die Zukunft
DIE NEUE ZEIT
Porsche Engineering
Wir haben ihn entwickelt. Sie erwecken ihn zum Leben. Der neue Taycan GTS. Soul, electrified. Stromverbrauch kombiniert in kWh/100 km: 25,9 (NEFZ); 23,3–20,3 (WLTP); CO₂-Emissionen kombiniert in g/km: 0 (NEFZ); 0 (WLTP); elektrische Reichweite in km: 439–504 (WLTP) · 539–625 (WLTP innerorts)
EDITORIAL
Liebe Leserinnen und Leser,
als Doktorand habe ich Ende der 1980er-Jahre eine neue Welt aus
Mechatronik und Software kennengelernt. Die neuen Technologien
und die Konzeption eines HiL-Prüfstands für meine Dissertation
haben mich als jungen Maschinenbau-Ingenieur sehr bereichert. Die
rasanten Entwicklungen in der Elektronik waren nicht nur für mich
persönlich eine wichtige Erfahrung – sie führten auch zu einem
großen Sprung für die gesamte Automobilindustrie.
Heute stehen wir wieder vor einem Sprung, der von Technologien
wie Cloud, Künstlicher Intelligenz und Big Data vorangetrieben wird.
Wir müssen darum neue Kompetenzen aufbauen und Prozesse
transformieren. Die Titelstrecke dieser Magazinausgabe zeigt, wie
wir zum Beispiel die Fahrwerkentwicklung an die Anforderungen der
neuen Zeit anpassen. Auch für die Messdatenauswertung nutzen wir
neueste IT-Technologien, um Prozesse zu beschleunigen.
Neben sprunghaften technologischen Entwicklungen prägt
auch China das Engineering der Zukunft. Insbesondere bei d igitalen
Innovationen hat das Land ein eigenes Ökosystem aufgebaut.
Entwicklungen für China können vor Ort ideal durchgeführt werden,
denn nur dann sind die Ingenieure nahe genug am Markt und an den
Kunden, um „chinaspezifische Funktionen“ zu entwickeln. Mit unse-
rem Standort in Shanghai sind wir dafür sehr gut aufgestellt.
Ein weiterer Trend prägt unsere Arbeit: Nachhaltigkeit. Darum be-
richten wir in dieser Ausgabe darüber, wie sich das N ardò Technical
Center in den Bereichen Nachhaltigkeit, Umweltschutz und gesell-
schaftliche Verantwortung engagiert.
Dr. Peter Schäfer Neue Technologien, Klimawandel, branchenspezifische und geo
Geschäftsführer von Porsche Engineering politische Veränderungen: Uns stehen in den nächsten Jahren große
Veränderungen bevor. Als Technologiepartner für die Entwicklung der
intelligenten und vernetzten Fahrzeuge der Zukunft sehen wir darin
trotz aller Unwägbarkeiten vor allem große Chancen – wenn wir die
Weichen richtig stellen, Kurs halten und bei Bedarf auch schnell
umsteuern. Wir müssen eine kluge Vorgehensweise erarbeiten und
operativ flexibel sein. Dann wird dieser Sprung wieder eine Bereiche-
rung für uns alle sein.
Auch unser Magazin verändert sich: Wir haben nicht nur die Optik
etwas überarbeitet, sondern bieten Ihnen noch mehr Informationen
zu spannenden Technologiethemen und darüber hinaus – selbstver-
ständlich nach wie vor mit dem gewohnten Tiefgang.
Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen!
Ihr Peter Schäfer
ÜBER PORSCHE ENGINEERING: Die Porsche Engineering Group GmbH ist internationaler Technologiepartner der Automobilindustrie. Die Tochter
gesellschaft der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG entwickelt für ihre Kunden das intelligente und vernetzte Fahrzeug der Zukunft – inklusive Funktionen und Software. Etwa
1.500 Ingenieure und Software-Entwickler widmen sich neuesten Technologien, etwa in den Feldern hochautomatisierte Fahrfunktionen, E-Mobilität und
Hochvoltsysteme, Konnektivität und Künstliche Intelligenz. Sie führen die Tradition des 1931 gegründeten Konstruktionsbüros von Ferdinand Porsche fort und
entwickeln die digitalen Fahrzeugtechnologien von morgen. Dabei kombinieren sie tiefgreifende Fahrzeugexpertise mit Digital- und Software-Kompetenz.
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 3
Intelligente Technik: Fabian Pfitz (links)
12 und Max Schäfer wollen einen automatischen
Fahrdynamikregler für Dauerlauf-
untersuchungen von Fahrwerken einsetzen.
Windschnittig: Fahrzeughersteller optimieren permanent die
Aerodynamik ihrer Modelle. Die E-Mobilität hilft ihnen dabei.
28
TITEL: PERFORMANCE
INHALT ENGINEERING AUF DEM
WEG IN DIE ZUKUNFT
UND
EXPERTISE
02/2022 12
Digital zum perfekten Mix
36
In China, für China
Porsche Engineering etabliert neue auto- Der chinesische Automobilmarkt stellt
matisierte und digitale Methoden für die besondere Anforderungen an die Technik
Fahrwerkentwicklung. der Fahrzeuge. Darum baut Porsche
Engineering seine Präsenz vor Ort kon-
18 tinuierlich aus: Rund 130 Mitarbeiter
Out of the ComBox entwickeln, testen und validieren China-
Der Porsche Engineering Data Service spezifische Funktionen für das intelligente
vereinfacht die drahtlose Bereitstellung von und vernetzte Fahrzeug.
Messdaten nach einer Erprobungsfahrt und
ermöglicht ihre schnelle Auswertung. 44
Im Einklang mit der Natur
24
Nachhaltigkeit hat für das Nardò Technical
PORSCHE Mit Wasserstoff über die Nordschleife
Center in Apulien viele Facetten. Entspre-
ENGINEERING Porsche Engineering hat im Rahmen einer
chend vielfältig ist die Palette der Maß-
D I G I TA L Studie einen Wasserstoffmotor mit Emissi-
nahmen – vom Klimaschutz über regionale
onen auf Umgebungsluftniveau simuliert.
Bildungskooperationen bis hin zum ehren
28 amtlichen Engagement der Mitarbeiter.
Wind of Change
Fahrzeuge machen gerade einen Sprung
beim cw-Wert. Aktive Aerodynamik-Maß-
nahmen und neue Entwicklungsmethoden
versprechen weitere Verbesserungen.
4
I N H A LT
Nachhaltigkeit im Fokus: Das Nardò Technical Center
übernimmt Verantwortung für Umwelt und Gesellschaft.
44
Besondere Herausforderung: Wegen landes-
spezifischer Rahmenbedingungen müssen viele Fahrzeug-
funktionen vor Ort in China entwickelt werden.
36
TRENDS PORSCHE RUBRIKEN
UND UND 03 Editorial
TECHNOLOGIEN PRODUKT 06 Meldungen
10 Auf den Punkt.
50 56 34 Noch Fragen?
Überirdische Funkmasten Back to the Future 62 Nach gedacht
Satelliten könnten bei der Vernetzung von Mit dem neuen 911 Sport Classic lässt 64 Rückblick
Fahrzeugen künftig eine wichtige Rolle Porsche den Stil der 60er- und frühen 65 Impressum
spielen. Erste OEMs denken darum bereits 70er-Jahre wiederaufleben.
über Kooperationen oder eigene Satelliten
flotten nach.
54
Der große Sprung
Welche technischen Innovationen bringen
menschlichen Fortschritt? Und wie gelingt
es, radikal bessere Lösungen für die großen
Herausforderungen unserer Zeit zu finden? MITWIRKENDE
Das ist Thema im Gastbeitrag von Rafael
Laguna de la Vera und Thomas Ramge.
Dan Matutina Constantin Gillies Mattia Balsamini
ist Illustrator mit Sitz auf ist Wirtschafts- und ist Fotograf und stark an
den Philippinen. Er hat Technikjournalist sowie Technologie interessiert. Zu
schon für Apple, Google und erfolgreicher Romanautor seinen Kunden gehören das
Wired gearbeitet. aus Bonn. MIT und die NASA.
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 5
MELDUNGEN Die Taycan Sport Limousinen
Verbrauchsangaben nach NEFZ:
Verbrauchsangaben nach WLTP:
Stromverbrauch kombiniert:
02/2022
24,7–20,2 kWh/100 km
Stromverbrauch kombiniert:
27,4–26,0 kWh/100 km CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km
CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km Stand 06/2022
5G
ermöglicht in Nardò fortschrittliche Fahrzeugtests, Vernetzung
und neue digitale Dienste für Fahrzeuge.
6
MELDUNGEN
Jubiläum und Mobilfunk-Ausbau in Nardò
NTC: 10 JAHRE MIT PORSCHE UND
START EINES EIGENEN 5G NETZ
Das Nardò Technical Center (NTC), im Besitz von Porsche und betrieben von P orsche
Engineering, feiert den zehnten Jahrestag des Erwerbs durch den Sportwagenhersteller
im Jahr 2012. Seitdem hat es sich von einem Erprobungsgelände mit spezifischen Stre-
cken und Einrichtungen in ein integriertes Zentrum für Hochleistungstests, Validierung
und die Entwicklung von intelligenten und vernetzten Fahrzeugen verwandelt. „Der
Erwerb des Nardò Technical Center durch Porsche im Jahr 2012 war für den gesam-
ten Porsche Konzern eine wichtige Bereicherung“, sagt M ichael Steiner, Mitglied des
Vorstandes Forschung und Entwicklung und Vorsitzender des Gesellschafterausschus-
ses von P orsche Engineering. Seit 2012 wurde in Nardò in die Modernisierung und die
Das NTC in Zahlen
technologische Weiterentwicklung der Infrastruktur investiert. Auf dem gesamten Test-
gelände wurden Hochleistungs-Ladestationen eingerichtet, um bessere Voraussetzun-
gen für Elektrofahrzeuge zu schaffen. Zudem sind die Ingenieure in Nardò in das globale
Innovations- und Entwicklungsnetzwerk der Porsche Engineering-Gruppe integriert, Die Zahl der Mitarbeiter
50
was einen nahtlosen Übergang zwischen Entwicklung, virtueller Simulation und realen stieg um mehr als
Tests ermöglicht.
Die neueste Errungenschaft des NTC ist ein eigenes 5G-Mobilfunknetz. Die Installati-
on von acht Antennen an der Außenseite des Hochgeschwindigkeitsrings garantieren
5G-Geschwindigkeit auf dem neuesten Stand der Technik sowie die sichere Übertra-
gung von Daten zwischen Fahrzeugen, Infrastruktur und digitalen Geräten. Dadurch
kann das NTC sein Dienstleistungsangebot in den Bereichen Vernetzung, Digitalisierung Prozent in den vergangenen zehn Jahren.
und Tests der nächsten Generation erweitern. „Die durch 5G ermöglichte Echtzeitfähig- Heute sind es über 160.
keit ist eine wesentliche Voraussetzung für künftige Tests fortgeschrittener autonomer
Fahrfunktionen“, sagt NTC-Geschäftsführer Antonio Gratis. In einigen Jahren soll die
„Smart City Emulation“ Teil des Servicepakets sein. Dahinter verbirgt sich eine Stadt
mit beweglichen Häusern und Verkehrsschildern, in der urbane Szenarien für den Test
fortschrittlicher Fahrerassistenzsysteme aufgebaut werden können. Das NTC hat eine Fläche von über
700 Hektar.
Mehr als
20
Teststrecken
gibt es auf dem Gelände.
Komplett vernetzt:
Es wurden neue Strecken und eine
zusätzliche Infrastruktur einge-
richtet, um das intelligente und
vernetzte Fahrzeug zu erproben.
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 7
MELDUNGEN
Neuigkeiten aus China
FÜHRUNGSWECHSEL
BEI PORSCHE
ENGINEERING CHINA
Uwe Pichler-Necek wird zum 1. Juli die Position des G eschäftsführers
von P orsche E
ngineering China übernehmen. Er folgt auf Kurt S chwaiger,
der die chinesischen Aktivitäten des Unternehmens seit 2015 verant-
wortet hat. „Mit seiner breiten Führungserfahrung vor Ort in neuen und
klassischen Fahrzeugtechnologien bringt Uwe Pichler-Necek die idea-
len Voraussetzungen für diese anspruchsvolle Aufgabe mit“, sagt P eter
Schäfer, Geschäftsführer von P orsche E ngineering und Vorsitzender des
Beirats der chinesischen Tochtergesellschaft. Pichler-Necek verantwor-
tete zuletzt die Entwicklungsaktivitäten von FEV China als Executive Vice
President Engineering. Kurt Schwaiger kehrt nach mehr als sechs Jahren
als Geschäftsführer von Porsche E ngineering in China nach Deutschland
zurück und geht in den Ruhestand. „Er hat den Standort in Shanghai er-
folgreich aufgebaut, technologisch erweitert und entschieden ausgebaut“,
so Schäfer. „Heute haben wir eine erstklassige Entwicklungsmannschaft
vor Ort, die den komplexen chinesischen Markt im Detail kennt und China-
spezifische Lösungen für P orsche und weitere OEMs entwickelt.“
Wechsel im Management:
Uwe Pichler-Necek (großes
Bild) wird zum 1. Juli
Geschäftsführer von Porsche
Engineering China. Er löst
Kurt S
chwaiger ab, der in
den Ruhestand geht.
8
„Porsche verkörpert Big-Wave-Surfen
wie kaum ein anderes
Unternehmen, dass DEN SURFSPORT AUF EIN
Träume dann erreichbar
sind, wenn man kon- NEUES LEVEL HEBEN
sequent und akribisch
Der amtierende Big-Wave-Surf-Weltmeister Sebastian Steudtner und Porsche gehen eine
genug daran arbeitet.“ langfristige Partnerschaft ein. Um den Surfsport auf ein neues Level zu heben, arbeitet S teudtner
unter anderem mit Porsche E ngineering zusammen. Gemeinsam mit wissenschaftlichen Instituten
Sebastian Steudtner
wollen die Partner das Wissen aus dem Automotive Engineering auf die Entwicklung leistungs
Big Wave Surfer
fähigerer Surfboards übertragen. Auf Basis neuester Simulationsmethoden und Windkanal-
Validierungen sollen beispielsweise das Verhalten des Surfboards im Wasser sowie die Aerodyna-
mik von Board und Surfer weiter optimiert werden. „Unsere Erfahrungen in der S trömungs- und
Strukturoptimierung bringen wir mit der praktischen Expertise des weltweit bekannten Surfers
Sebastian Steudtner zusammen – um ein optimiertes Board für das Surfen besonders hoher Wel-
len zu entwickeln“, sagt M
arcus Schmelz, Projektleiter bei Porsche E ngineering. S
teudtner ergänzt:
„Ich bin stolz und freue mich sehr, Porsche als langfristigen Partner gewonnen zu haben. Neben
der technologischen Kompetenz und dem im Unternehmen etablierten Innovationsgeist fasziniert
mich vor allem eines: Porsche verkörpert wie kaum ein anderes Unternehmen, dass Träume dann
Die Taycan Sport Limousinen
erreichbar sind, wenn man konsequent und akribisch genug daran arbeitet.“
Verbrauchsangaben nach NEFZ:
Stromverbrauch kombiniert: 27,4–26,0 kWh/100 km orsche Engineering blickt auf eine langjährige Erfahrung in der Entwicklung hochleistungsfähi-
P
CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km
ger Sportgeräte zurück. So entwickelte das Unternehmen bereits einen Wettbewerbsschlitten
Verbrauchsangaben nach WLTP:
Stromverbrauch kombiniert: 24,7–20,2 kWh/100 km
für den Rennrodler G eorg Hackl, bei dem er während der Fahrt die Dämpfung verändern und so
CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km eine höhere Kurvengeschwindigkeit erzielen konnte. Das Ergebnis war eine Silbermedaille bei den
Stand 06/2022 Olympischen Winterspielen in Salt Lake City (USA) im Jahr 2002.
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 9
A U F D E N P U N K T. SAE-STUFEN
Fahrerlos ans Ziel
AUF DEN PUNKT.
Neue Technologien treiben die Entwicklung der Automobilindustrie voran.
In dieser Rubrik erklären wir „auf den Punkt“, was derzeit besonders aktuell ist.
Die Weiterentwicklung von Fahrerassistenzsystemen macht große
Fortschritte – und wird bald neue Märkte für autonome
Transportlösungen eröffnen. Wir erklären, was das mit den
Automatisierungsstufen nach SAE zu tun hat.
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F ahrerassistenzsysteme erleichtern das
Reisen und haben sich in den vergangenen
Jahren schnell weiterentwickelt. Tempomat
und Spurhalteassistent gehören zu den
bekanntesten Beispielen. In wenigen Jahren
dürften neue Systeme wie beispielsweise
Text: Christian Buck das automatische Einparken in Parkhäusern
Illustration: Benedikt Rugar hinzukommen.
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Systeme auf SAE-Stufe 4 befinden sich ge
rade in der Entwicklung. Sie werden nicht nur
das Fahren weiter erleichtern, sondern auch
neue Märkte eröffnen: Ab SAE-Stufe 4 lassen
ist das auf den Stufen 3, 4 und 5 nicht mehr sich innovative Dienste wie Mobility as a
erforderlich. Sie sind in der Lage, das Fahr Service (MaaS) und Transport as a Service
zeug von Stufe zu Stufe in immer größerem (TaaS) fahrerlos umsetzen. Dabei werden
Die Technikorganisation SAE hat verschie Umfang ohne menschlichen Eingriff ans Ziel Menschen beziehungsweise Güter von auto
dene Stufen („SAE-Level“) definiert, um zu bringen. nomen Fahrzeugen ans Ziel gebracht. Pakete
Fahrerassistenzsysteme nach ihrer Leis Im Zusammenhang mit Fahrerassistenz ließen sich dann beispielsweise auf den
tungsfähigkeit zu klassifizieren. SAE-Stufe 0 systemen unterscheidet man auch zwischen letzten Metern von Robotern oder Drohnen
beschreibt ein Auto, in dem der Fahrer für „automatisiert“ und „autonom“. Bei auto bis zur Haustür oder ans Fenster liefern.
alles verantwortlich ist und allenfalls von matisierten Fahrfunktionen aktiviert der Das erfordert aber neue Apps und Back
anzeigenden Funktionen unterstützt wird. Fahrer auf Wunsch das System und muss es end-Lösungen in der Cloud. Denn Funktionen
Erste Eingriffe in die Längs- oder Quer nicht dauerhaft überwachen. Er wird somit wie das Bestellen oder Bezahlen der Services
führung durch die Technik erfolgen auf SAE- entlastet und in bestimmten Fällen recht müssen per Software abgewickelt werden,
Stufe 1. Systeme auf SAE-Stufe 2 können zeitig zur Übernahme der Fahraufgabe auf zudem muss man die Flotten aus intelli
sowohl in die Längs- als auch in die Quer gefordert. Das entspricht der SAE-Stufe 3. genten und vernetzten Level-4-Fahrzeugen
führung eingreifen. Beim autonomen, fahrerlosen Fahren muss koordinieren und zu ihren Kunden dirigieren.
Der Sprung von SAE-Stufe 2 auf SAE- kein Fahrer das System mehr überwachen. Porsche E ngineering beschäftigt sich intensiv
Stufe 3 markiert einen wichtigen Übergang: Fahren auf verschiedenen Strecken ist ohne mit diesen Themen und will seinen Kunden in
Während der Fahrer auf den Stufen 0, 1 und Fahrereingriff möglich. Das entspricht den Zukunft die Entwicklung sowie die Absiche
2 die Systeme jederzeit überwachen muss, SAE-Stufen 4 und 5. rung solcher Systeme anbieten. ������ ●
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 11TITEL
FAHRWERK-
ABSICHERUNG
DER ZUKUNFT
Automatisierung: Fabian Pfitz (links) und Max Schäfer nutzen einen modell
basierten Fahrdynamikregler, der eine vorgegebene Trajektorie abfährt.
12TITEL FA H R W E R K A B S I C H E R U N G D E R Z U K U N F T
Virtualisierung: Die Fahrwerkentwicklung verschiebt sich
immer mehr vom realen Versuch in den digitalen Datenraum.
DIGITAL ZUM
PERFEKTEN MIX
Durch immer mehr elektronische Regelungsfunktionen, neue Fahrerassistenzsysteme
und automatisierte Fahrfunktionen sowie die weiter fortschreitende Systemvernetzung
nimmt der Applikations- und Absicherungsaufwand auch im Fahrwerk weiter zu.
Um Entwicklungsprojekte mit hoher Effizienz umsetzen zu können, etabliert P
orsche
Engineering neue automatisierte und digitale Entwicklungsmethoden.
Text: Richard Backhaus
Fotos: Annette Cardinale
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 13TITEL FA H R W E R K A B S I C H E R U N G D E R Z U K U N F T
Teamarbeit: Tim Wright, Eva-Verena Ziegahn, Moritz Markofsky und Martin Reichenecker
(von links) nutzen immer mehr fortschrittliche digitale Entwicklungsmethoden.
K omfortabel und ökonomisch oder agil und
dynamisch? Bei der Auslegung heutiger Fahrwerk
systeme stellt sich diese Frage nicht, denn moderne
schleifen – und stoßen zunehmend sowohl beim zeitli
chen Aufwand als auch bei den Kosten an ihre Grenzen.“
Fahrzeuge sollen alle Anforderungen auf einmal AUTOMATISIERTE TESTFAHRTEN
erfüllen. Fahrwerkentwickler müssen daher denjeni
gen Abstimmungsmix finden, der dem Fahrzeug das Um die Integration neuer Fahrwerkfunktionen weiter
gewünschte Fahrverhalten verleiht. Aufgrund der hin mit hoher Effizienz umsetzen zu können, setzt
Fülle an Parametern und Stellgrößen absolvieren neue Porsche E ngineering auf fortschrittliche digitale Ent
Fahrzeuge auf dem Weg zur Serienreife mitunter Milli „Für die Applikation wicklungsmethoden. Der erste Schritt ist die Automa
onen von Testkilometern. und Absicherung tisierung der Versuchsfahrten mit Prototypfahrzeugen
Hinzu kommen die immer größere Anzahl an elek steht immer auf der Teststrecke. „Bei Fahrversuchen mit großer
tronischen Regelungsfunktionen, Fahrerassistenz physischer Belastung für die Testfahrer übernimmt
systemen und automatisierten Fahrfunktionen sowie die weniger Zeit zur dabei ein Fahrdynamikregler die Fahrzeugsteuerung“,
weiter fortschreitende elektronische Systemvernetzung Verfügung.“ erklärt Martin Reichenecker, Leiter der Fachdisziplin
im Fahrzeug. „Sie erhöhen den Entwicklungsaufwand Fahrwerk-Versuch bei Porsche Engineering. „Dazu
zusätzlich, während gleichzeitig für die Applikation und Eva-Verena Ziegahn entwickeln wir im Rahmen eines Projekts eine modell
Absicherung immer weniger Zeit zur Verfügung steht“, Leiterin Fachdisziplin basierte Längs- und Querdynamikregelung für die
Fahrwerk-Systeme
sagt Eva-Verena Ziegahn, Leiterin der Fachdisziplin bei Porsche Engineering
automatisierten Testläufe.“
Fahrwerk-Systeme bei Porsche Engineering. „Klassische Zur Vorbereitung einer Versuchsreihe fährt ein
Arbeitsmethoden umfassen zahlreiche Entwicklungs Fahrer die Strecke zunächst ab, wobei Fahrzeugda
14ten wie die Geschwindigkeit und die Beschleunigung
zusammen mit den GPS-Daten aufgezeichnet werden.
Diese Referenztrajektorie gibt dem Fahrdynamik
regler bei den folgenden Testfahrten dann den Pfad
vor. „Dabei blickt das System etwa eine Sekunde in „Bei Fahrversuchen mit großer
die Zukunft und prognostiziert anhand der aktuel-
len Position, Geschwindigkeit und Ausrichtung des physischer Belastung
Fahrzeugs, wie Lenkung sowie Brems- und Gaspedal
eingestellt werden müssen, um weiterhin auf der vor- für die Testfahrer übernimmt ein
gegebenen Trajektorie zu bleiben“, erklärt Fabian Pfitz,
Entwicklungsingenieur Fahrwerk-Systeme bei Porsche
Fahrdynamikregler
Engineering. Das ist der entscheidende Unterschied zu
herkömmlichen nicht-modellbasierten Fahrdynamik
die Fahrzeugsteuerung.“
reglern, die nur Regelungsfehler kompensieren und die Martin Reichenecker
Fahrzeugführung nicht prädiktiv berechnen können. Leiter Fachdisziplin Fahrwerk-Versuch bei Porsche Engineering
Künftig sollen sich so auch anspruchsvolle Fahr-
versuche mit hoher Dynamik automatisiert ausführen
lassen. Die Beherrschung solcher Fahrzustände ist
anspruchsvoll, da für die Lenk- und Bremsbefehle nur einzelnen Systemen im Gesamtfahrzeug allerdings
sehr wenig Reaktionszeit bleibt. „Derzeit optimieren unberücksichtigt. „Das kann zu gegenseitigen Störun-
wir die Programmierung des Fahrdynamikreglers, gen führen, die erst in den nachgelagerten Fahrtests
damit er auch diese Aufgaben erfüllen kann. Dafür zutage treten und dann nur noch mit großem Aufwand
nutzen wir Methoden der künstlichen Intelligenz, um zu beheben sind“, erklärt Tim Wright, Entwicklungs
die Prognosefähigkeit und damit die Genauigkeit des ingenieur Fahrdynamiksimulation bei Porsche
Reglers zu verbessern“, sagt Pfitz. Engineering. „Wir haben ein Prüfstandskonzept entwi-
Der Vorteil automatisierter Fahrtests zeigt sich bei- ckelt, bei dem wir die Funktionen und Systeme in ein
spielsweise bei Dauerlaufuntersuchungen, bei denen virtuelles Gesamtfahrzeug einbinden und in einer ge-
Testfahrer permanent hohen physischen Belastungen, schlossenen Regelschleife laufen lassen. Wie im realen
etwa aufgrund des vorgegebenen Fahrprofils auf Fahrzeug kommunizieren die elektronischen Steuerge-
Schlechtwegstrecken, ausgesetzt sind. „Die Arbeiten räte dabei über den Datenbus miteinander. Probleme
an der modellbasierten Fahrdynamikreglung sind so können so leicht identifiziert und abgestellt werden.“
weit fortgeschritten, dass sie voraussichtlich schon Die Besonderheit der Lösung von Porsche Enginee-
bald für Dauerlaufuntersuchungen bei Kundenentwick- ring ist die Echtzeitdarstellung des realen Fahrverhal-
lungsprojekten eingesetzt werden kann“, erklärt Max tens. Wenn beispielsweise beim Test der Spurhalte
Schäfer, Doktorand bei Porsche Engineering. Künftig assistent in die Lenkung eingreift, spürt der Fahrer diese
wird der modellbasierte Fahrdynamikregler beispiels- Kräfte wie im Fahrzeug unmittelbar am Lenkrad. Ein an-
weise auf der Teststrecke des Nardò Technical Center deres Beispiel ist die Wirkung des Stabilitätsprogramms.
(NTC) verwendet, um hochdynamische Fahrtests Hier nimmt der Fahrer die dynamischen Änderungen
automatisiert auszuführen. optisch über den Simulationsbildschirm wahr. „Erst das
macht den Test realistisch und ist die Voraussetzung für
VIRTUELLES GESAMTFAHRZEUG virtuelle Applikationen, bei denen die Funktionen auf den
IM SIMULATOR Fahrer zugeschnitten werden“, so Wright.
Die Testszenarien werden entweder vorab von
Grundsätzliche Herausforderungen bei realen Fahr einem Testfahrzeug mit einer Kamera aufgezeichnet
versuchen – ob mit Testfahrern oder automati- oder am Rechner erstellt. Die virtuelle Umgebung kann
siert – sind hohe Kosten, großer Zeitaufwand und die dabei bis in alle Details ausgearbeitet werden, sodass
generelle Verfügbarkeit von Versuchsfahrzeugen. Ins- der Fahrer am Simulationsprüfstand kaum einen
besondere in frühen Phasen der Fahrzeugentwicklung Unterschied zur Realität wahrnimmt. Da die virtuel-
stehen oftmals keine oder nur sehr wenige Prototypen len Verkehrssituationen beliebig konfigurierbar sind, „Das System
zur Verfügung. In einem weiteren Digitalisierungs lassen sich viele verschiedene Varianten erstellen, etwa blickt etwa
schritt der Fahrwerkentwicklung verlagert Porsche Fahrten mit und ohne Gegenverkehr oder bei Tag und eine Sekunde
Engineering darum Fahrzeugtests verstärkt von der bei Nacht. „Der Hauptvorteil ist jedoch, dass wir rech-
Straße auf Prüfstände. nergestützt potenziell gefährliche Fahrbedingungen
in die Zukunft.“
Schon in der Vergangenheit wurden bereits einzelne erzeugen und im Fahrsimulator ohne Sicherheitsrisiko
Fabian Pfitz
Assistenz- oder Fahrdynamikregelungsfunktionen am für den Testfahrer abbilden können, etwa Ausweich Entwicklungsingenieur
Prüfstand getestet und appliziert. Bei diesen Insel manöver auf nasser Fahrbahn bei sehr hohen Fahrge- Fahrwerk-Systeme bei
lösungen bleiben die Wechselwirkungen zwischen den schwindigkeiten“, so Wright. Porsche Engineering
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 15Porsche Engineering setzt Tests auf dem Simulations-
prüfstand künftig für die Bewertung der Funktionalen
Sicherheit elektronischer Systeme und Funktionen im
Fahrzeug ein. Bei diesen Untersuchungen werden der „Der Hauptvorteil ist, dass wir rechnergestützt
Fahrzeugelektronik bewusst Fehler aufgeprägt. Der
Fahrer am Prüfstand bewertet dann die Auswirkun- potenziell gefährliche Fahrbedingungen
gen auf die Fahrzeugfunktionen. Die Kategorisierung erzeugen und im Fahrsimulator ohne
erfolgt nach einer international standardisierten Klassi Sicherheitsrisiko abbilden können.“
fizierung in sogenannte Automotive Safety Integrity
Level (ASIL). „Je schwerer die Situation zu beherrschen Tim Wright
ist, je gravierender die Folgen des Fehlers sind und je Entwicklungsingenieur Fahrdynamiksimulation bei Porsche Engineering
INTEGRATIONSARCHITEKTUR
ZUR VIRTUELLEN APPLIKATION UND ABSICHERUNG VON FAHRERASSISTENZ-
SYSTEMEN UND HOCHAUTOMATISIERTEN FAHRFUNKTIONEN
Die Integrations
architektur generiert
automatisierte Test-
fälle. So kann erst
der Applikations DYNAMISCHE Ergebnis-Visualisierung
datensatz optimiert TEST-DATENBANK
und danach in einer
großen Anzahl ver
schiedener Szenarien
validiert werden.
TEST-AGENT Test-Agent-Strategie
Applikations-
Szenario- Evaluierungs-
parameter-
Datenbank Datenbank
Gruppe von Datenbank Gruppe von
Testfällen Testfällen
mit
Ergebnissen
SIMULATION EVALUIERUNG
Umgebungsmodell Evaluierung der Performanz
der Fahrfunktion
Fahrermodell
Evaluierung der Schwarz:
Fahrzeugmodell Basis-Module
Simulationsqualität
Blau:
XiL (X-in-the-Loop) Austauschbare Module
Fahrfunktion (System unter Test) Übertragung von Testfällen
Zugriff auf Datenbank
16TITEL FA H R W E R K A B S I C H E R U N G D E R Z U K U N F T
häufiger er auftritt, desto höher sind die Sicherheits zu können – obwohl diese im Detail heute noch gar
anforderungen“, so Wright. „Derzeit nutzen wir am nicht feststehen.
Standort Shanghai schon erfolgreich einen Simulati- Eine weitere Besonderheit der neuen Methodik ist
onsprüfstand für Gesamtfahrzeugapplikationen und der hohe Automatisierungsgrad bei der Erstellung von
-absicherungen“, erklärt Wright. Weitere Anlagen sind Testfällen und deren Durchführung als virtuelle Fahr-
für die Entwicklungsabteilungen in Mönsheim, im versuche. Die Integrationsarchitektur generiert Test-
rumänischen Cluj-Napoca und in Prag geplant. fälle automatisiert aus Szenario-, Applikations- und
Evaluierungsparametern. Bei einem Adaptive-Cruise-
VIRTUELLE APPLIKATION UND Control-System (ACC-System) werden zum Beispiel
ABSICHERUNG Komfort und Sicherheit in unterschiedlichen Ein-
scherszenarien bewertet. So kann beispielsweise erst
Den Schritt zur komplett digitalen Entwicklungskette der Applikationsdatensatz optimiert und danach in
vollzieht Porsche Engineering mit einer Methodik, bei einer großen Anzahl verschiedener Szenarien validiert
der bereits Applikation und Absicherung vollständig werden – und das alles vollautomatisch.
virtuell erfolgen. „Um hochautomatisierte Fahrfunk- Eine Herausforderung bei der Entwicklung des
tionen ganzheitlich applizieren und absichern zu modularen Konzepts war die Definition und Gestaltung
können, müssten theoretisch alle während der Fahrt der Schnittstellen zwischen den Softwarebausteinen.
auftretenden Verkehrsszenarien in unzähligen Varian- „Unsere Lösung gibt uns große Freiheiten bei der
ten nachgestellt und mit verschiedenen Applikations Auswahl und Definition der Module. Bei Porsche
parametern abgeprüft werden. Mit realisierbarem Engineering arbeiten viele Kollegen an innovativen Me-
Aufwand lässt sich das künftig nur durchführen, wenn thoden zur Entwicklung und Validierung hochautoma-
die konventionellen Methoden durch Ansätze wie die tisierter Fahrfunktionen. Durch den modularen Ansatz
virtuelle Integration erweitert werden“, erklärt Moritz können wir diese einfach und effizient integrieren“, so
Markofsky, Doktorand bei Porsche Engineering. Markofsky. Ein Beispiel dafür ist das zentrale Porsche
In einem Entwicklungsprojekt untersucht er darum Engineering Virtual ADAS Testing Center (PEVATeC),
den Aufbau einer modularen, virtuellen Integrations das die Simulationsumgebung, virtuelle Testszenarien
architektur für Fahrerassistenzsysteme und hochauto und Streckenmodelle zur Verfügung stellt.
matisierte Fahrfunktionen. Ihr Grundgerüst besteht Aktuell wird die Leistungsfähigkeit der neuen
aus Basisbausteinen – beispielsweise für die Testfall Entwicklungsmethodik im Rahmen einer Proof-of-
erstellung, -simulation und -auswertung –, die unab- Concept-Studie intensiv getestet. Aber auch weitere
hängig von der zu prüfenden Fahrfunktion eingesetzt Optimierungen haben die Entwickler schon im Blick.
werden. Je nach Entwicklungsprojekt wird dieses So könnte das System künftig mithilfe Künstlicher
Grundgerüst durch austauschbare Module erweitert, Intelligenz gezielt hochautomatisierte Fahrfunktionen
um die Architektur an das zu testende System anzu- applizieren oder nach kritischen Testfällen suchen. „Der
passen. Das verleiht der neuen Methodik hohe Flexibi- Einsatz Künstlicher Intelligenz bietet die Möglichkeit,
lität, um einerseits die Breite der Entwicklungen und effizient relevante Testfälle aus den Applikations- und
andererseits die Anforderungen der Zukunft abdecken Szenarioparametern abzuleiten“, sagt Markofsky. � ●
ZUSAMMENGEFASST
Porsche Engineering geht
bei der Fahrwerkentwick-
lung neue Wege, um den
Entwicklungsaufwand auch
in Zukunft beherrschbar zu
halten. Eine modellprädik-
„Mit realisierbarem Aufwand lässt sich die Applikation und tive Regelung ermöglicht
automatisierte Testläufe,
Absicherung hochautomatisierter Fahrfunktionen künftig und Simulationen ersetzen
zunehmend reale Fahr
nur durchführen, wenn die konventionellen Methoden durch versuche. Die virtuelle Appli-
kation und Absicherung von
Ansätze wie die virtuelle Integration erweitert werden.“ Fahrerassistenzsystemen
ergänzt konventionelle
Integrationsmethoden und
Moritz Markofsky verringert den Entwick-
Doktorand bei Porsche Engineering lungsaufwand.
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 17Daten Datenablage Daten-
auswertung und Die für die Modell verarbeitung
-konvertierung optimierung aufbereitete Teilautomatisiert und
Messdatei wird im Format mithilfe zahlreicher Itera
Ist die passende Messung
des Simulations-Tools tionsschleifen gilt es, eine
gefunden, muss ihr Inhalt
abgelegt und steht nun Vielzahl physikalischer
für die Modelloptimierung
bereit für die Modell Parameter zu optimieren.
genau untersucht und
optimierung. Schon eine kleine Ände
aufbereitet werden. Das
ist bei 100.000 Signalen rung eines Parameters
oft eine Herausforderung. kann sich auf alle anderen
auswirken.
Messdaten-
selektion
Aus einer Vielzahl von
Messtagen und Messun
gen gilt es, die richtigen
Daten auszuwählen – ein
immenser Zeitaufwand.
Daten-
übertragung PEDS
Die Daten werden PORSCH
ENGINEER E
manuell via USB-Stick ING
DATA
oder Festplatte kopiert SERVICE
und archiviert.
ComBox
Fast in
Echtzeit
Der Porsche Engineering
ata Service (PEDS) ver
D
netzt die weltweit verteil
ten Erprobungsfahrzeuge
mit den Entwicklern und
vereinfacht dadurch die
Messdatenanalyse erheb
lich. Statt mehrerer Tage
dauert die Auswertung nur
noch Minuten.
18TITEL P O R S C H E E N G I N E E R I N G D ATA S E R V I C E
Die Taycan Sport Limousinen
Verbrauchsangaben nach NEFZ:
Bisher: Stromverbrauch kombiniert:
5 Tage 27,4–26,0 kWh/100 km
CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km
Verbrauchsangaben nach WLTP:
Stromverbrauch kombiniert:
24,7–20,2 kWh/100 km
CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km
Stand 06/2022
MATLAB/Simulink Nutzung des
Mit KI angepasstes Modell optimierten Modells
Jetzt:
wenige
Minuten
Out of the
ComBox
Der Porsche Engineering Data Service (PEDS) vereinfacht die drahtlose
Bereitstellung von Messdaten nach einer Erprobungsfahrt und ermöglicht ihre
schnelle Auswertung. Analysen können bereits Minuten nach der Fahrt zur
Verfügung stehen – oder schon währenddessen. Zudem lässt sich der Anteil der
live ausgewerteten Messdaten vor deren Archivierung erhöhen.
Text: Constantin Gillies
Illustrationen: Andrew Timmins
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 19TITEL P O R S C H E E N G I N E E R I N G D ATA S E R V I C E
B ei Porsche ist es Tradition, dass ein neues
Fahrzeugmodell nicht nur von den Entwicklungsinge-
nieuren erprobt wird, sondern von vielen Versuchs- und
Dort werden sie aufbereitet und automatisch ausge-
wertet. „Das ist ein Plug-and-Play-Digitalisierungs-
prozess“, erklärt Björn Pehnert, Fachreferent Digita-
Qualitäts-Mitarbeitern. Die Tester können ihr Feedback lisierung und Initiator des Projekts PEDS bei Porsche
jetzt noch schneller abgeben: Wer eine Optimierungs Engineering. Rund
150
möglichkeit findet, stellt das Fahrzeug ab, tippt sein
Smartphone an und spricht einen Kommentar ein. Zum MANUELLE ABLÄUFE EINSPAREN
Beispiel: „Sitzheizung in Stufe 1 zu warm.“ Wenige
Augenblicke später erhält die zuständige Fachabtei- Die ComBox macht in der Erprobungsphase viele
lung eine E-Mail mit dem Kommentar, der automatisch manuelle Abläufe überflüssig, zum Beispiel beim Erprobungsfahrzeuge
in Text umgewandelt wurde. Außerdem haben die Transfer der gesammelten Messwerte: Ein Datenlogger sind bereits über eine
Ingenieure dort Einblick in alle Messdaten aus dem im Fahrzeug beispielsweise zeichnet pro Minute eine ComBox an die PEDS-
Fahrzeug, da diese per Mobilfunk an einen zentralen erhebliche Datenmenge auf, wobei neben der Kommu- Server angeschlossen.
Ende 2022 sollen es noch
Server fließen. So kann das Feedback schnell geprüft nikation zwischen den Steuergeräten bei Bedarf auch einmal etwa so viele sein.
und gegebenenfalls eine Softwareanpassung für das Kamerabilder, Druck- und Temperaturdaten erfasst
Fahrzeug entwickelt werden. werden. Bisher wurden Wechselmedien genutzt, um
Möglich wird diese Live-Optimierung durch den die Messdaten zu stationären PCs (Auslesestationen)
Porsche Engineering Data Service (PEDS): Dieses Sys- automatisiert zu transferieren. „Datenlogger liefern
tem vernetzt die internationalen Erprobungsfahrzeuge Rohdaten, die sich erst nach einer Konvertierung
mit den Entwicklern und vereinfacht so die Messdaten auswerten lassen“, erklärt Stephan Gehrmann, Leiter Die Taycan Sport Limousinen
analyse erheblich. Um den Service nutzen zu können, Fachgebiet Messtechnik Automatisierung bei der Verbrauchsangaben nach NEFZ:
Stromverbrauch kombiniert:
muss im Testfahrzeug zusätzlich zum Messsystem Porsche AG. Im letzten Schritt wählten die Entwickler 27,4–26,0 kWh/100 km
oder Datenlogger lediglich eine sogenannte ComBox die relevanten Daten aus und analysierten sie inter CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km
(siehe Kasten auf Seite 22) angeschlossen werden, aktiv. Wenn an einem anderen Standort getestet wurde Verbrauchsangaben nach WLTP:
Stromverbrauch kombiniert:
wofür wenige Handgriffe ausreichen. Das Gerät leitet und eine Dienstreise nötig war, konnten so mehrere 24,7–20,2 kWh/100 km
die Daten der eingebauten Messgeräte per Mobilfunk Tage vergehen, bis die ersten Erkenntnisse aus einer CO₂-Emissionen kombiniert: 0 g/km
(LTE/5G) oder WLAN an einen Server des PEDS weiter. Erprobungsfahrt vorlagen. Stand 06/2022
Hochvolt-Batterie mit PEDS sekundenschnell optimiert
Zunehmende Schwarm-Fitness
Durchschnittliche Abweichung des Parameter-Schwarms
0,9
0,8
0,7
0,6
Mithilfe von PEDS lassen sich digitale Zwillinge schnell erstellen und abgleichen. In
diesem Beispiel wurde das Modell einer Hochvolt-Batterie mit 37 Parametern opti-
0,5
miert. Während der Fahrt flossen Daten aus dem Testfahrzeug in die mathematische
Simulation, die sich so permanent verbessert hat. Das Diagramm rechts zeigt, wie
schnell der Fehler abfällt. Die Diagramme auf der gegenüberliegenden Seite zeigen 0,4
einige der ursprünglichen und der optimierten Parameter. Dass solche Prozesse 0 10 20 30 40 50
dank PEDS jetzt fast „live“ möglich sind, ist ein echter Durchbruch. Generation
20„Wir haben nichts neu erfunden, sondern das bestehende
Know-how in einen digitalen Prozess integriert.“
Björn Pehnert
Fachreferent Digitalisierung bei Porsche Engineering
Dank PEDS dauert die Übertragung und Auswertung selbstständig in die vorhandene Simulation eines
nur noch Minuten. Die Zeitersparnis ergibt sich zum Bauteils einspeisen.“
einen daraus, dass die ComBox Messdaten zeitnah Die Automatisierung sorgt nicht nur für kürze-
überträgt: Die Verzögerung liegt bei geringen Daten- re Reaktionszeiten, sondern zugleich auch für eine
mengen zwischen 15 und 20 Sekunden. Zum ande- deutliche Verbreiterung der zeitnah und automatisch
ren laufen jetzt alle nachfolgenden Arbeitsschritte ausgewerteten Datenbasis. Rund 150 Erprobungsfahr-
automatisch ab: PEDS konvertiert die Rohdaten und zeuge sind bereits über eine ComBox an den Server
filtert diejenigen aus, die für den Fachbereich relevant angeschlossen, bis zum Ende des Jahres sollen es noch
20
sind. So spielt beispielsweise für die Fahrwerks einmal etwa so viele sein. Das bedeutet schnellere
optimierung das Innenraumklima keine Rolle. Zum Verfügbarkeit der Daten für die Entwickler – und zwar
Schluss folgt eine automatische Analyse. Dafür an allen Standorten, da sämtliche Messdaten weltweit
wurden die bereits vorhandenen Werkzeuge der in einen gemeinsamen Pool fließen, beispielsweise in
Fachabteilungen in die Gesamtlösung integriert. „Wir der Porsche-internen Messdaten- und Versuchsplatt-
Sekunden dauert es
ungefähr, geringe Daten haben nichts neu erfunden, sondern das b estehende form „Cluu“. Stand jeder Fachabteilung bisher nur eine
mengen von der ComBox an Know-how in einen digitalen Prozess integriert“, Handvoll Erprobungsfahrzeuge zur Verfügung, können
den Server zu übertragen. erklärt P
ehnert. „PEDS kann zum Beispiel Daten die Ingenieure jetzt gezielt mit relevanten Daten
Start-Parameter ohne PEDS-KI-Optimierung Parameter nach PEDS-KI-Optimierung
60 60
Temperatur in °C
Temperatur in °C
50 50
40 40
30 30
20 20
Messung: BMS Tmax Messung: BMS Tmax
Messung: BMS Tmin Messung: BMS Tmin
Messung: Kühlmittel Austritt Messung: Kühlmittel Austritt
10 10
Simulation: BMS Tmax Simulation: BMS Tmax
Simulation: BMS Tmin Simulation: BMS Tmin
Simulation: Kühlmittel Austritt Simulation: Kühlmittel Austritt
0 0
0 500 1000 1500 2000 2500 0 500 1000 1500 2000 2500
Zeit in s Zeit in s
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 21TITEL P O R S C H E E N G I N E E R I N G D ATA S E R V I C E
AUF EINEN BLICK:
TECHNISCHE DATEN DER COMBOX
Die ComBox überträgt Messdaten eines Erprobungs
fahrzeugs per Mobilfunk an einen Server des PEDS.
Das Gerät lässt sich schnell und einfach im Fahr
zeug installieren, denn es müssen nur zwei Stecker
für Strom und Daten angeschlossen werden.
„Die Box ist einfach, kostengünstig und kann an parallel dazu eine Sprachnachricht aufzeichnen. Der
eine Vielzahl von Messsystemen andocken“, erklärt Kommentar wird automatisch in Text umgewandelt Abmessungen:
Björn P ehnert. Der unauffällige schwarze Kasten ist
etwa so groß wie ein Internet-Router und wird per
und an die jeweilige Fachabteilung weitergeleitet.
Außerdem kann die Trigger-App Informationen
B
Ethernet mit den Datenloggern an Bord verbunden. anzeigen, wenn ein Sensor im Fahrzeug einen
Den Upload der Daten übernimmt ein Mobilfunk-
Modem oder ein WLAN-Modul. Porsche Engineering
Grenzwert überschritten hat.
108 Millimeter
Die bidirektionale Verbindung der ComBox wird
stellt neben der Technik auch die mobile Daten
genutzt, um die Konfiguration der Messtechniksys
übertragung weltweit zur Verfügung, sodass die H
teme Over-the-Air (OTA) zu aktualisieren. „Das ist
ComBox auch problemlos bei Testfahrten außerhalb
Deutschlands eingesetzt werden kann.
im Entwicklungsbetrieb wichtig“, betont S tephan 40 Millimeter
Gehrmann. „Bislang konnten neue Konfigurationen
Ergänzt wird die Box durch die sogenannte ausschließlich mit Wechseldatenträgern auf die T
Trigger-App auf einem Smartphone im Fahrzeug. Datenlogger übertragen werden. Durch die OTA-Up
Mit ihr kann man durch einfaches Berühren des dates sind die Konfigurationen jetzt immer aktuell – 141 Millimeter
Displays eine Messdatenübertragung auslösen und das hat einen Sprung in der Datenqualität gebracht.“
Blockschaltbild der ComBox
WiFi-Modul WiFi-Antenne
SSD (M.2/SATA) 2.4/5 GHz 2x RP-SMA
SATA
SIM-Slot
SDIO-2
LTE/5G Modem- Mobilfunkantenne 2x SMA
USB Modul (M.2) GPS-Antenne 1x SMA
iMX6 PEG
SOM-Board 1G MDI, USB 1x Gbit Ethernet
2x RJ45
USB-OTG, USB
2x 100 Mbit Ethernet
CAN, SPI
USB-A HOST
I2C 2x USB 2-Port
USB-A OTG
Realtime Clock 2x CANFD TCVR DSUB
mit Batterie
Stromversorgung, Wakeup- KL30 Externes Batterie-Interface
Ext. Batterie XT60
Steuerung, externer Watchdog KL15 (kein Ladegerät)
22„Durch die OTA-Updates sind die Konfigurationen der
Messtechniksysteme jetzt immer aktuell – das hat einen
Sprung in der Datenqualität gebracht.“
Stephan Gehrmann
Leiter Fachgebiet Messtechnik Automatisierung bei der Porsche AG
anderer Teams versorgt werden. Dafür müssen die Ent- Erprobungsfahrt kann es vorkommen, dass sich ein
wickler nur über die notwendigen Berechtigungen zur Sensor leicht verschiebt. Das ist tückisch, weil er meist
Nutzung der Daten verfügen. Ein Ingenieur in Weissach nicht komplett ausfällt, sondern weiter Daten liefert.
zum Beispiel wird aktiv auf eine Auffälligkeit in Mess Sie wirken zwar plausibel, haben aber keine Aussage-
daten hingewiesen, die Kollegen im chinesischen kraft mehr. „Selbst ein erfahrener Ingenieur kann das
Anting erhoben haben. So lassen sich neue Funktionen oft nicht erkennen“, erklärt PEDS-Entwickler Jonas
deutlich schneller testen und umsetzen. Brandstetter von Porsche E ngineering. Früher fielen
Mithilfe von PEDS lassen sich zudem leichter soge- solche Fehler erst Wochen nach der Fahrt auf, was
nannte digitale Zwillinge erstellen und abgleichen, also dazu führte, dass die Erprobung wiederholt werden
Simulationen von Bauteilen. Ein solches Modell haben musste – gerade bei Tests in entlegenen Gebieten ein
die Entwickler von Porsche Engineering beispielweise enormer Aufwand.
von der Hochvolt-Batterie eines E-Fahrzeugs erzeugt. Es Mit PEDS kann das nicht mehr passieren: Das Sys-
verhält sich thermisch genau wie ein echter Stromspei- tem überprüft die Messdaten schon während der Fahrt
cher. Dieses Modell mit 37 Parametern wurde mithilfe auf Anomalien. Das übernimmt ein KI-Algorithmus auf
des PEDS optimiert: Schon während der Fahrt flossen dem Server, der anhand von wenigen Datensätzen ge-
Daten aus dem Testfahrzeug in die mathematische lernt hat, wie ein korrektes Sensorsignal aussieht, so-
Simulation, die sich so permanent verbessert hat. Das dass er fehlerhafte Messungen erkennen kann. Schlägt
Ergebnis: Der Fehlerwert – also die Abweichung zwi- der Algorithmus an, bekommt der Test-Ingenieur eine
schen realem und simuliertem Verhalten der Batterie – Push-Nachricht auf sein Smartphone und kann den
konnte halbiert werden. „Dass solche Prozesse jetzt ‚live‘ Probelauf abbrechen.
möglich sind, ist ein echter Durchbruch“, sagt Pehnert. In 15 Anwendungsfällen quer durch alle Fachge-
biete wurde PEDS schon erfolgreich getestet – von
DIGITALE OPTIMIERUNGSSCHLEIFEN der Fahrwerksoptimierung bis zur weltweiten Bean-
standungsanalyse auf Qualitätsstationen. Doch das
Weil sich der digitale Zwilling eines Bauteils so rea- Potenzial des Systems ist noch lange nicht ausge-
litätsnah verhält, kann er reale Experimente sinnvoll reizt. „Jetzt beschäftigen wir uns mit der Skalierung“,
ZUSAMMENGEFASST
ergänzen und damit teilweise gezielt ablösen. Mit berichtet P ehnert. Auf der Agenda steht darum gerade
seiner Hilfe lässt sich zum Beispiel die Auslegung und die Vernetzung mit dem Messdatenmanagement Der Porsche Engineering
Anordnung der Kühlplatten in der Hochvolt-Batterie der Volkswagen-Gruppe. An die Messdaten- und Data Service (PEDS) ver-
netzt die weltweit verteilten
optimieren. Hier alle Optionen tatsächlich zu bauen, Versuchsplattform „Cluu“ ist PEDS bereits angebun- Erprobungsfahrzeuge mit
wäre unmöglich. „Digital lassen sich die Optimie- den. Hier können heute schon die Messdaten von den Entwicklern. Mit der
rungsschleifen jedoch sekundenschnell fahren“, erklärt den Datenloggern von Porsche abgerufen werden. speziell dafür entwickel-
Pehnert. „Auch das Verhalten der Batterie in einem Außerdem soll die drahtlose Übertragung der Mess- ten ComBox lassen sich
Prototyp, der noch gar nicht existiert, lässt sich simu- daten nochmals vereinfacht werden. Geplant ist, die Daten fast in Echtzeit an die
lieren und perfektionieren.“ Daten der Messgeräte per WLAN an das Speech2Text- PEDS-Server senden, wo sie
aufbereitet und automatisch
Um den Fahrkomfort zu optimieren, sind Testfahr- Smartphone im Fahrzeug zu übertragen und von dort
ausgewertet werden. Das
zeuge oft mit Beschleunigungsaufnehmern ausge- an den PEDS weiterzuleiten. Das könnte in einigen verringert den Aufwand und
rüstet. Sie werden teilweise an Stellen aufgeklebt, die Anwendungsfällen eine ComBox im Erprobungsfahr- verkürzt die Entwicklungs-
nur im demontierten Zustand erreichbar sind. Bei der zeug in Zukunft überflüssig machen. �������� ● zeiten erheblich.
PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022 23TITEL WA S S E R S T O F F M O T O R
Mit Wasserstoff
über die Nordschleife
Im Rahmen einer Studie hat Porsche Engineering das Potenzial von
Wasserstoff-Verbrennungsmotoren untersucht. Das Ergebnis
ist ein Hochleistungsaggregat mit Emissionen auf Umgebungsluftniveau.
Text: Richard Backhaus
F
rund doppelt so viel Luftmasse wie bei Ottomotoren
bereitstellen. Andererseits fehlt abgasseitig durch die
geringeren Abgastemperaturen aber Energie für ihren
ür künftige Fahrzeuge sind derzeit verschie Antrieb“, erklärt Bevilacqua. Dieser Widerspruch lässt
dene Antriebslösungen wie Hybridsysteme, Elektro sich mit konventionellen Turboladern nicht auflösen.
antriebe und effiziente Verbrennungsmotoren parallel Porsche E ngineering hat darum vier alternative, beson
in Entwicklung. Alternativ zu konventionellen Kraft ders leistungsfähige Aufladekonzepte untersucht, die
stoffen oder synthetischen Kraftstoffen (eFuels) kann teilweise aus dem Motorsport stammen.
auch Wasserstoff für den Einsatz in Verbrennungs Alle Systeme bestehen aus mehreren elektrisch
motoren in Betracht gezogen werden, was Gegen unterstützten Turboladern, teilweise kombiniert mit
stand dieser Studie war und von Porsche E
ngineering zusätzlichen Steuerungsklappen im Luftsystem oder
untersucht wurde. mechanischen Kompressoren. „In den Benchmark-
Untersuchungen zeigte jedes Aufladesystem spezifi
HOCHLEISTUNGS-WASSERSTOFFMOTOR sche Vor- und Nachteile. Die Wahl des richtigen Kon
FÜR PERSONENWAGEN zepts hängt daher sehr stark vom Anforderungsprofil
des jeweiligen Wasserstoffmotors ab“, so Bevilacqua.
Derzeit wird weltweit an Wasserstoffmotoren gear Für die vorliegende Motorstudie wählte das Entwickler
beitet, allerdings meist für Nutzfahrzeuge mit einer team ein Turbosystem mit sogenannten Back-to-Back-
relativ geringen spezifischen Leistung von rund 50 kW Verdichtern aus. Ihre konstruktive Besonderheit ist die
pro Liter Hubraum. „Für den Personenwagen-Bereich koaxiale Anordnung von zwei Verdichterstufen, die über
ist das zu wenig. Darum haben wir als Studie einen eine gemeinsame Welle durch die Turbine beziehungs
Wasserstoff-Verbrennungsmotor entwickelt, der Leis weise den unterstützenden Elektromotor angetrieben
tung und Drehmoment auf dem Level aktueller Hoch werden. Die Prozessluft strömt dabei durch den ersten
leistungs-Ottomotoren bieten soll. Gleichzeitig war Verdichter, wird im Ladeluftkühler zwischengekühlt
unser Ziel, einen geringen Verbrauch zu erreichen und und dann in der zweiten Stufe nachverdichtet.
die Emissionen auf Umgebungsluftniveau zu halten“, Mit einer Leistung von rund 440 kW liegt der
sagt Vincenzo B evilacqua, Fachreferent Motorsimula Wasserstoffmotor auf dem Niveau des ursprünglichen
„Wir haben die tion bei Porsche Engineering. „Ausgangspunkt unserer Ottoaggregats. Um die Performance des Antriebs bes
Untersuchungen war ein existierender 4,4-Liter- ser einordnen zu können, hat Porsche E ngineering ein
gesamte Studie Achtzylinder-Ottomotor – oder besser ausgedrückt: damit ausgerüstetes Referenzfahrzeug der Luxusklasse
virtuell über sein digitaler Datensatz, denn wir haben die gesamte mit einem relativ hohen Gesamtgewicht von 2.650 kg
Simulationen Studie virtuell über Simulationen durchgeführt.“ auf der Nürburgring Nordschleife getestet – rein
Die Veränderungen am Motormodell umfassten virtuell: Die Fahrt wurde mithilfe eines sogenannten
durchgeführt.“
unter anderem eine höhere Verdichtung und eine digitalen Zwillings durchgeführt, also einer Abbildung
Vincenzo Bevilacqua angepasste Verbrennung, vor allem aber ein neues des Realfahrzeugs im Computer. Mit einer Runden
Fachreferent Motorsimulation Turbo-Aufladesystem. „Für eine saubere Verbrennung zeit von 8 Minuten 20 Sekunden zeigte das Fahrzeug
bei Porsche Engineering von Wasserstoff müssen die Turbolader einerseits hohes fahrdynamisches Potenzial.
24 PORSCHE ENGINEERING MAGAZIN 2/2022Sie können auch lesen
