Die Arbeit an Fahrzeugkomponenten ist oft zeitintensiv und teuer. Forscher der Technischen Universität Graz haben jedoch eine Methode entwickelt, die den Entwicklungszeitraum für den Antriebsstrang von batterieelektrischen Fahrzeugen erheblich verkürzt. Unter der Leitung von Martin Hofstetter am Institut für Fahrzeugtechnik wird eine Kombination aus Simulationsmodellen und evolutionären Optimierungsalgorithmen verwendet, um die Entwicklungsdauer um mehrere Monate zu reduzieren. Dieses KI-gestützte System optimiert automatisch sämtliche Komponenten des Antriebsstrangs – von der Leistungselektronik über die elektrische Maschine bis zum Getriebe – und berücksichtigt dabei wesentliche Faktoren wie Produktionskosten, Effizienz und Platzbedarf im Fahrzeug. Die Softwarelösung OPED (Optimierung elektrischer Antriebe) ist das Resultat von fast einem Jahrzehnt intensiver Forschung und wird bereits erfolgreich von einem führenden Automobilzulieferer in Österreich eingesetzt.
Der Optimierungsprozess beginnt mit der Erfassung technischer Anforderungen, darunter Antriebsleistung, Lebensdauer, Höchstgeschwindigkeit und der verfügbare Raum im Fahrzeug. Hofstetter erläutert, dass die Vielfalt der Komponenten und deren individuelle Gestaltung es schwierig macht, optimale Entscheidungen zu treffen, da Änderungen an einem Element weitreichende Auswirkungen auf andere Komponenten haben können. Außerdem ist jeder Hersteller mit unterschiedlichen Prioritäten wie Kosteneffizienz, Gewicht und Energieverbrauch konfrontiert, was die Komplexität weiter erhöht.
Dank der OPED-Software wird dieser Prozess wesentlich vereinfacht. Sie ermöglicht es, rund 50 Designparameter gleichzeitig zu analysieren, während sie die simulierten Antriebsstränge mit den spezifischen Herstellerprioritäten abgleicht. Ungünstige Varianten werden verworfen, während vielversprechende Entwürfe weiter optimiert werden. Nach Tausenden von Berechnungen liefert OPED Lösungen, die optimal an die Anforderungen der Hersteller angepasst sind. Ingenieure können in einem Bruchteil der Zeit, die zuvor nötig war, präzise Alternativen erarbeiten – von mehreren Monaten auf etwa einen Tag.
Darüber hinaus kann das OPED-System erweitert werden, um auch CO₂-Emissionen bei der Herstellung und Nutzung von Antriebssträngen zu berücksichtigen, wodurch Nachhaltigkeit schon in der frühen Phase der Entwicklung Einzug hält. Eine neueste Innovation erweitert OPED für die Optimierung elektrischer Antriebe innerhalb ganzer Fahrzeugplattformen, um einheitliche Bauteile für unterschiedliche Modelle zu finden und so Entwicklungs- sowie Produktionskosten zu senken.
Hofstetter betont die Vielseitigkeit des OPED-Ansatzes für verschiedene Produktentwicklungen und die Bereitschaft, diese Technologie an neue Industriepartner anzupassen. Für ihre bemerkenswerten Leistungen wurden Hofstetter und sein Kollege Dominik Lechleitner mit mehreren Preisen ausgezeichnet, darunter dem VDI-Preis 2024.
Bildquelle: Sophie Ortmeier