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Der Fahrzeugantrieb 2 Reihenherausgeber: Helmut List 275 b = konst 300 e 1 325 Michael Paulweber350 400 450 Klaus Lebert 500 Mess- und Prüfstandstechnik Antriebsstrangentwicklung · Hybridisierung · Elektrifi zierung Der Fahrzeugantrieb Herausgegeben von H. List, Graz, Austria Der Fahrzeugantrieb herausgegeben von Helmut List Die von Hans List herausgegebene Reihe „Die Verbrennungskraftmaschine“ diente über Jahrzehnte den Ingenieuren in der Praxis und den Studierenden an Universitäten als unentbehrlicher Ratgeber. Mit Rücksicht auf die Schnelllebigkeit der Technik habe ich mich im Jahr 2002 entschlossen, die Reihe neu zu konzipieren und unter dem Titel „Der Fahrzeugantrieb“ herauszugeben. Dies brachte zum Ausdruck, dass die Verbrennungskraftmaschinen vermehrt als Bestandteile von Antriebssystemen zu sehen sind. Inzwischen wurde das Anliegen der Reihe weiter diskutiert und schließlich in diesem Jahr beschlossen, die Reihe unter dem gleichen Titel „Der Fahrzeugantrieb“, jedoch mit neuem Layout weiter zu führen und auch einen neuen Wissenschaftlichen Beirat zu etablieren. Wie bisher bleibt es oberstes Ziel der Reihe, die ganzheitlichen Zusammenhänge der einzelnen unterschiedlichen Komponenten eines Fahrzeugantriebes aufzuzeigen. Neu ist der Wunsch, die englischsprachigen Ausgaben neben den deutschsprachigen Ausgaben verstärkt zu forcieren. Ausgehend von den Grundlagen mit Beschreibung der notwendigen Hintergrundinformation ist Zielsetzung der Reihe, auch die neuen Elemente der zukünftigen Antriebssysteme und deren gegenseitige Beeinflussung in einer Systembetrachtung anzusprechen. Neben den technischen Inhalten werden auch Werkzeuge, Methoden und Prozesse für die Entwicklung der Komponenten dargestellt. Die Gegebenheiten der unterschiedlichen Wirtschaftsräume und ihre jeweiligen Anforderungen an Konzepte werden darin dargelegt. Diese Buchserie bietet sich sowohl den Studierenden an Universitäten und Fachhochschulen als auch den Praktikern in der Industrie als Ratgeber an, um sich aus dem aufbereiteten Erfahrungsschatz der Autoren das erforderliche Fachwissen anzueignen. Ich bedanke mich recht herzlich beim Wissenschaftlichen Beirat, der mir sowohl bei der Unterteilung des sehr umfassenden Themengebietes als auch bei der Auswahl der Autoren zur Seite steht. Die Mitglieder des Beirats sind: Rémi Bastien, Vice President, Renault Christian Beidl, Professor, Technische Universität Darmstadt Helmut Eichlseder, Professor, Technische Universität Graz Herbert Kohler, Vice President, Daimler Jun Li, Vice President, FAW Rolf D. Reitz, Professor, University of Wisconsin-Madison Ich danke den Autoren, die sich bereit erklärt haben, ihr Wissen in diese Buchreihe einzubringen, und ihre Arbeitskraft hierfür einsetzen. Ebenso möchte ich dem Springer- Verlag danken. Helmut List Michael Paulweber Klaus Lebert Mess- und Prüfstandstechnik Antriebsstrangentwicklung Hybridisierung Elektrifizierung Dr. Michael Paulweber Prof. Dr. Klaus Lebert AV L L i s t G e s m bH Institut für Mechatronik Graz, Österreich FH Kiel Kiel, Deutschland ISBN 978-3-658-04452-7 ISBN 978-3-658-04453-4 (eBook) DOI 10.1007/978-3-658-04453-4 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. Springer Vieweg © Springer Fachmedien Wiesbaden 2014 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht aus- drücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Ein- speicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk be- rechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Springer Vieweg ist eine Marke von Springer DE. Springer DE ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media www.springer-vieweg.de Vorwort Um die großen Herausforderungen in der Gesellschaft von heute zu meistern, muss auch die Automobilindustrie ihren Beitrag leisten. Die Anstrengungen in der CO2- und Emis- sions-Reduktion, die Entwicklungen in Richtung einer unfallfreien Mobilität auch für die immer älter werdende Bevölkerung oder die notwendige lokale Anpassung der Fahrzeu- ge in einer globalen Ökonomie haben komplett neue Anforderungen an den Entwick- lungsprozess für Antriebssysteme gebracht. Zum einen dominiert immer mehr die Soft- ware, zum anderen ist die Architektur von Antriebssträngen nicht mehr konstant wie es über sehr lange Zeit gewesen war: Verbrennungsmotor – Getriebe – Wellen – Räder. Das bedeutet einen großen Bedarf an Simulation, die damit auch stark in die Prüf- standstechnik Einzug gehalten hat. Die größte Herausforderung in der Mess- und Prüf- standstechnik stellt die Beherrschung der enorm gewachsenen Komplexität dar, ohne die die Entwicklungskosten und damit auch die Prüfstandskosten weiter explodieren werden. Das Buch versucht einen Überblick über die Auswirkungen dieser Entwicklungen auf die Messgeräte und Testsysteme zu geben, die zur Entwicklung moderner Antriebssträn- ge notwendig sind. Aufgrund des weiten Spektrums von Themen haben viele Experten an der Erstellung des Buches mitgearbeitet. Die Autoren bedanken sich ganz herzlich bei allen Fachleuten für ihre wertvollen Beiträge, die sie für dieses Buch bereitgestellt ha- ben. Ein besonderer Dank gilt Fr. Mag. Hermine Pirker, ohne deren unermüdliche Arbeit und Organisation dieses Buch nie fertig geworden wäre. Die sprachliche Überarbeitung und die Einarbeitung der Graphiken verdanken wir Fr. Sarah Töfferl, BA, herzlichen Dank dafür. Das vorliegende Buch wendet sich an Prüfstandsplaner, -betreiber und Einsteiger für die immer komplexer werdenden Testsysteme für Komponenten und Systeme in der Antriebsstrangentwicklung. Es vermittelt eine Übersicht der verschiedenen Prüfstands- typen für alle Komponenten eines modernen Antriebsstrangs. Im zweiten Teil werden spezifische Themengebiete wie Messtechnik, Regelung, Simulation, Hardware-in-the- loop, Automatisierung oder Prüffeldmanagement vertieft.f Graz und Kiel, September 2014 Michael Paulweber Klaus Lebert Weitere Autoren Rodolph Belleux Horst Hammerer Emission Test Systems, Neuss, Deutschland SET Power Systems GmbH, Wangen, Alexander Bergmann Deutschland AVL List GesmbH, Graz, Österreich Volker Hennige Christopher Christ AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL Deutschland GesmbH, Mainz, Gerald Hochmann Deutschland AVL List GesmbH, Graz, Österreich Matthieu Clauet Helmut Kokal AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Michael Conrad Johannes Kregar AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Michael Cottogni Christoph Kügele AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Matthias Dank Ferdinand Mosbacher AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Heimo Draschbacher Gerhard Müller AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Tobias Düser Werner Neuwirth AVL Zöllner GesmbH, Bensheim, AVL List GesmbH, Graz, Österreich Deutschland Harald Nonn Johann Eitzinger AVL Deutschland GesmbH, Mainz-Kastel, AVL List GesmbH, Graz, Österreich Deutschland Kurt Engeljehringer Gerhard Papst AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Reinhard Glanz Egon Petschenig AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Roland Greul Klaus Pfeiffer AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Bernhard Gröchenig Felix Pfister AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Thomas Guntschnig Peter Priller AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich VIII Weitere Autoren Kurt Reininger Markus Schwarzl AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Katharina Renner Rüdiger Teichmann AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Gerald Sammer Joachim Vetter AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Richard Schauperl Marie Vogels AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Bernhard Schick Christoph Weidinger AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Andreas Schochlow Michael Wiesinger AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Nikolas Schuch Josef Zehetner AVL List GesmbH, Graz, Österreich AVL List GesmbH, Graz, Österreich Inhaltsverzeichnis Vorwort ..................................................................................................................... V Weitere Autoren ........................................................................................................ VII Formelzeichen und Abkürzungen .............................................................................. XV 1 Einleitung .......................................................................................................