A&T 12/2022

CO2 effizienter aus der Luft filtern

Ladeelektronik im Randstein installiert

Zonenbasierte, serviceorientierte E/E-Architektur

Neue Achse ermöglicht mehr Reichweite für E-Autos

FACHWISSEN

Synchronisierung im Getriebe Schaltgetriebe sind noch immer auf dem Markt und erfüllen wichtige Aufgaben rund um die CO2-Diskussion. Deshalb werden die bestehenden Synchronisierungen ständig weiterentwickelt und damit kleiner, leichter und geräuscharmer.

TECHNIK

Batteriemanagement aus der Cloud Mittels künstlicher Intelligenz gestützte digitale Zwillinge von Traktionsbatterien in der Cloud sollen künftig Reichweite, Effizienz, Sicherheit und Lebensdauer von Elektrofahrzeugen verbessern sowie neue Anwendungen ermöglichen.

Werkstatt: Digitales Servicetool

Die Sindri-App digitalisiert die Fahrzeugannahme: Nach dem Fahrzeug-Scan über die OBD-IISchnittstelle erscheint auf dem Tablet-Display eine übersichtliche Zustandsbeschreibung des Fahrzeugs, die gleich vor Ort mit dem Kunden eingesehen werden kann.

www.auto-wirtschaft.ch

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REPARIEREN STATT WEGWERFEN

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KOHLENDIOXID EFFIZIENTER AUS DER LUFT FILTERN

Die Audi AG und das Linzer Green-Tech-Unternehmen

Krajete GmbH entwickeln gemeinsam neue Technologien zur Filterung von Emissionen aus der Umgebungsluft. In einer neuen Anlage in Österreich, in der CO2 aus der Luft gefiltert wird, kommt ein anorganisches Filtermaterial zum Einsatz, das sehr hoch mit Molekülen beladen werden kann und sich sehr unempfindlich gegenüber Feuchteeinwirkungen zeigt. Somit ist es nicht oder nur noch in Einzelfällen notwendig, die zu filternde Umgebungsluft vorzutrocknen.

Die Temperatur- und Druckbedingungen für die Aufnahme der CO2-Moleküle sowie die spätere Entfernung von der Adsorberoberfläche liegen sehr nah beieinander. Dadurch werden die Beladungs- und

RHEINMETALL

Entladungszyklen des Adsorbers wesentlich verkürzt. Das heisst: In kürzerer Zeit lässt sich mehr CO2 aus der Umgebungsluft entfernen. Die gefilterte Luft wird nach dem Adsorptionsschritt wieder an die Umgebung abgegeben. Das gewonnene CO2 steht anschliessend in hochkonzentrierter Form als Rohstoff für die dauerhafte Speicherung oder für unterschiedlichste industrielle Anwendungen zur Verfügung. Die aktuell in Betrieb genommene Grossanlage in der Nähe von Linz kann pro Jahr 500 t CO2 filtern. Bis Ende des Jahres wird die Kapazität der Anlage durch ein weiteres Modul auf 1000 t erhöht. Der Strom, der für den Betrieb der Anlage benötigt wird, stammt aus einer PhotovoltaikAnlage auf dem Betriebsgelände. (pd/sag)

DIE LADEELEKTRONIK IM RANDSTEIN INSTALLIERT

Der Technologiekonzern Rheinmetall hat ein neuartiges Ladelösungskonzept für Elektrofahrzeuge vorgestellt, bei dem sich die Ladeelektronik in einem Trottoir-Randstein befindet. Dieser modulare Ladebordstein ermöglicht das Wechselstromladen mit bis zu 22 kW und kann per Open Charge Point Protocol (OCPP) in bestehende Backend-Systeme bzw. bereits vorhandene Ladesystemstrukturen integriert werden.

Bei der Entwicklung wurde der einfachen Nachrüstbarkeit und Wartung ein hoher Stellenwert beigemessen. So ist es möglich, komplette Strassenzüge oder Parkplätze für die Integration von Ladebordsteinen vorzubereiten und eine spätere Skalierbarkeit zu ermöglichen. Durch die Vorbereitung bzw. Erschliessung

grösserer Flächen lassen sich unter anderem hinsichtlich Planung, Bewilligung und Baumassnahmen Synergien erreichen, um Installationskosten zu reduzieren. Dafür werden sogenannte Dummybordsteine an den gewünschten Ladestandorten installiert. Das Elektronikmodul wird nachgerüstet, sobald der lokale Bedarf durch den Anstieg der Elektromobilität ausreichend hoch ist. Die Nachrüstung ist dabei in wenigen Minuten ausführbar – ebenso die Wartung, für die die Elektronikeinheit einfach entnommen werden kann. Die Systeme sind auf die Umweltbedingungen im Strassenraum ausgelegt und werden aktuell umfangreichen Langzeittests unterzogen, bevor sie im Rahmen eines Pilotprojekts im öffentlichen Raum zum Einsatz kommen sollen. (pd/sag)

In einer neuen Grossanlage in Österreich, die dank ihres modularen Aufbaus variabel erweiterbar ist, filtern Krajete und Audi CO2 aus der Umgebungsluft.

Direkt am Trottoir: Die Ladebordsteine von Rheinmetall fügen sich nahezu unsichtbar ins Stadtbild ein und ermöglichen das Wechselstromladen mit bis zu 22 kW.

Serviceorientierte Elektrik/ Elektronik- bzw. E/E-Architekturen sind in der IT-Welt weit verbreitet – wie z. B. bei einem zentralen Drucker, der seinen Service mehreren Arbeitsplätzen anbietet. Auch im automobilen Umfeld hält die Technologie immer mehr Einzug, indem Funktionen zentralisiert und mehrfach verwendet werden. Ein Beispiel ist der Aussentemperatursensor, dessen Temperaturwert von mehreren Applikationen wie der Klimaanlage oder der Temperaturanzeige im Armaturenbrett genutzt werden kann. Vor diesem Hintergrund hat die Edag Engineering GmbH im Projekt Zobas gemeinsam mit der Technica Engineering GmbH eine Zonen-E/EArchitektur entwickelt, die für alle Mobilitätskonzepte geeignet ist.

UNIVERSITÄT SIEGEN

Neben einer neuen E/E-Architektur war das Ziel der Projektpartner, die Anzahl der Steuergeräte in einem Fahrzeug zu reduzieren. Denn in heutigen Fahrzeugen sind viele separate Steuergeräte verbaut, an denen die spezifischen Sensoren/ Aktoren angeschlossen sind. Das führt dazu, dass bis zu 100 Steuergeräte im Fahrzeug untergebracht werden müssen. In einer ZonenE/E-Architektur dagegen werden die Sensoren/Aktoren an den nächsten Zonen-Controller angeschlossen. Im Zobas-Projekt konnten die Steuergeräte je nach Fahrzeugausstattung deutlich reduziert werden. Damit sinkt auch die Komplexität der hierfür nötigen Leitungssatzvarianten deutlich – und das Gewicht des Leitungssatzes wird um ca. 30 % reduziert. (pd/sag)

NEUE ACHSE ERMÖGLICHT MEHR REICHWEITE FÜR E-AUTOS

Die begrenzte Reichweite ist gerade bei kleineren EAutos ein Kritikpunkt. Eine Innovation des Lehrstuhls für Fahrzeugleichtbau der Universität Siegen könnte eine deutliche Verbesserung ermöglichen: Professor Dr.-Ing. Xiangfan Fang und sein Team haben eine Hinterachse für Elektro-Kleinwagen entwickelt, die in der Karosserie mehr Raum für die Batterie lässt. So können grössere Antriebsbatterien eingebaut werden, wodurch sich die Reichweite um bis zu 35 % steigern lässt – das entspricht rund 115 km. Die Hinterachse wurde im Rahmen des Forschungsprojektes «E-MLTA» (Entwicklung und Erprobung einer bauraumsparenden Mehrlenker-Torsionsachse) zusammen mit Ford, VW und weiteren Projektpartnern entwickelt.

«Wir haben die Hinterachse ‹umgedreht› und den Querträger so nach hinten, in Richtung Kofferraum verlagert», erklärt Prof. Fang. «Damit vergrössert sich nach vorne die Fläche, die unter dem Auto für die Batterie zur Verfügung steht.» Um die gewohnten Fahreigenschaften zu erhalten, mussten jedoch noch weitere Anpassungen vorgenommen werden: Mehrere Lenker und Gelenke sorgen unter anderem dafür, dass sich das Auto beim Bremsen normal verhält und nicht mit dem Heck nach oben geht. Für die Tests im Prüfstand und auf einer Teststrecke wurde die neue Achse in einen Fiesta eingebaut und, um das Gewicht der Batterie zu simulieren, unter dem Boden des Benziners schwere Metallplatten angebracht. (pd/sag)

Im Projekt Zobas wurde eine Konzeptlösung für skalierbare zonenbasierte und serviceorientierte E/E-Architekturen zukünftiger Mobilitätskonzepte entwickelt.

Jens Olschewski und Prof. Dr.-Ing. Xiangfan Fang (r.) vom Lehrstuhl für Fahrzeugleichtbau der Universität Siegen mit dem Prototyp der neuen Hinterachse.

Bild: Edag Group

Bild: Andreas Göbel

Bild 1. Die Entwicklungen an bekannten Baugruppen erfolgen im Kleinen und in den Details. Die Ringfedern, welche die Druckstücke nach aussen drücken, sind mit den Synchronringen verbunden und halten diese in Position.

Getriebe

GLEICHLAUFEN

Schaltgetriebe sind noch immer auf dem Markt und erfüllen wichtige Aufgaben rund um die CO2-Diskussion. Deshalb werden die bestehenden Synchronisierungen ständig weiterentwickelt und damit kleiner, leichter und geräuscharmer. Text: Andreas Lerch | Bilder: Hoerbiger, Lerch

Getriebe erfüllen drei Hauptaufgaben: Sie passen das Drehmoment und die Drehzahl den Gegebenheiten an und ermöglichen als dritte Aufgabe das Rückwärtsfahren. Der Verbrennungsmotor gibt bei tiefen Drehzahlen ein zu geringes Drehmoment ab, um damit anfahren zu können. Wenn das gelingen würde, könnten theoretisch auch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren ohne Getriebe auskommen. Die Raddrehzahlen verändern sich zwischen Stillstand und Maximalgeschwindigkeit zwischen 0 und etwa 2000/min. Ottomotoren weisen maximale Drehzahlen von ungefähr 6000/min auf, haben aber eine Leerlaufdrehzahl von ca. 500/min. Bis dahin müsste wohl mit der Kupplung gespielt werden …

Ein zweiter vernünftiger Grund für ein Getriebe ist der Benzinverbrauch. Durch einen intelligenten Gangwechsel zwischen beispielsweise sechs Gängen kann vielTreibstoff eingespart werden. Wäre der Wirkungsgrad der Verbrennungsmotoren über den

ganzen Last- und Drehzahlbereich ebenso gut wie beim E-Motor, würde die Industrie bestimmt einige Gänge weglassen. In der jetzigen Situation macht es für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren (natürlich auch für jene in Hybridbauweise) Sinn, auf Getriebe mit einer guten Abstufung zurückzugreifen.

Gangwechsel

Die frühen Autokonstruktionen wiesen geradeverzahnte Schieberadgetriebe auf (Bild 2). Diese waren laut (weil geradeverzahnt), und wenn die Zahnräder ineinandergeschoben werden sollten, konnte es durchaus zu einem unschönen Kreischen und Kratzen kommen – wenn nämlich die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden zusammenzuführenden Zahnräder nicht übereinstimmten. Vom Fahrer oder von der Fahrerin war da Können verlangt. Die mussten nämlich beim Hochschalten zwischenkuppeln und beim Zurückschalten Zwischengas geben. Der nächste Entwicklungsschritt waren die

Schaltmuffengetriebe (Bild 3). Diese waren immer noch unsynchronisiert, aber da die Schalträder über Schaltmuffen mit den Wellen verbunden wurden, waren sie immer mit ihren Gangrädern in Kontakt bzw. im Eingriff – und wurden die Schaltmuffen über die Schaltverzahnung der Zahnräder geschoben, war der Gang geschaltet. Da die Zahnräder nun immer im Eingriff blieben, bot sich die Möglichkeit, diese schräg zu verzahnen, was zu wesentlich geringeren Geräuschemissionen führte. Die Fahrer mussten aber immer noch das Zwischenkuppeln und das Zwischengasgeben beherrschen.

Synchronisieren

Synchronisieren bedeutet, zwei Getriebeteile auf Gleichlauf zu bringen. Deutlich ist das am Schieberadgetriebe zu sehen (Bild 2). Das Drehmoment und die Drehzahl kommen von der Kupplungswelle (a) ins Getriebe und laufen über die Festübersetzung (z1, z2) auf die Vorgelegewelle (c). Wird der erste Gang geschaltet, muss das rechte Zahnrad auf der Hauptwelle (b) nach links geschoben werden (z6 zu z5). Wird in dieser Situation beschleunigt, steigen alle Drehzahlen proportional zu der Übersetzung. Soll jetzt in den zweiten Gang, geschaltet werden, weist das Schaltrad (z4) auf der Hauptwelle eine zu kleine Drehzahl auf, um in das darunterliegende Vorgelege-Gangrad (z3) geschoben zu

werden. Deshalb muss entweder die Hauptwelle schneller drehen oder die Vorgelegewelle langsamer. Da die Hauptwelle über den Achsantrieb direkt und untrennbar mit den Rädern verbunden ist, bleibt ihre Drehzahl direkt und starr mit der Geschwindigkeit des Autos verbunden. Die Vorgelegewelle kann aber abgebremst werden (durch Zwischenkuppeln) – und so kann Gleichlauf für die Zweitgangräder hergestellt werden.

Beim Schaltmuffengetriebe (Bild 3) kämmt das Schaltrad ständig mit dem Gangrad, dafür ist es auf der Hauptwelle gelagert und nicht drehfest verbunden. Die Schaltmuffe verbindet den drehfest mit der Welle verbundenen Schaltmuffenkörper mit der roten Schaltradverzahnung. Aber auch bei derartigen Schaltungen muss der Gleichlauf vom Fahrer durch Zwischenkuppeln oder Zwischengas erfolgen.

Synchroneinrichtungen

Synchroneinrichtungen benötigen mechanische Reibelemente zwischen dem lose laufenden Schaltrad und dem drehfest mit der Welle verbundenen Synchronkörper (gelb in Bild 4). Bei einer Sperrsynchronisierung wird die Schaltung durch Sperrmechanismen verhindert, bis durch die Reibung der Reibelemente Gleichlauf hergestellt ist.

Die wohl bekannteste Sperrsynchronisierung ist das Prinzip nach Borg-Warner (BW) mit einem oder mehreren Synchronringen (Bild 4a). Diese Synchronringe sind drehfest mit dem Synchronkörper und der Schaltmuffe (rot in Bild 4) verbunden und werden mit ihrem Innenkonus auf den Schaltradkonus (blau in Bild 4) gedrückt, bis Gleichlauf herrscht. Durch eine kleine Verdrehung der Synchronringe mit ihrer aussenliegenden Sperrverzahnung blockieren sie das Weiterschieben der Schaltmuffe. Diese steht an der Sperrverzahnung an. Wird weiter Kraft über den Schalthebel auf die Schaltmuffe gegeben, wird der Synchronring stärker auf den Schaltradkonus gepresst,

was die Reibung erhöht und den Synchronisiervorgang beschleunigt. Herrscht Gleichlauf, ist die Reibung verschwunden, da keine Differenzgeschwindigkeit mehr herrscht, und der Synchronring kann zurückgedreht und die Schaltmuffe in die Schaltverzahnung des Schaltrades gestossen werden.

Bei der Aussensynchronisierung (Bild 4b) weist der Synchronring einen Aussenkonus und das Schaltrad einen Innenkonus auf. Dadurch wird der Radius des Synchronringes grösser und dadurch das Reibmoment bei gleicher Kraft grösser.

Die Bolzensynchronisierung (Bild 4c) weist zur Sperrung während des Synchronisiervorgangs eine Nut am Umfang der Bolzen auf. Damit wird ebenfalls verhindert, dass die Schaltmuffe während der Reibungsarbeit weitergeschoben werden kann.

Bild 4d zeigt die Zwangssynchronisierung nach Porsche. Durch einen speziellen Mechanismus werden die Reibringe während des Synchronisiervorgangs etwas stärker gebogen und stellen damit die Reibung mit dem Schaltrad her. Je stärker die Schaltmuffe axial bewegt werden möchte,

desto grösser wird die Reibung. Sie hört auch erst beim Erreichen des Gleichlaufs auf. Aber das Überdrücken wird nicht mit einer mechanischen Sperreinrichtung verhindert. Deshalb gilt sie nicht als Sperr-, sondern als Zwangssynchronisierung.

Synchronisiervorgang BW

Bild 5 zeigt detaillierte Stellungen während des Synchronisierens. In Bild a ist die Neutralstellung dargestellt. Die Kugel hält die Schaltmuffe in der Mittelstellung um den Synchronkörper. In Bild b wird die Schaltmuffe in die Nähe des Synchronringes gefahren. Dabei wird der Synchronring (gelb) schon langsam auf den Reibkonus des Schaltrades geschoben. Bevor Reibung aufgebaut werden kann, muss der Ölfilm aufgeschnitten und teilweise entfernt werden. Dabei beginnt sich der Synchronring bereits etwas zu verdrehen. In Bild c hat sich die Schaltmuffe auf dem Synchronkörper axial verschoben. Die Kugel wird entgegen ihrer Federkraft in die Bohrung gedrückt, und der Synchronring hat sich mit den Sperrzähnen vor die Zahnlücken der Schaltradverzahnung geschoben.

In Bild d liegen die angespitzten Zahnflanken der Schaltmuffe an den angeschrägten Flanken der Sperrverzahnung. In diesem Moment ist die Vorsynchronisierung abgeschlossen und der Synchronisiervorgang beginnt. Wird die Schaltmuffe mit Kraft in Richtung Schaltrad gedrückt, wird diese Kraft von der Sperrverzahnung des Synchronrings aufgenommen und der Reibkonus des Synchronrings reibt jetzt entsprechend der Kraft und dem wirksamen Winkel auf dem Konus des Schaltrades. Damit werden das Schaltrad und damit alle Teile bis zur Kupplungsscheibe abgebremst oder beschleunigt (je nachdem, ob hoch- oder zurückgeschaltet werden soll).

Dieser Zustand bleibt, bis Gleichlauf herrscht. Wenn die beiden Konen sich mit gleicher Drehzahl bewegen, kann keine Reibung mehr wirken und die angeschrägten Zahnspitzen der Schaltmuffe können die Sperrverzahnung wegschieben und damit die Schaltsperrung aufheben. So kann

die Schaltmuffe auch die Schaltverzahnung des Gangrades (blau) positionieren und den Schaltvorgang abschliessen.

«ClassicLINE»

Die süddeutsche Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH beschäftigt sich schon seit Jahrzehnten mit der Entwicklung und Produktion von Getriebeteilen, wie zum Beispiel mit Synchronisationen. Wenn die Funktion einer Baugruppe gegeben ist und nicht verändert werden soll, kann sie kleiner und leichter, aber auch produktiver und dadurch kostengünstiger gebaut werden. Wenn alle diese Aspekte berücksichtigt werden, kann eine Baugruppe immer weiter entwickelt und verbessert werden.

Eine wichtige Eigenschaft ist die Betätigung der Schaltmuffe. Wenn die Entwickler die Schaltmuffe verändern, muss der Getriebebauer vielleicht die gesamte Gangbetätigung umbauen. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass Baugruppen, welche ausgetauscht

Bild 4. Verschiedene Reibungssynchronisierungen. a Prinzip Borg-Warner –b Aussensynchronisierung – c Bolzensynchronisierung – d Prinzip Porsche –gelb Synchronringe (Reibpartner) und evtl. Sperreinrichtung – blau Schaltradkonus (Reibpartner) und Schaltverzahnung – rot Schaltmuffe.

werden sollen, die Hauptabmessungen und Betätigungen beibehalten. Sollen aber getriebetechnisch Fortschritte erreicht werden, so müssen auch in diesen Bereichen Neuerungen gesucht werden.

Die «ClassicLINE» ist ausbaufähig und kann als Einfach- oder Mehrfachsynchronisierung gebaut werden. Dabei unterscheidet sich die Mehrfachsynchronisierung in der Anzahl der Reibpaarungen, welche für die Gleichlaufherstellung eingesetzt werden. In der Regel wird zwischen einer Zwei- und einer Dreifachsynchronisierung unterschieden. Im Bild 6 ist der Zusammenbau einer Synchronisierung dargestellt. Die Ringfedern, welche im Bild 6a auf den Synchronring geschoben werden, haben mit diesem gemäss ihrer ursprünglichen Aufgabe nicht viel zu tun. Die umgebogenen Haltenasen dienen einerseits dem Fi xieren der Ringfedern und können sich andererseits in den Zwischen räumen des Synchronkörpers (Bild 6c) radial so weit bewegen, dass sich die Sperrverzahnungen der

Synchronringe vor die Zahnlücken in der Schaltradverzahnung stellen und so das Durchdrücken der Schaltmuffe verhindern.

Die ursprüngliche Hauptaufgabe der Ringfedern ist das Nach-aussenDrücken der Druckstücke (Bild 6c und d) und damit das Festhalten der Schaltmuffe in der neutralen Mittelstellung und auch in den beiden geschalteten Stellungen. Durch diese Druckstücke werden bei «ClassicLINE» auch die beiden Ringfedern miteinander verbunden (Bild 6d unten). Dadurch sind sie axial und radial festgehalten und können das Schwingen der Synchronringe und damit das Entstehen von Geräuschen verhindern.

doch bei den Herstellern heute um einzelne Millimeter gefeilscht.

Synchronringe

Hoerbiger baut Synchronringe aus Stahl. Diese können mit einem Sinter-Layer oder mit einem CarbonDual-Layer, also mit einer Carbonoder Sinterschicht belegt sein. Die beschichteten Synchronringe sind gegenüber den Synchronringen aus Stahl oder Buntmetall robuster. Sie verkraften Differenzgeschwindigkeiten von mehr als 10 m/s bei Dauerlast, und kurzfristig halten sie bis 20 m/s aus. Die normalen Flächenpressungen betragen zwischen 8 und 10 N/mm2 und die Reibwerte betragen um 0.1. Bei den Reibwerten muss natürlich einerseits beachtet werden, dass die Synchronringe ständig im Öl laufen, und zum Zweiten sind die Reibwerte nur unter streng definierten Bedingungen reproduzierbar.

Mit diesem Portfolio wird einem Getriebehersteller eine tolle Auswahlpalette von verschiedenen Synchronisierungen angeboten, welche im Endeffekt alle «gleich» aufgebaut sind und mit den gleichen Maschinen hergestellt werden.

«SlimLINE» Bild 8 zeigt, dass die Grundfunktion der Synchronisierung gleich geblieben ist, sich aber die Kraftübertragung zwischen der Schaltmuffe (6) und den Synchronringen (1, 3) verändert hat. Die neu gestaltete Ringfeder (4) übernimmt die Funktion der Ringfedern, der Haltenasen und der Druckstücke. Die Schaltmuffe wirkt im ersten Moment der Betätigung auf die Ringfeder, welche nun nicht

Bild 5. Detaillierter Schaltvorgang. a Neutralstellung – b vorsynchronisieren – c sperren – d synchronisieren – e Gleichlauf erreicht – f geschaltet.

Der Synchronkörper braucht bei «SlimLINE» keine Aussparungen mehr für die Druckstücke und die Haltenasen der Synchronringe. Durch dieses Material kann der gesamte Synchronkörper kleiner und leichter gebaut werden. Obwohl die Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH für diese Innovation Preise erhalten hat, ist die «SlimLINE»Synchronisation nach Aussage der Firma nicht im Portfolio. Über den Grund kann nur spekuliert werden. Sicher ist es schwierig, in die Entwicklung von Getriebeteilen zu investieren, wenn die Zukunft der E-Mobilität gehören soll.

Aktive Synchronisation

Unter der aktiven Synchronisation wird das automatische Zwischenkuppeln oder Zwischengasgeben verstanden. Das Steuergerät kennt die Motordrehzahl und weiss, welcher Gang eingelegt ist. Damit kann es die Getriebeausgangsdrehzahl berechnen. Steigt jetzt die Motordrehzahl zu hoch, befiehlt das Steuergerät eine Hochschaltung. Dazu muss die Vorgelegewelle abgebremst werden. Entweder wird das mit der Leerlaufdrehzahl des Motors gemacht oder mit einer Vorgelegebremse. Letztere ist bei Nutzfahrzeugen verbreitet. Zwischengas kann das Motorsteuergerät

direkt einsteuern, und zwar genau auf die richtige Drehzahl. Bei Lastwagen dauert der Synchronisiervorgang damit etwas länger, aber es funktioniert zuverlässig.

Bei modernen Hybridfahrzeugen werden immer häufiger dedizierte Getriebe eingebaut. Diese Getriebe funktionieren nur korrekt, wenn auch elektrische Traktionsmaschinen mitarbeiten. So verfügen sie beispielsweise über keine Anfahrkupplung, und in der Regel sind diese Getriebe auch aktiv synchronisiert. Beim Schalten wird durch eine E-Maschine Drehmoment in das Getriebe geleitet, damit das geschaltete Zahnradpaar nicht mehr unter Last steht. So kann der Gang herausgenommen werden, ohne eine Kupplung zu drücken. Wiederum mit einer E-Maschine wird jetzt die entsprechende Welle

FRAGEN

1. Nennen Sie einen wesentlichen Unterschied zwischen dem Schaltmuffengetriebe und dem Synchrongetriebe.

2. Welche Teile müssen von der Reibpaarung der Synchronisierung abgebremst werden (längseingebautes gleichachsiges Getriebe mit allen Schalteinrichtungen auf der Hauptwelle)?

3. In welche Hauptblöcke teilt sich der Schaltablauf mit einer Borg-WarnerSynchronisation auf?

LÖSUNG ZUR AUSGABE 11/2022

1. Anfahrkupplung fällt weg, Rückwärtsgang fällt weg, mechanische Synchronisierung fällt weg.

2. Wenn keine Reibungssynchronisation verbaut ist und die Drehzahlanpassung aktiv über Motorelektronik oder über eine E-Maschine erfolgt.

3. Ein Getriebe (oder in der Computertechnik bspw. ein Server) ist speziell für eine bestimmte Aufgabenstellung entwickelt worden.

beschleunigt oder abgebremst, damit der folgende Gang eingelegt werden kann. Durch die elektrische Betätigung ist diese Drehzahl sehr schnell erreicht und die Schaltung ist in kürzester Zeit durchgeführt. Wenn zusätzlich am Getriebeausgang eine zweite E-Maschine angebracht ist, kann während des Schaltvorgangs auch das Drehmomentloch aufgefüllt werden. Damit ergibt sich für Fahrer und Passagiere eine sehr komfortable Schaltung.

Bild 6. Zusammenbau der Synchronisierungseinheit: a die Ringfeder wird in die Haltenasen des Synchronrings gelegt –b die Synchronringe werden in den Synchronkörper geschoben – c die Druckstücke werden eingefügt – d die Schaltmuffe wird aufgezogen – e zusammengebaute Synchronisierung.

Batteriemanagement aus der Cloud

DIGITALER ZWILLING DER BATTERIE

von Ladestationen, um ihren Ladeservice und ihre Energieeffizienz zu optimieren.

Digitaler Zwilling aus drei Elementen

Die KI-gestützte Digital-Twin-Lösung für Batterien besteht aus drei Elementen: Das S32K3-basierte HVBMSReferenzdesign von NXP trägt mit seiner hohen Präzision und Genauigkeit dazu bei, die Lebensdauer der Batterie sicher zu verlängern. Durch präzise Diagnose und Ermittlung des SOH- und SOC-Werts der Batterie wird das volle Potenzial des Akkus ausgeschöpft und werden somit die Reichweite und Lebensdauer maximiert. Das zweite Element sind die S32G-basierten Lösungen von NXP für die Fahrzeugvernetzung. Die NXP «GoldBox» bietet sichere HighPerformance-Rechenkapazität und Echtzeit-Netzwerkleistung mit sicherer Cloud-Konnektivität für datengesteuerte, cloudbasierte AutomotiveServices.

Ein digitaler Zwilling (oder auf Englisch: digital twin) ist ein virtuelles Modell eines realen Objekts oder Prozesses. Vereinfacht gesagt, wird der digitale Zwilling mit (Echtzeit-)Sensordaten des realen Objekts «gefüttert». Künstliche Intelligenz und Softwareanalyse können dann zu Hilfe genommen werden, um Eigenschaften oder das Verhalten des realen Objekts zu beschreiben und auch zu beeinflussen. Zu den bekannten Einsatzgebieten digitaler Zwillinge gehören etwa die Entwicklung, wo sie virtuelle Tests und verkürzte Entwicklungszeiten ermöglichen, und die Produktion – Stichwort «Industrie 4.0». NXP Semiconductors hat nun eine Lösung entwickelt, um sein Hochspannungs-Batteriemanagementsystem (HVBMS) über sein S32G-Gold-Box-Referenzdesign für die Fahrzeugvernetzung mit der Cloud zu verbinden und so einen mittels künstlicher Intelligenz (KI)

gesteuerten digitalen Zwilling der Batterie bereitzustellen.

Batterielebensdauer verlängern

Dieser bietet die Möglichkeit, genauere Prognosen für den Alterungsbzw. Gesundheitszustand (State of Health – SOH) und den Ladezustand (State of Charge – SOC) der Batterie zu erstellen. So lassen sich Effizienz und Lebensdauer erhöhen und Kosten senken. Der digitale Zwilling der Batterie passt sich an die betriebsbedingten, laufenden Änderungen des Batteriezustands an, liefert durchgängig aktualisierte Daten an das Batteriemanagementsystem (BMS) und optimiert so kontinuierlich die Steuerungsentscheidungen.

Die Technologie kann von Automobilherstellern genutzt werden, um Fahrern Informationen wie Reichweiten- und Geschwindigkeitsempfehlungen anzubieten. Darüber hinaus kann die adaptive Batteriesteuerung die Leistung der Batterie verbessern

und ihre Lebensdauer verlängern. Eine weitere potenzielle Anwendung ist das Flottenmanagement für Elektrofahrzeuge, das Flottenbetreibern wertvolle Informationen über die Fahrzeugnutzung liefert – zum Beispiel über die Ladezeiten der Fahrzeuge und die vorausschauende Batteriediagnose. Ausserdem können Batteriewartungszentren die detaillierten Informationen nutzen, um Ausfallzeiten durch schnelle Diagnosen zu reduzieren, und Betreiber

Für das dritte Element arbeitet NXP mit Electra Vehicles, Inc. zusammen, einem führenden Anbieter für KI-basierte Onboard-Batteriesteuerungen, der seinen adaptiven digitalen EVEAi-Zwilling implementiert und die Gesamtlösung nahtlos mit der Cloud verbindet. Die EVE-Ai-Architektur von Electra verarbeitet die Daten, um Zyklen zu identifizieren und Leistungsmerkmale auf Batterie- und Fahrzeugebene zu extrahieren. Die Technologie der adaptiven Zellmodellierung wählt dann dynamisch das am besten geeignete Modell für ein bestimmtes Nutzungsprofil aus.

Mittels künstlicher Intelligenz gestützte digitale Zwillinge von Traktionsbatterien in der Cloud sollen künftig Reichweite, Effizienz, Sicherheit und Lebensdauer von Elektrofahrzeugen verbessern sowie neue Anwendungen – etwa im Flottenmanagement oder für Betreiber von Ladestationen – ermöglichen. Text: Stefan Gfeller | Bilder: NXP Semiconductors

NXP hat eine Lösung entwickelt, um sein Batteriemanagementsystem mit der Cloud zu verbinden und so einen digitalen Zwilling der Batterie bereitzustellen.

Sindri stellt die Ergebnisse des Fahrzeug-Scans eingängig auf einem Tablet dar.

Werkstatt

DIGITALES SERVICETOOL

Die Sindri-App digitalisiert die Fahrzeugannahme: Nach dem Fahrzeug-Scan über die OBD-II-Schnittstelle erscheint auf dem Tablet-Display eine übersichtliche Zustandsbeschreibung des Fahrzeugs, die gleich vor Ort mit dem Kunden eingesehen werden kann. Bilder: Continental

Continental bietet mit Sindri eine für mobile Endgeräte konzipierte App (die über 80 Prozent des europäischen Fahrzeugparks abdeckt) für eine kundenorientierte und komfortable Direktannahme. Wo bisher meist nur eine visuelle Prüfung mit Zettel und Stift erfolgte, digitalisiert Sindri den gesamten Annahmeprozess und schaut tief ins Innere des Autos. Dabei sind die Daten wesentlich schneller verfügbar als in herkömmlichen Verfahren, wodurch die App gleich parallel zur visuellen Inspektion eingesetzt werden kann und der Werkstattmitarbeiter zügig ein wesentlich umfangreicheres Bild vom Gesamtzustand des Autos erhält als zuvor.

Schneller Fahrzeug-Scan

Sindri erhält ihre Daten über ein Vehicle Communication Interface (VCI), das über die OBD-II-Schnittstelle auf die Steuergeräte zugreift. Nach dem

Anschluss des VCI wird die App gestartet, und nach wenigen Minuten erscheint auf dem Tablet-Display eine verständliche und übersichtliche Zustandsbeschreibung des Fahrzeugs. Sindri liest dazu die Steuergeräte aus und entschlüsselt nicht nur Fehlercodes, sondern visualisiert auch servicerelevante Informationen wie den Ölfüllstand, die Batteriespannung oder anstehende Services. Das hat den Vorteil, dass die Kunden alle Daten sofort einsehen können. So lassen sich anstehende Reparaturen im Gespräch erklären und noch vor Ort vereinbaren.

«Sindri macht Schluss mit dem recht oberflächlichen Aussencheck der Fahrzeughülle und des Motorraums. Mit einem schnellen und umfassenden Fahrzeug-Scan hebt es die Direktannahme für freie Werkstätten auf ein ganz neues Niveau. Damit steht einer Direktannahme auf Augenhöhe mit Vertragswerkstätten nichts mehr im Wege», sagt Dominik

Wrede, Leiter des Geschäftsbereichs Workshop Solutions bei Continental. Die Continental-Entwickler arbeiten zudem daran, Sindri mit Schnittstellen zu den Katalogen des Ersatzeilhandels und zu Dealer-Management-Systemen (DMS) auszustatten, was den Arbeitsfluss noch weiter vereinfachen wird: Die Erstellung von Kundenaufträgen sowie Ersatzteilbestellungen werden sich dann aus einer Hand erledigen lassen.

Fehler mit Checkliste reduzieren Über bereits integrierte Schnittstellen lassen sich aus den gesammelten Daten Checklisten auf dem Tablet erstellen, die später als PDF-Datei exportiert werden können. Das

unterstützt die Werkstatt dabei, Arbeiten fehlerfrei auszuführen und zu dokumentieren: Arbeitsschritte können einzeln abgehakt werden und werden nicht vergessen. Darüber hinaus nimmt Sindri dem Serviceteam in der Werkstatt fehleranfällige Arbeiten ab, indem etwa Informationen wie die Fahrzeugidentifikationsnummer oder der Kilometerstand automatisch ausgelesen werden. Der Report lässt sich darüber hinaus durch Fotos ergänzen – etwa von Vorschäden –, die mit dem Tablet aufgenommen werden können. So kann die Werkstatt identifizierten Reparaturbedarf auch nachträglich dem Kunden direkt aus der App per Mail oder Messenger zusenden. «Ein modernes Auto hat Dutzende Steuergeräte, die wichtige Daten zum Gesundheitszustand des Fahrzeugs liefern. Die immer komplexere Elektronik und die Transformation zur Elektromobilität bedeuten, dass eine digitalisierte Direktannahme und der Blick ins Innere des Autos immer wichtiger werden. Sindri macht das so einfach und schnell wie möglich für die Werkstätten», ergänzt Dominik Wrede.

Die Sindri-App ist für Android- und iOS-Tablets erhältlich und kann im Google Play Store bzw. Apple App Store heruntergeladen werden. Für die Nutzung fällt eine jährliche Lizenzgebühr an. Das VCI können Werkstätten direkt im Ersatzteilhandel kaufen. (sag/pd)

LESEN SIE IN DER AUSGABE 1+2/2023:

& Wir tschaft

&Technik

TITELTHEMA

Schmierstoffe/Öl

Moderne (Hybrid-)Triebwerke stellen hohe Anforderungen ans Motorenöl, und die Schmierstoffhersteller entwickeln entsprechende Hightechprodukte: A&W stellt die Neuheiten vor.

WIRTSCHAFT

Prognosen 2023

Marktprognosen, Fahrzeughandel, Händlernetze sowie Aftermarket: ein Ausblick auf das neue Jahr.

Zu den weiteren Themen der Januar- / Februar-Ausgabe zählen Berufsbekleidung, Sicherheit in der Werkstatt, Entsorgung / Recycling sowie Weiterbildung.

AUTO-EVENTS 2022/2023

FACHWISSEN

Klimaanlage und Kältemittel Klimaanlagen werden gerade in der Elektromobilität auch zum Heizen herangezogen, da E-Fahrzeuge kaum Abwärme erzeugen und Wärmepumpen einen besseren Wirkungsgrad aufweisen als die reine Elektroheizung. Mit dem sicheren und relativ «sauberen» Kältemittel Kohlendioxid bzw. R744 wurden besonders in Deutschland viele Versuche gefahren, und nun könnte dieses Kältemittel eine zweite Chance kriegen. Das erste «Fachwissen» des Jahres 2023 bietet einen Vergleich der Kältemittel und beschreibt den Kältekreislauf sowie den Wärmepumpenkreislauf.

Termin Veranstaltung Ort Internet 10.12.22 4x4 Meet Rothenburg acecafeluzern.ch 11.12.22 Santa Claus Family Day Rothenburg acecafeluzern.ch 17.12.22 X-Mas Töff Treffen Rothenburg acecafeluzern.ch 18.12.22 V8-Christmas-Meet Rothenburg acecafeluzern.ch 29.12.22 Oldtimer Galerie Gstaad Auktion Gstaad oldtimergalerie.ch 11.01.23 Winter RAID St. Moritz raid.ch 17.01.23 Tag der Garagisten Bern agvs-upsa.ch 01.02.23-05.02.23 Retromobile Paris (F) retromobile.com 03.02.23 Snowmobile Classique Flims snowmobile-flims.ch 23.02.23-26.02.23 Motofestival Bern motofestival.ch 23.02.23-26.02.23 Retro Classics Stuttgart (D) retro-classics.de 25.02.23 The Ice St. Moritz theicestmoritz.ch

SCHWERPUNKT

Lackieranlagen und Lacktrends 2023

In der ersten Ausgabe des neuen Jahres setzt AUTO&Carrosserie den Schwerpunkt auf Lackieranlagen und Lacktrends. Zum einen spüren wir die neusten Trends bei den Lacken auf. Einer davon ist, dass die Produkte laufend verbessert werden und noch schneller zu applizieren und vor allem zu trocknen sind. Zum anderen stellen wir die neusten Lackierkabinen, Multiarbeitsplätze sowie innovative Technologien bei der Lackaufbringung vor.

Die AUTO&Carrosserie-Ausgabe 1/2023 erscheint Mitte März.

TAG DER SCHWEIZER GARAGISTEN

Mit einem breiten Spektrum an interessanten Referaten und spannenden Diskussionen zu hochaktuellen Themen und der Zukunft des Autogewerbes wartet der «Tag der Schweizer Garagisten» im Kursaal Bern am 17. Januar 2023 ebenso auf wie mit einem unterhaltsamen Rahmenprogramm. Der Event steht diesmal unter dem Titel «Das Auto: Faszination mit Zukunft». Ausgewiesene Fachleute geben in

Referaten und Diskussionsrunden Antworten zu aktuellen Themen in den Bereichen Verkehr, Umwelt und Energie – und zur systemrelevanten Rolle des motorisierten Individualverkehrs sowie der Frage, wie Garagisten trotz allen aktuellen Herausforderungen auch in der Zukunft die richtigen Ansprechpartner für die Schweizer Automobilisten bleiben wie bisher.

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