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VIRTUAL VEHICLE und AVL revolutionieren Fahrzeugentwicklung
Graz (media consulting)- Vom neuen Antrieb bis zum automatisierten Fahren - in Graz entwickelt das Forschungszentrum
VIRTUAL VEHICLE wegweisende Technologien für das Fahrzeug der Zukunft. In zahlreichen Forschungsbereichen
ist die Steiermark weltweit eines der wichtigsten Zentren für die Fahrzeugentwicklung. Das zeitigt auch Erfolge
auf dem Weltmarkt und stärkt die lokale Industrie. Dabei lautet die Devise der Grazer Forscher „Science2Market“.
Für die vom VIRTUAL VEHICLE entwickelte Co-Simulationsplattform ICOS, eine Software, die virtuelle Simulationen
und reale Systeme bei der Entwicklung von Fahrzeugen zusammenführt, übernimmt nun Forschungspartner AVL
List die weltweite Industrialisierung. Mit ICOS lassen sich Fahrzeuge schneller und kostengünstiger entwickeln.
Die Software wird bereits in Forschungsprojekten mit Partnern wie BMW oder Porsche eingesetzt und jetzt weltweit
ausgerollt.
Die Welt der Mobilität wird immer vielfältiger und komplexer. Das betrifft besonders die Antriebstechnik.
So gesellen sich im Automobilbereich zu den auf immer höhere Effizienz getrimmten Verbrennungsmotoren vermehrt
elektrische Antriebe. Besonders Hybridfahrzeuge mit verschiedensten Antriebskonfigurationen stellen für Entwickler
zunehmend komplexe Aufgaben dar. Zugleich fordert der Automobil-Markt immer rascher neue Modelle. Im Wettbewerb
um die besten und innovativsten Fahrzeuge bieten Simulationsmodelle eine nicht mehr wegzudenkende Hilfe. Teils
kann in der Konstruktionsphase schon gänzlich auf den Einsatz teurer Prototypen und Tests mit realen Bauteilen
verzichtet werden.
Das VIRTUAL VEHICLE, Österreichs größtes K2-Forschungszentrum mit über 200 Mitarbeitern und
mehr als 150 Partnern weltweit, beschäftigt sich seit Jahren intensiv mit virtuellen Modellen und neuen Methoden
der Fahrzeugentwicklung. Diese Bereiche sind weltweit enorm gefragt. Und genau jene Entwicklungskooperationen,
die das VIRTUAL VEHICLE beispielsweise mit der TU Graz und lokalen Industrieunternehmen des steirischen Autoclusters
ACstyria wie beispielsweise AVL List oder Magna Steyr eingeht, führen dazu, dass heimisches Know-how erfolgreich
am Weltmarkt industrialisiert und vermarktet wird. Damit bleibt Wertschöpfung in Österreich und der Steiermark.
„Das Kompetenzzentrum VIRTUAL VEHICLE prägt durch seine Forschungsprojekte die Zukunft der Mobilität
wesentlich mit und trägt mit seinen Partnern dazu bei, dass die Steiermark zu den innovativsten Regionen in
Europa gehört. Die Entwicklung der Co-Simulationsplattform ICOS und die Kooperation mit AVL ist ein weiteres
Beispiel für die erfolgreiche Vernetzung zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. Das stärkt den Wirtschaftsstandort
Steiermark, sichert Arbeitsplätze und macht die Steiermark für internationale Unternehmen und Spitzenforscher
attraktiv!“, erklärt Wirtschaftslandesrat Dr. Christian Buchmann.
Erfolgsstory ICOS
AVL und VIRTUAL VEHICLE unterzeichnen eine Forschungs- und Entwicklungspartnerschaft zur Weiterentwicklung, Industrialisierung
und weltweitem Vertrieb der Technologie ICOS (Independent Co-Simulation), welche am VIRTUAL VEHICLE entstanden
ist. Das VIRTUAL VEHICLE wird diese Technologie in enger Zusammenarbeit mit AVL und anderen Industriepartnern weiter
entwickeln. AVL übernimmt die Industrialisierung und den weltweiten exklusiven Vertrieb der Technologie im
Rahmen der AVL „Integrated Open Development Platform“ (IODP).
Mit dieser Integrated Open Development Platform hat AVL eine Lösung geschaffen einen virtuellen Integrationsprozess
im Gesamtfahrzeug stufenweise umzusetzen, um so der wachsenden Notwendigkeit für frühe funktionale Integration
gerecht zu werden. Jede Komponente kann virtuell oder real zu einem kombiniert virtuell-realen Prototypen zusammengebaut
werden und in jeder Entwicklungsumgebung entlang des gesamten Prozesses getestet werden. „Der stetig steigenden
Komplexität, mit der die Automobilbranche heutzutage konfrontiert ist, müssen wir mit Integration, Konnektivität
und Durchgängigkeit begegnen. ICOS ist ein wichtiger Schritt in Richtung dieses Ziels und es freut mich sehr,
ICOS nun auch zu industrialisieren und in Kundenanwendungen zu integrieren“, erklärt Dr. Wolfgang Puntigam,
Head of Integrated Open Development Platform bei der AVL List GmbH.
Der Experte für Simulationen war schon am Anfang seiner Karriere als Forscher am VIRTUAL VEHICLE intensiv
mit der frühen Entwicklung von ICOS von 2004 bis 2007 beschäftigt. Danach ging es in leitenden Funktionen
bei AUDI auch um virtuelle Modelle und Simulationen um seit kurzem wieder in Graz bei AVL LIST zu arbeiten. „An
der Laufbahn von Wolfgang Puntigam vom Fahrzeugtechnik Studium an der FH Joanneum über das Doktorat an der
TU Graz und den Stationen VIRTUAL VEHICLE, AUDI und jetzt AVL zeigt sich auch, dass das Ausbildungskonzept an den
Forschungszentren ausgezeichnet funktioniert“, freut sich Prof. Hermann Steffan, wissenschaftlicher Leiter des
VIRTUAL VEHICLE.
Das klare Ziel des Forschungszentrums ist es, mit wissenschaftlichen und industriellen Partnern Systeme für
den Markt zu entwickeln. ICOS wurde beispielsweise bereits bei BMW zur Entwicklung von Assistenzsystemen für
automatisiertes Bremsen eingesetzt. Mittlerweile wird das neue Bremssystem von BMW schon in Serie produziert.
Bernasch: „Science2Market lautet die Devise, also Forschung erfolgreich in marktreife Innovationen umzuwandeln.
Gemeinsam mit unserem Partner AVL sehen wir in ICOS besonders im Einsatz als Entwicklungswerkzeug ein enormes Zukunftspotenzial.
Schon die Ankündigung der Kooperation mit der AVL in Bezug auf ICOS und IODP hat zu sehr positiver Resonanz
geführt.“
Innovationen fordern bedeutet Forschung fördern
Die Früchte des Erfolgs der Grazer Forschungszentrums zeigen sich unter anderem beim seit Anfang 2014 laufenden
europäischen Forschungsprogramms Horizon 2020. „Besondere Erfolge erzielen österreichischen Forscherinnen
und Forscher hierbei in den industriellen Technologien, die durch die Unterstützung des Technologieressorts
über viele Jahre mitaufgebaut und gestärkt wurden“, verkündete erst kürzlich Alois Stöger,
Bundesminister für Verkehr, Innovation und Technologie und erwähnte besonders auch das VIRTUAL VEHICLE,
das zum Thema grüne Mobilität sogar bei fünf von sieben millionenschweren europäischen Projekten
das Rennen gemacht hat. Eine Auswertung aller EU-Projekte im Bereich „Surface Transport“ der letzten fünf
Jahre ergab zudem, dass das VIRTUAL VEHICLE zu den Top 10 der erfolgreichsten Projektpartner in Europa im Mobilitätsbereich
gehört - trotz seiner relativ jungen Geschichte und international vergleichsweise geringen Forschungsmittel.
„Unser Forschungszentrum darf sich zu Recht auf Augenhöhe mit etablierten Institutionen sehen, die über
jahrzehntelange Reputation und ein Vielfaches der Forschungsmittel unseres Zentrums verfügen. Wir werden als
relevanter Player auf der europäischen
Forschungsbühne gesehen, mit dem man gerne zusammenarbeitet.“ betont Geschäftsführer Bernasch.
Eine besonders wichtige Rolle spielt hierbei der Forschungspartner TU Graz. „Unsere Kooperation mit dem VIRTUAL
VEHICLE baut mittlerweile auf mehr als zehn Jahren vertrauensvoller Shareholderbeziehung und enger wissenschaftlicher
Zusammenarbeit auf.“, sagt Harald Kainz, Rektor der TU Graz und Vorsitzender des VIRTUAL VEHICLE-Aufsichtsrates,
„Schon rund 20 Institute der TU Graz arbeiten mit dem VIRTUAL VEHICLE erfolgreich zusammen, um Science2Market zu
unterstützen und Innovationen zu realisieren. Diesen Weg wollen wir weiter gemeinsam gehen!“
Das Ziel ist der perfekt abgestimmte Antriebsstrang
Know-how des VIRTUAL VEHICLE fließt mittlerweile schon in 25 EU-Forschungsprojekten (neunmal sogar in der
Rolle als Projektkoordinator) mit über 200 Projekt-Partnern aus 20 Nationen und einem Projektvolumen von über
500 Mio. Euro ein. Bei der Vielzahl von Forschungsgebieten des Forschungszentrums im Bereich nachhaltiger Mobilität
nimmt der perfekt abgestimmte Antriebsstrang, der mittels Motor, Kupplung, Getriebe, Antriebswellen aber auch Batterie,
SuperCaps sowie elektronischer Regelung das Fahrzeug in Bewegung setzt, eine zentrale Rolle ein.
„Nur so können Fahrzeuge in Zukunft noch leiser, spritziger, verbrauchsärmer, sicherer, umweltfreundlicher
und komfortabler zugleich sein. Dabei entwickelt sich das Auto immer stärker zum Computer auf vier Rädern.“
betont wissenschaftlicher Leiter Hermann Steffan. Bis 2025 sollen laut Experten der Wertanteil von Elektronik,
Elektrik und Software bis zu 65 Prozent der PKW-Herstellungskosten ausmachen. Das betrifft besonders neben der
Steuerung des ganzen Antriebsstranges auch viele Sicherheitssysteme wie etwa Bremsassistenten, Fahrerassistenzsysteme
und in fernerer Zukunft die Systeme und Funktionen von teil- und vollautonomen Fahrzeugen.
An einer Hybridisierung und Elektrifizierung des Antriebsstrangs führt in der Zukunft kein Weg vorbei. „Hybridantriebe
werden in allen Formen wie Mild-, Full- und Plug-in-Hybrid anzutreffen sein“, ist sich Prof. Dr. h.c. Helmut List,
CEO von AVL List sicher, „meiner Einschätzung nach werden im Jahr 2020 bereits zwischen 15 und 20 Prozent
aller Fahrzeuge mit dieser Technologie ausgestattet sein.“ Ganz klar ist auch der Trend zu einer immer stärker
werdenden Interaktion und Kommunikation des Fahrzeuges und damit des Antriebs mit der Umgebung, d.h. mit anderen
Fahrzeugen und mit der Infrastruktur. Dadurch eröffnen sich weitere Verbesserungspotenziale in Richtung Verbrauchs-
und Emissionsabsenkung oder aber auch zur Ausweitung der elektrischen Reichweite von Plug-in-Hybriden oder Elektrofahrzeugen
– z.B. durch ein optimales Batterieenergiemanagement.
Das Zusammenspiel dieser unterschiedlichen Komponenten hybrider Antriebe sowie die Interaktion mit der Umgebung
erfordert eine neue Klasse von Entwicklungswerkzeugen in einer durchgängigen Entwicklungsumgebung, die reale
und virtuelle Experimente mit einander in Echtzeit vernetzt. Hier ist der Einsatz von ICOS als Teil der IODP-Plattform
von AVL, die als modulare, flexible Architektur für die virtuelle Fahrzeugentwicklung dient, laut List der
Königsweg, um eine solche reale und virtuelle Entwicklungsumgebungen zusammenzuführen und so die große
Herausforderung in der Entwicklung - „Mastering Speed and Complexity“, also die immer kürzeren Entwicklungszyklen
und die steigende Komplexität der Systeme - zu meistern.
Graz als Forschungsmagnet
Graz zieht jedes Jahr über 1.500 Fach-Besucher zu Fachkongressen, Veranstaltungen und Projektmeetings des
VIRTUAL VEHICLE an. Möglich gemacht hat diesen Erfolg die enge Kooperation der Projektpartner in Graz.
„Als Gesellschafter und Miteigentümer sind wir sehr stolz darauf das VIRTUAL VEHICLE als Kompetenzschmiede
mit internationalem Netzwerk in der Region zu haben“, betont Gerhard Krachler, Director Advanced Development &
Product Strategy bei MAGNA STEYR Engineering AG & Co KG, „die virtuelle Produktabsicherung neuer Technologien,
gestützt durch eine wissenschaftliche Kooperation, ist ein wesentlicher Faktor der Wettbewerbsfähigkeit
unseres Standortes.“
Als nächste große Veranstaltung findet vom 18.-20. Mai das „8. Grazer Symposium Virtuelles Fahrzeug"
mit dem Leitthema "interdisziplinäre Entwicklung der Fahrzeuge für 2020+“ statt, bei dem mehr als
150 internationale Experten erwartet werden.
„Graz hat sich längst zu einem exzellenten Wissenschaftsstandort entwickelt, an dem Ideen, Forschung und die
Umsetzung von Innovationen zu einem international wichtigen Markenzeichen geworden sind“, fügt Steffan hinzu,
„die Basis dafür ist, dass sich das VIRTUAL VEHICLE, die TU Graz und die industriellen Partner hervorragend
ergänzen.“
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Forschungsbeispiele für ICOS
Eine zentrale Rolle in der Entwicklung zukunftsweisender Mobilität spielt die Co-Simulationsplattform
ICOS, die schon in zahlreichen Forschungsprojekten zum Einsatz kommt. Eine kleine Auswahl:
Optimierter Gütertransport mittels modularer LKWs
Der Güterverkehr nimmt stetig zu und gerade LKWs bieten reichlich Optimierungspotenzial. Das EU-Projekt „Configurable
and Adaptable Trucks and Trailers for Optimal Transport“, kurz TRANSFORMERS, will die Transporteffizienz um bis
zu 25 Prozent steigern. LKWs sind heute primär auf das maximale Ladegewicht ausgelegt. Genau hier setzt das
Forschungsprojekt an, LKWs sollten auf Ihre aktuelle Transport-Anforderung konfigurierbar sein um deren Effizienz
zu erhöhen und Emissionen zu reduzieren. Das Ziel sind modulare, hybride Antriebskonzepte einschließlich
einer aerodynamisch angepassten und beladungsoptimierten Fahrzeugarchitektur. Geplant ist etwa auch eine Elektrifizierung
von Anhängern, die mit existierenden und auch zukünftigen LKWs beliebig kombinierbar sind. Somit können
auch „alte“ LKWs mit Verbrennungsmotor durch „Hybrid-on-Demand“ aufgerüstet werden. Die Auslegung des Gesamtsystems
erfolgt mit der Co-Simulations-Plattform ICOS.
Leichtes und komfortables E-Fahrzeug mit maximaler Reichweite
Virtuelle Entwicklungshilfe ist ebenfalls im EU-Projekt „epsilon“ ein wichtiges Thema. Die Forscher konzentrieren
sich auf die Entwicklung eines perfekt abgestimmten Antriebsstrangs für elektrische Leichtfahrzeuge. Mit zahlreichen
wissenschaftlichen Partnern wie der TU Graz, der Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen (FKA) oder dem
Fraunhofer IVI sowie Industriepartnern wie Autoliv, Axon oder Centro Ricerche Fiat wird eine optimale Architektur
von Komponenten wie E-Motor, Hochspannungsbatterie, Leistungselektronik, Motorsteuerung, mechanische Kraftübertragung
und Thermomanagement entworfen. Das Ziel ist, ein möglichst ökologisches, sicheres und komfortables Elektro-Auto
mit großer Reichweite zu entwickeln.
Weniger Steuergeräte, geringere Komplexität, weniger Energieverbrauch
Im Rahmen der europäischen Green Vehicle Initiative (EGVI) geht es im vom VIRTUAL VEHICLE geleiteten Projekt
„iCOMPOSE“ (Integrated Control of Multiple-Motor and Multiple-Storage Fully Electric Vehicles) besonders um ein
Problem: In der Automobilindustrie werden einzelne Fahrzeugkomponenten und zugehörige Steuergeräte zumeist
gesondert und teile-spezifisch entwickelt. Um eine optimale Energieeffizienz zu erreichen, muss jedoch in elektrischen
Fahrzeugen die Integration und Interaktion aller Bausteine optimiert werden. Für die Fahrzeug-Hersteller ist
die schnell wachsende Anzahl von Informations- und Kommunikations-Funktionen in vollelektrischen Fahrzeugen eine
besonders große Herausforderung. Vor allem soll deren Integration nicht die Komplexität des Systems
erhöhen, um mögliche Fehlerquellen zu vermeiden.
Die Projektpartner, darunter die University of Surrey, Lotus Cars, Skoda, AVL, Infineon und Fraunhofer IVI entwickeln
ein verbessertes Gesamtenergiemanagement, das deutliche Energieeinsparungen und somit erhöhte Reichweiten
für Elektro-Autos verspricht. Erreicht wird dies durch eine intelligente Zusammenlegung des Energiemanagements,
des thermischen Managements, der Steuerung des Fahrverhaltens und der Fahrzeugdynamik in einem einzelnen Überwachungssteuergerät.
In Echtzeit virtuelle und reale Fahrzeugkomponenten als System testen
Dank immer stärkerer Rechnerkapazitäten werden heute auch sogenannte Co-Simulationen möglich. Das
bedeutet virtuelle "Bauteile" werden in Prüfständen mit realen Fahrzeugkomponenten in Echtzeit
getestet. Hierzu wurde im COMET K2-Forschungsprojekt ACoRTA mit den Projektpartnern AVL, Porsche und TU Graz die
Basis gelegt. Im heuer gestarteten dreijährigen Folgeprojekt ACoRTA-2 konnte nun auch Volkswagen als Partner
gewonnen werden. Der Schwerpunkt liegt auf Usability und dem zuverlässigen Einsatz der neu entwickelten Methoden
für industrielle Anwendungen im Fahrzeugbau, der Luftfahrt, in der Industrieautomatisierung oder bei Prüfanlagen.
Das Forschungszentrum im Überblick
- Mitarbeiter Ende 2014: 203
- Betriebsleistung 2014: 21,3 Mio. Euro
- Auftragsbestand: 29 Mio. Euro
- Auftrags-Optionen: 31 Mio. Euro
- (beinhalten K2-Projekte bis 2017, Optionen S2R, weitere Aufträge in Verhandlung)
- Steigerung des Auftragsforschungsvolumens im Jahr 2014 von 29% gegenüber
2013
- Die Erlöse im „nonK-Bereich“ (Auftragsforschung und geförderte Projekte)
verzeichneten eine 25% Steigerung 2014 bei einem Volumen von 5,58 Mio. Euro
- K2 Hebel FFG: 4,5
- (Ein Euro aus K2-COMET Programm erzeugt 4,5 Euro Projektumsatz am Forschungszentrum)
- K2 Hebel SFG: 9
- (Ein Euro als SFG-Förderung erzeugt 9 Euro Projektumsatz am Forschungszentrum)
- 150 Industrie-Partner und mehr als 30 Partner im Universitäts- und Forschungsbereich
VIRTUAL VEHICLE
Das VIRTUAL VEHICLE am Standort Graz/Österreich ist international etabliert und arbeitet als Forschungs- und
Entwicklungszentrum an Methoden und Konzepten für das Fahrzeug der Zukunft. Basis ist das langfristig aufgesetzte
COMET K2 Forschungsprogramm. In den letzten Jahren setzt das Forschungszentrum außerdem verstärkt auf
Förderprojekte der europäischen und nationalen Ebene und tritt häufig als Koordinator von branchenübergreifenden
EU-Projekten auf.
Rund 200 Experten bieten fundiertes und weitreichendes Know-how im Bereich virtuelle Entwicklung, Hardware-Software-Co-Simulation
und funktionale Prototypenerprobung bis hin zur Validierung neuer Konzepte und Methoden. In Kooperation mit der
TU Graz steht dafür eine umfassende Test- und Prüfstands-Infrastruktur konzentriert an einem Standort
zur Verfügung.
Das VIRTUAL VEHICLE schafft eine effiziente Brücke zwischen universitärer Forschung und industrieller
Entwicklung. Durch die enge Kooperation mit renommierten Universitäten (allen voran mit der TU Graz als bedeutendstem
wissenschaftlichen Partner) und führenden Industrieunternehmen wird eine neue Form der Kooperation realisiert.
Das hochkarätige internationale Netzwerk des VIRTUAL VEHICLE umfasst mittlerweile mehr als 150 Industriepartner
sowie über 30 universitäre Forschungsinstitute weltweit.
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