Hochschule Heilbronn: Feierliche Einweihung des Prüfstands für elektrifizierte Antriebe

Feierlich konnte die Hochschule Heilbronn nach vier Jahren Verhandlungen, Planungen und Installation ihren Prüfstand für elektrifizierte Antriebe von Kraftfahrzeugen am Campus Sontheim einweihen. Dieser ermöglicht nun im Vollbetrieb das Testen von Elektromotoren und -systemen, deren Einsatz von Leichtbausparmobilen bis hin zum hochdynamischen E-Sportwagen reicht. „Dies ist ein weiterer wichtiger Schritt für die Hochschule Heilbronn und ihren Studien- und Forschungsschwerpunkt Automotive Systems Engineering“, betonte Rektor Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schröder in seiner feierlichen Begrüßung der Gäste.

„Wir freuen uns sehr, dass aus einer ersten Idee im Jahr 2010 diese komplexe und vielseitige Anlage entstanden ist, die wir unseren Professoren, Studierenden aber auch Industriepartnern der Automobilindustrie zu Forschungs-, Lehr- und Projektzwecken zur Verfügung stellen können.“

Finanziert wurde der Antriebsprüfstand aus Mitteln des Landes Baden-Württemberg (600.000 EUR), aus Eigenmitteln der Hochschule mit der Fakultät für Mechanik und Elektronik (400.000 EUR) und der AUDI AG (500.000 EUR). Nach öffentlicher Ausschreibung errichtete die AVL Deutschland GmbH, führend im Markt der automobilen Prüfstandstechnik, die Anlage als Generalunternehmer. Stefanie Ulrich, Personalleiterin AUDI AG Werk Neckarsulm,  begründete das Engagement der AUDI AG dabei wie folgt: „AUDI engagiert sich stark in Wissenschaft und Forschung. An dem Prüfstand an der Hochschule Heilbronn können wir im Hochschulumfeld an Zukunftsthemen wie der Elektromobilität arbeiten. Gleichzeitig kommen wir mit qualifizierten und interessierten Studierenden in Kontakt und leisten einen Beitrag zum Wissensaustausch in der Region – für uns eine Win-win-Situation.“

Keineswegs beschränkt sich das Arbeitsgebiet des Prüfstands auf batterieelektrische Fahrzeuge, deren Markt zwar noch sehr klein, aber durch erhebliche Wachstumsraten ausgezeichnet ist. Vielmehr erlaubt der Prüfstand die große Vielfalt von elektrischen Subsystemen zu testen: von eher kleinen Maschinen in so genannten mild-hybrid Systemen über potente Motoren eines elektrischen Achsantriebs bis zu kompakten Hochdrehzahl-Konzepten können elektrische Maschinen unter gleichen Belastungen wie im Kraftfahrzeug betrieben werden. Von zentraler Bedeutung ist dabei, dass nicht die E-Maschine alleine, sondern das gesamte Antriebssystem mit Leistungselektronik, Steuergeräten, Vernetzung und nicht zuletzt Energiespeichern wie Akkus oder sogar Supercaps geprüft wird. Man spricht von Testen „in-the-loop“, wobei die Umgebung des Antriebssystems vom Prüfstand simuliert wird bis zur Möglichkeit, virtuell an der Hochschule Heilbronn die Nürburgring-Nordschleife in Rekordzeit zu umrunden.

Prägende Elemente des Prüfstands sind zunächst die drei elektrischen Belastungsmaschinen: zwei identische Exemplare mit jeweils 120 KW / 1500 Nm max. bilden ab, welche Leistungen und Drehmomente von den Rädern einer Antriebsachse des Kraftfahrzeuges auf die Straße übertragen werden. Neben üblichen Fahrfunktionen wie Beschleunigung, elektrischem und konventionellen Bremsen, Steigungen und Maximalgeschwindigkeiten kann auch die Drehmomentverteilung rechts/links als so genanntes „Torque Vectoring“ variiert werden. Dadurch kann die Fahrdynamik gesteigert und die Fahrsicherheit verbessert werden, indem ein ESP erweiterte Funktionen bietet. Die dritte Lastmaschine erlaubt Drehzahlen bis zu 20 000 1/min, wodurch elektrische Antriebsmaschinen leichter und kompakter dargestellt werden können. Die dann notwendige Übersetzung eröffnet zusätzliches Potenzial, wenn z. B. ein Stufengetriebe eine Anpassung des Betriebskennfeldes erlaubt.

Über die Antriebshardware hinaus nimmt es in der Automobilentwicklung einen immer größeren Raum ein, Funktionen im System darzustellen, was in engerem Sinne Sensorik sowie Software und Daten in Steuergeräten umfasst. Auch für dieses Aufgabenfeld stellt der Prüfstand eine flexible Plattform für Lehre und Forschung dar. Als Beispiele seien hier ein unter allen Fahrbedingungen sicherer Übergang zwischen elektrisch rekuperierendem und hydraulischen Bremsen oder die Zusatzmöglichkeiten elektrischer Antriebe bei vorausschauenden Fahrerassistenzsystemen oder dem (teil-) autonomen Fahren sowie optimierte Betriebsstrategien moderner Leistungselektronik, Batteriesysteme, aber auch Verbrennungsmotoren genannt.

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