Mercedes-Benz hat im Sommer ein neues Antriebsintegrationszentrum (AIZ) im Mercedes-Technologie Center in Sindelfingen in betrieb genommen. Die dortigen hochmodernen Prüfstände dienen der Feinabstimmung von Antriebstrangkomponenten, denn schließlich ist der Antrieb das das Herz des Autos. Er bestimmt die Dynamik und die Effizienz des jeweiligen Modells. Die Fahrzeuge werden auf den Prüfanlagen hinsichtlich Komfort und Agilität beispielsweise für Situationen wie Lastwechsel, Kick-Down oder Motorzustart bei Hybridfahrzeugen abgestimmt. Auch die Abstimmung der DYNAMIC SELECT Fahrprogramme, die es mittlerweile in vielen Mercedes-Benz Modellen gibt, wird im AIZ absolviert.

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Primäre Aufgabe des Elektronischen Motormanagements ist die Koordination aller Signale, um einen möglichst wirtschaftlichen, gleichzeitig aber auch dynamischen, komfortablen und störungsfreien Motorbetrieb zu gewährleisten – und das bei möglichst geringen Emissionen. Als Applikation bezeichnet man die Anpassung eines Basismotors an die besonderen Merkmale des betrachteten Fahrzeugmodells und an die oft sehr unterschiedlichen Anforderungen unterschiedlicher Märkte.

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Im Steuergerät werden die eingehenden Sensor- und Bedienerinformationen verarbeitet und Steuersignale für die einzelnen Baugruppen ermittelt – und im Regelkreis berücksichtigt. Gesteuert werden je nach Motortyp beispielsweise Zündzeitpunkt, Einspritzmenge, Einspritzzeit, Abgasrückführung, Drosselklappenstellung, Schaltsaugrohr-Stellung, variable Turbinengeometrie (bei Abgasturbolader) und Nockenwellenverstellung. Hinzu kommt die passende Steuerung des Getriebes und des Allradantriebs sowie von Fahrassistenzsystemen, z. B. ESP.

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Zusätzlich zu dieser Systemvielfalt steigt die Anzahl der Varianten durch die Entwicklung alternativer Antriebe. Daher nimmt der Bedarf an Erprobung auf Prüfständen zu – die Absicherung aller Varianten auf der Straße in allen klimatischen Umgebungen wäre eine zeitliche Herausforderung. Um den Einfluss einer jeden Größe genau erfassen zu können, sind reproduzierbare Prüfbedingungen wichtig. Diese bietet das AIZ.

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Bremsenergie wird zu 98 Prozent ins Netz zurückgespeist
Zehn Fahrzeugprüfstände befinden sich in dem neuen Gebäude im Sindelfinger Mercedes-Benz Technology Center (MTC), um Fahrzeuge und Antriebe aufeinander abzustimmen. Für den Neubau wurden 16.800 m3 Beton verwendet – ein Volumen, das dem Fassungsvermögen von fünf Olympiaschwimmbecken entspricht. Hinzu kamen 2.500 Tonnen Betonstahl. Bei der Konzeption des AIZ wurde auf konsequente Energierückgewinnung großen Wert gelegt: 98 Prozent der elektrischen Bremsenergie der Prüfstände wird ins Stromnetz zurückgespeist und zwei Drittel des Jahres erfolgt die Klimatisierung der Prüfstände energieneutral, es wird also keine Energie aus dem gemeinsamen Netz verbraucht. Im Dauerbetrieb aller zehn Prüfstände ließen sich damit rund 7.500 Haushalte mit Strom versorgen.

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Spezielle Radnaben mit Durchtrieb zu Hochleistungs-Asynchronmaschine
Unter den hochmodernen Prüfständen sticht der Fahrzeug-Antriebsstrangprüfstand als technologisch besonders anspruchsvoll hervor: Das Fahrzeug fährt nicht wie üblich auf einer Rolle, sondern ist an jedem Rad mit Hilfe spezieller Radnaben über eine präzise Drehmomentmesstechnik direkt mit einer Hochleistungs-Asynchronmaschine verbunden. Diese simuliert die Fahrwiderstände und kann straßennahe Bedingungen – auch im Grenzbereich – darstellen. Jede E-Maschine hat eine Leistung von 270 kW und bis zu 4.000 Nm Drehmoment pro Rad. Für eine entsprechende Kühlung der Fahrzeugkomponenten sorgt ein Fahrtwindgebläse, aus dem die Luft mit bis zu 180 km/h strömt. Damit sind hochdynamische Fahrmanöver möglich, mit denen das Gesamtfahrzeug auch für Extremsituationen bestmöglich parametriert werden kann.

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Klimahöhenkammer simuliert Fahrt in 5.000 Meter Höhe
Eine weitere Besonderheit des AIZ ist ein Rollenprüfstand mit besonders leistungsfähiger Klimahöhenkammer, in der der Antrieb in einem kompletten Fahrzeug getestet werden kann. Hier werden die besonderen klimatischen Bedingungen simuliert, denen ein Motor bei einer Gebirgsfahrt ausgesetzt ist: In der Höhe enthält Luft weniger Sauerstoff, und so kann entsprechend weniger Kraftstoff verbrannt werden. Ferner lassen sich auf dem Prüfstand Temperaturen bis zu -30°C darstellen.

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Zur Simulation der Höhe wird in dieser Kammer die Luft per Unterdruck herausgepumpt. 250 Höhenmeter sind pro Minute möglich, maximal lässt sich eine Höhe von 5.000 Metern nachbilden. Bei diesem extremen Unterdruck lasten rund 50 Tonnen auf dem drei mal drei Meter großen Tor zur Fahrgasse, über die die Fahrzeuge auf die Prüfstände gebracht werden. Daher sind die Parallelen zu einem Tresor unübersehbar: Das Tor ist aus massivem Stahl und 25 Zentimeter dick.

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Automatisierter Testbetrieb rund um die Uhr
Zwei weitere Rollenprüfstände befinden sich in Klimakammern. Dort lassen sich Temperaturen zwischen -30°C und +42°C darstellen. Hier gilt wie für die Höhenkammer, dass Testfahrern eine Arbeit auf den Prüfständen nicht zuzumuten wäre. Daher ist der Automatisierungsgrad der Prüfstände hoch: Die Fahrzeuge werden elektronisch angesteuert, beschleunigen und verzögern wie von Geisterhand oder wechseln die Gangstufen des Getriebes.

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Da die Ingenieure und Techniker nicht mehr im Auto, sondern außen am Bedienplatz sitzen, können sie zudem Messungen mit neu entwickelten Tools parallel auswerten. Außerdem ermöglicht moderne Automatisierungstechnik mit automatischer Testablaufsteuerung und -überwachung einen unbemannten Betrieb des AIZ rund um die Uhr. Eine Voraussetzung dafür ist auch die automatische Betankungsanlage.

Quelle: Daimler AG