Im Maschinenbau und in der Automobilindustrie ist es Stand der Technik, dass durch den Einsatz von Hardware-in-the-Loop-Prüfständen (HiL) zukünftige Produkte in immer kürzerer Zeit und mit immer geringeren Kosten entwickelt werden können. Diese Veränderung der Entwicklungsprozesse benötigt echtzeitfähige Modelle der Gesamtsysteme. Für Simulationen in Echtzeit können Mehrkörpermodelle eingesetzt werden. Die Herausforderung hierbei liegt in der Findung physikalischer Beschreibungen, welche schnell rechnen und eine hohe Ergebnisgüte besitzen. Die anspruchsvollste Aufgabe stellt die realitätsnahe Abbildung nichtlinearer und hochdynamischer Vorgänge dar.
Ein solch hochdynamischer Vorgang ist das Schalten in einem PKW. Der Gangwechsel erfolgt binnen 0,2 bis 0,8 Sekunden und beinhaltet das Gangauslegen, das Angleichen der Drehzahl und das Durchschalten. Hierbei laufen zahlreiche Kontakt- und Reibungsvorgänge zwischen Bauteilen komplexer Geometrien ab und es findet ein Systemwechsel statt.
Gegenwärtig werden im Rahmen von HiL-Simulationen in Echtzeit meist Kennfeldmodelle zur Abbildung des Schaltvorganges herangezogen. Basis der Parameterermittlung können beispielsweise Versuche oder Berechnungen, die der Anforderung der Echtzeitfähigkeit allerdings bei weitem nicht genügen, sein.
Das Forschungsprojekt hat das Ziel ein echtzeitfähiges und dennoch vollphysikalisches Synchronisierungsmodell zu erstellen. Hierzu wurden unter anderem effiziente Mehrkörpermodellbeschreibungen entwickelt, spezielle Algorithmen zur Penetrationssuche erarbeitet, schnelle Modelle der Vorsynchronisierung entwickelt und auf die speziellen Gegebenheiten bei der Numerischen Integration angepasst.
So gelingt eine reale Abbildung des Schaltvorganges in sehr kurzer Rechenzeit.
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