Da sich die Automobilindustrie in Richtung Elektrifizierung wandelt, sind Simulationen und Tests von entscheidender Bedeutung, um die Zuverlässigkeit und Effizienz der neuen Technologien zu gewährleisten. Alan Soltis, Kund:innen Success Manager bei OPAL-RT TECHNOLOGIES, hat mehr als zwei Jahrzehnte an der Spitze dieser Entwicklung verbracht und eng mit Unternehmen zusammengearbeitet, um fortschrittliche Hardware(HIL) Simulationswerkzeuge in ihre Entwicklungs- und Validierungsprozesse zu integrieren.
Als Experte für Tests und Echtzeitsimulation in der Automobilindustrie hat Alan aus erster Hand erfahren, wie sich die Erwartungen der Branche verändert haben - von den Anfängen der HIL als experimentelles Werkzeug bis hin zu ihrer heutigen Rolle als wesentlicher Bestandteil moderner Antriebsstrang- und Tests. In diesem Interview erzählt er, wie sich die Tests entwickelt haben, wie sich die Elektrifizierung auf die Simulationsanforderungen auswirkt und vor welchen Herausforderungen die Branche steht, wenn sie sich auf das nächste Jahrzehnt der Innovation vorbereitet.
Können Sie uns etwas über Ihren Hintergrund und Ihre heutige Tätigkeit bei OPAL-RT erzählen?
Bevor ich 2003 zu OPAL-RT kam, arbeitete ich als HIL-Test Ingenieur:innen in der Branche , nachdem ich einen Master in Elektrotechnik erworben hatte. Ich begann im Jahr 2000 mit der HIL-Simulation, damals noch als Forschungsthema und mit industriellen Anwendungen, die auf frühe Anwender beschränkt waren.
Ich begann bei OPAL-RT als Field Applications Ingenieur:innen. Nach einigen Jahren wechselte ich in den Vertrieb und leitete schließlich den Geschäftsbereich Automotive, wo ich Kunden aus der Automobilindustrie bei der Integration ihrer Produkte half und sie von unserem Büro in Michigan aus unterstützte.
Heute bin ich ein Kund:innen Success Manager. Ich arbeite direkt mit den Kunden zusammen, um sicherzustellen, dass sie unsere Tools erfolgreich einsetzen, und stelle unseren internen Teams in den Bereichen F&E, Qualität und Vertrieb Erkenntnisse über Kund:innen zur Verfügung. Dies hilft uns, unsere Bemühungen auf die aktuellen und zukünftigen Bedürfnisse unserer Kund:innenabzustimmen.
Wie sah die HIL- und Tests aus, als Sie anfingen, und wie hat sie sich verändert?
In der Branche war man stark auf analoge Testsysteme und Prototypfahrzeuge angewiesen, um einzelne Komponenten und Steuerungen in ihrer Umgebung zu testen. Das Konzept der modellbasierten, digital gesteuerten Simulation war bahnbrechend. Aufgrund seiner Neuartigkeit mussten Testteams und HIL-Anbieter wie OPAL-RT gemeinsam eine Lernkurve durchlaufen, um optimale Verfahren zu etablieren.
Damals konzentrierten sich Tests vor allem auf die eingebetteten Steuergeräte der wichtigsten - und teuersten - Komponenten des Antriebsstrangs. Motoren wurden oft mit vereinfachten Anlagenmodellen modelliert, während einige Komponenten, wie z. B. Drosselklappen, eher physisch integriert als simuliert wurden.
Heute sind Tests zum Mainstream geworden und haben sich über F&E-Nischen hinaus ausgedehnt, um eine entscheidende Rolle bei der Fehlerfrüherkennung und der Sicherstellung der Produktionsbereitschaft zu spielen. Diese Entwicklung hat zu engeren Zeitplänen und höheren Standards geführt. Von Systemen wird heute erwartet, dass sie mit minimaler Einrichtung sofort funktionieren, was die Reife der Branche und die höheren Erwartungen im Vergleich zu vor 25 Jahren widerspiegelt.
Wann hat der Wechsel von der Verbrennung zur Elektrifizierung stattgefunden, und wie haben sich die Tests entwickelt?
Ich würde sagen, der signifikante Wandel begann um 2008. Ich erinnere mich an eine Podiumsdiskussion auf der SAE-Konferenz, an der leitende Ingenieur:innen führender OEMs und Start-ups teilnahmen, die sich auf Elektrofahrzeuge spezialisiert hatten. Es überrascht nicht, dass sie sehr unterschiedliche Ansichten über die Zukunft der Elektrifizierung hatten. Weder die optimistischsten noch die pessimistischsten Vorhersagen darüber, wo wir heute stehen würden, haben sich vollständig bewahrheitet.
Frühe Erfolge bei der Entwicklung von Batterien und Motoren zeigten die potenziellen Vorteile von E-Fahrzeugen und zerstreuten einige der größten Zweifel. Anfang der 2010er Jahre begannen die Automobilhersteller, ihre Ressourcen von Verbrennungsmotoren (ICE) auf die Elektrifizierung umzuverteilen. Heute liegt der Schwerpunkt auf der Motorensimulation und der Batterietechnologie, die nach wie vor der Engpass für die allgemeine Einführung ist.
Elektrifizierte Antriebsstränge haben auch neue Tests mit sich gebracht. Simulationsschleifen müssen beispielsweise um mehrere Größenordnungen beschleunigt werden - von Millisekunden auf Nanosekunden. Während beispielsweise Verbrennungsmotoren zur Validierung von Steuerungen im Millisekundenbereich simuliert werden können, erfordern die schnell schaltenden Technologien elektrischer Antriebsstränge und Peripheriegeräte wie Schnellladegeräte Simulationen im Submikrosekundenbereich.
Trotz Herausforderungen wie Einschränkungen in der Lieferkette, uneinheitliche staatliche Anreize und Umweltbedenken ist der Marktanteil von E-Fahrzeugen stetig gewachsen. Dieses Wachstum treibt unsere Investitionen in fortschrittliche Lösungen weiter an.
Tests sind zum Mainstream geworden und haben sich über F&E-Nischen hinaus entwickelt, um eine entscheidende Rolle bei der Fehlerfrüherkennung und der Sicherstellung der Produktionsbereitschaft zu spielen.
Alan Soltis
Kund:innen Success Manager bei OPAL-RT TECHNOLOGIES
Batterien scheinen das Herzstück der Elektrifizierung zu sein. Ist das immer noch die vorherrschende Meinung auf dem Markt?
Ganz genau. Die Entwicklung besserer Batterien und der Steuersysteme, die ihre Effizienz steuern, bleibt ein zentraler Bestandteil jeder Elektrifizierungsstrategie. Allerdings stellen erhebliche Engpässe - wie die Verfügbarkeit von Ressourcen und die Skalierung der Produktionskapazitäten - Herausforderungen dar, auf die die Automobilhersteller keinen Einfluss haben. Fragen wie "Woher bekommen wir Material X in großem Maßstab?" und "Wie rüsten wir Werk Y für die Massenproduktion von Elektrofahrzeugen um?" werden immer wichtiger.
Die Investitionen in die Elektrifizierung sind zwar nach wie vor hoch, aber der Vergleich zwischen einem Jahrhundert schrittweiser ICE-Entwicklung und etwa 15 Jahren ernsthafter Elektrifizierungsbemühungen verdeutlicht das Ausmaß der Herausforderung. Das kommende Jahrzehnt wird entscheidend sein, da die Branche weiter reift.
Es scheint, dass die Herausforderungen der Elektrifizierung oft nur schrittweise angegangen werden, wenn sie unvermeidlich sind. Ursprünglich lag der Schwerpunkt darauf, die Menschen davon zu überzeugen, E-Fahrzeuge zu nutzen. Jetzt scheint sich die Diskussion auf Themen wie die Netzbereitschaft zu verlagern. Stimmen sich die Hersteller von Elektrofahrzeugen überhaupt mit dem Stromnetz ab?
Die Bereitschaft des Netzes und die Einführung von E-Fahrzeugen sind eng miteinander verknüpft. Ohne intelligente Netzlösungen oder clevere Strategien zur Staffelung der Ladevorgänge könnte die schnelle Einführung von E-Fahrzeugen das System überfordern.
Der Fortschritt wird wahrscheinlich schrittweise erfolgen, ähnlich wie bei den jährlichen Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz bei ICE-Fahrzeugen. Die Einführung von E-Fahrzeugen und die Netzkapazitäten müssen im Gleichschritt voranschreiten.
Global gesehen erfordern Netzlösungen einen "All of the above"-Ansatz, der Kohle, Erdgas, Kernenergie und erneuerbare Energien umfasst. Die Lokalisierung spielt dabei eine wichtige Rolle - Solar- und Windenergie sind beispielsweise in einigen Regionen rentabler als in anderen.
Die Entwicklung besserer Batterien und von Steuerungssystemen für ihre Effizienz bleibt ein zentraler Bestandteil jeder Elektrifizierungsstrategie.
Alan Soltis
Kund:innen Success Manager bei OPAL-RT TECHNOLOGIES
Sehen Sie in den nächsten 10 Jahren weitere schrittweise Fortschritte oder erwarten Sie eine neue Funktion - einen bedeutenden Sprung - in diesem Bereich?
Ein revolutionärer Sprung in der Batterietechnologie zum Beispiel würde zweifellos die Landschaft verändern. Bislang waren Verbesserungen bei Batterien jedoch durch die Chemie begrenzt. Die meisten Fortschritte wurden eher durch beeindruckende Technik und eine bessere Nutzung bestehender Technologien als durch abrupte Durchbrüche erzielt.
Was die Prüfung und Validierung angeht, können wir uns nicht auf Revolutionen verlassen. Stattdessen konzentrieren wir uns darauf, das Potenzial aktueller Technologien zu maximieren und gleichzeitig schrittweise Effizienzgewinne zu erzielen. Software werden weiterhin von entscheidender Bedeutung sein, und unsere Simulationswerkzeuge müssen der Entwicklung immer einen Schritt voraus sein.
Ein Großteil des bisherigen Fortschritts wurde von der Regierung vorangetrieben. Glauben Sie, dass das so bleiben wird, oder ist die Branche bereit, sich selbst zu tragen?
Die Regierungen haben eine entscheidende Rolle bei der Finanzierung und Förderung des Wachstums der Branche gespielt. In Zukunft werden private Investitionen wahrscheinlich die Führung übernehmen, wenn die Branche reift. Systemische Herausforderungen - wie Infrastruktur und Normen - werden jedoch weiterhin eine öffentlich-private Zusammenarbeit erfordern.
Trotz dieser Herausforderungen nimmt die Verbreitung von E-Fahrzeugen weiter zu. Der Schwerpunkt liegt nun nicht mehr nur auf der Förderung von E-Fahrzeugen, sondern darauf, sie rentabel und nachhaltig zu machen. Wenn die Branche eine bessere Erfolgsbilanz vorweisen kann, wird dies zu weiteren Verbesserungen in dieser noch relativ jungen Branche führen.
