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Mehr Effizienz, weniger Kraftstoffverbrauch – dank digitaler Lösung von Voith

Fallstudie OnEfficiency.SmartAccelerate: Effizienter und sparsamer dank digitaler Lösung von Voith

Kürzlich hat Voith OnEfficiency.SmartAccelerate als Teil der OnEfficency-Mobilitätslösungen präsentiert. Das Tochterunternehmen von Voith in Brasilien ist maßgeblich an der Entwicklung der neuen Software, die Stadtbusse intelligenter machen soll, beteiligt. Darüber hinaus bietet sie Möglichkeiten zur Betriebsoptimierung – und zwar ohne die Notwendigkeit spezieller Fahrertrainings.

Das Busunternehmen Gato Preto prägt den öffentlichen Nahverkehr in São Paulo seit über 80 Jahren und gehört zu den ersten Kunden, die dieses Software-Strategiekonzept testen. Das Unternehmen sieht seine Kernaufgabe darin, sowohl die Prozesse als auch die Aus- und Weiterbildung der Mitarbeiter kontinuierlich zu verbessern. Auch Nachhaltigkeit und Umweltschutz spielen eine große Rolle – ein Ziel ist es, den Ausstoß umweltschädlicher Emissionen zu verringern. Die Flotte von Gato Preto besteht aus Fahrzeugen von Herstellern wie Mercedes-Benz, Volkswagen, Scania und Volvo, die alle auszurüsten, zu warten und zu reparieren sind. Das Unternehmen beauftragte Voith damit, die vorhandenen DIWA.5-Getriebe mit OnEfficiency.SmartAccelerate aufzurüsten. So sollten Kraftstoffverbrauch verringert und Betriebseffizienz gesteigert werden.

Die Summe all dieser Vorteile hat uns überzeugt, das DIWA-Automatikgetriebe mit OnEfficiency.SmartAccelerate zu testen.
Fernando Gatti Moroni de Padua Lima, Direktor von Viação Gato Preto

Sanfte Beschleunigung führt zu höherer Energieeffizienz

OnEfficiency.SmartAccelerate steuert die Beschleunigung des Fahrzeugs. Die Antriebsleistung hängt nicht mehr allein vom Fahrer ab, sondern wird abhängig von der Fahrdynamik auch vom Getriebesteuergerät mitbestimmt. So kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Durch das Software-Upgrade wird der Antriebsstrang wesentlich mehr geschont. Das trägt dazu bei, die Wartungskosten für die Busse zu senken. Darüber hinaus werden die CO2-Emissionen durch höhere Energieeffizienz minimiert. Die sanftere Beschleunigung sorgt dafür, dass seltener hart abgebremst werden muss. Infolgedessen verringert sich die Zahl der Unfälle im Stadtverkehr. Letzten Endes profitieren Fußgänger und andere Autofahrer davon, wenn Busse sanft dahingleiten und ihre Fahrmanöver besser einzuschätzen sind.

„Die Summe all dieser Vorteile hat uns überzeugt, das DIWA-Automatikgetriebe mit OnEfficiency.SmartAccelerate zu testen“, sagt Fernando Gatti Moroni de Padua Lima, Direktor von Viação Gato Preto. „Eine unserer Kernkompetenzen besteht darin, an der kontinuierlichen Verbesserung unserer Prozesse zu arbeiten. Das soll die Flotteneffizienz steigern und zu weiteren positiven Effekten führen, zum Beispiel bei Kraftstoffverbrauch und Umweltbelastung. Unsere ersten Erfahrungen bestätigen, was Voith versprochen hat.“

Die Busse von Gato Preto sind jetzt mit DIWA-Automatikgetriebe und der Software OnEfficiency.SmartAccelerate ausgestattet.

Digitale Lösungen mit 25 Jahren Erfahrung

Voith liefert das neue Softwarekonzept in Kombination mit der DIWA-Automatikgetriebesteuerung. „Als Grundlage für die Entwicklung von OnEfficiency.SmartAccelerate dienten die Betriebseigenschaften von Stadtbussen in Lateinamerika“, erklärt Rogério Pires, Head of Turbo Mobility Division in Brasilien. „Seit 25 Jahre zeichnen wir in dieser Region bereits Betriebsdaten auf. Dies ermöglichte uns die Entwicklung einer Software-Strategie, die den Weg dafür ebnet, einen effizienteren Fahrzeugbetrieb autonom sicherzustellen.“

Neben den Daten, die aus Erfahrungen von mehr als zwei Jahrzehnten Zusammenarbeit mit Fahrzeugherstellern und Busunternehmen resultieren, entstammt eine große Datenmenge dem Betrieb von Bussen, für die Voith das optimale Beschleunigungsverhalten in Simulationen getestet hat. Die wichtigsten Eingangsparameter sind Fahrzeuggeschwindigkeit, Topographie und Fahrzeugbeschleunigung. Darüber hinaus gibt es Hilfsparameter wie Fahrzeuggewicht, Reifengröße, Übersetzungsverhältnis, Gaspedalstellung und zusätzliche Motorparameter. Dazu verglichen die Voith-Ingenieure diese Simulationswerte mit den realen Fahrtdaten von den Bussen, die täglich in São Paulo und anderen südamerikanischen Städten unterwegs sind. Die Getriebesoftware fußt also auf aussagekräftigen Daten, wodurch Voith eine optimale Strategie für den Antriebsstrang implementieren kann.

Aufgrund unseres Fachwissens in den Bereichen Antriebstechnik und öffentlicher Nahverkehr wissen wir, welche maximale Leistung in welcher Fahrsituation benötigt wird. Das führt zu einer deutlichen Effizienzsteigerung.
Rogério Pires, Head of Turbo Mobility Division in Brasilien

So funktioniert OnEfficiency.SmartAccelerate

Aktuell übliche Konfigurationen geben dem Fahrer die volle Kontrolle über die maximale Leistung des Busses. OnEfficiency.SmartAccelerate hingegen begrenzt abhängig von den realen Umgebungsparametern dynamisch das maximal zulässige Motordrehmoment. Kontinuierliche Überwachung der tatsächlichen Fahrleistung ermöglicht eine dynamische Anpassung des Antriebsstrangs und somit optimierte Konfigurationen für jeden bestimmten Betriebszustand, wobei gleichzeitig defiziente Fahrweisen oder übermäßige Beschleunigungen des Fahrzeugs ausgeglichen werden. Ein stufenloses Getriebe (CVT) und ein konventionelles Getriebe sind miteinander kombiniert. Das verringert die Schaltfrequenz und erhöht Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit.

Das System überwacht Fahrerbefehle und dynamisches Verhalten des Fahrzeugs. Hierzu verknüpft es die von Sensoren im Automatikgetriebe von Voith erfassten Signale mit Daten aus dem CAN-Netzwerk. Damit die vorgegebene Fahrzeugbeschleunigung nicht überschritten wird, begrenzt OnEfficiency.SmartAccelerate das über CAN übertragene Motordrehmoment. Hierzu wird durch das Software-Update für jedes DIWA-Schaltprogramm ein eigenes Datenfeld angelegt, das die Beschleunigungsgrenze in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit definiert.

Die logischen Funktionen und die Rechenleistung des Getriebesteuermoduls befähigen OnEfficiency.SmartAccelerate, den Antriebsstrang optimal zu steuern, und sorgen somit für ein effizienteres, sichereres und komfortableres Fahren. „Aufgrund unseres Fachwissens in den Bereichen Antriebstechnik und öffentlicher Nahverkehr wissen wir, welche maximale Leistung in welcher Fahrsituation benötigt wird. Das führt zu einer deutlichen Effizienzsteigerung“, stellt Pires fest.

Erste Modellversuche und Implementierungen bei Kunden verliefen positiv. Durch den Einsatz des DIWA-Automatikgetriebes mit OnEfficiency.SmartAccelerate konnte der Kraftstoffverbrauch um durchschnittlich drei bis vier Prozent gesenkt werden. Dadurch wird auch der Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid sowie von Materialpartikeln aus Motor und Bremse verringert.

Das System ist dynamisch und funktioniert unabhängig von Last und Topographie unter allen Bedingungen. In jedem Betriebspunkt werden so die optimalen Einstellungen gewählt. Selbst wenn Fahrfehler begangen werden, lässt sich ein optimaler Fahrer simulieren, indem das Fahrerverhalten dynamisch überwacht und zur optimalen Abstimmung des Antriebsstrangs automatisch an jeden denkbaren Betriebszustand angepasst wird.

OnEfficiency.SmartAccelerate senkt den Bedarf an Fahrertraining, da das System immer dann eingreift, wenn ein Beschleunigungszustand vom voreingestellten Optimum abweicht. Voith-Kunden bestätigen das:

„Derzeit testen wir OnEfficiency.SmartAccelerate bei einem Teil unserer Flotte unter realistischen Bedingungen und werden wohl allein durch das Software-Update erhebliche Einsparungen erzielen“, meint Fernando Gatti Moroni de Padua Lima. „Einer der entscheidenden Erfolgsfaktoren liegt jedoch in dem Ansatz, eine Optimierung des Fahrverhaltens einzuführen, ohne die Fahrer selbst einzuschränken. Das erspart uns zeitaufwendige Aus- und Weiterbildungen, die aus betriebswirtschaftlicher Sicht kaum sinnvoll wären.“

Ein Upgrade durch Software ist ein echter Paradigmenwechsel.
Rogério Pires, Head of Turbo Mobility Division in Brasilien

Den öffentlichen Verkehr per Upgrade verbessern – mit intelligenter Technik von Voith

„Ein Upgrade durch Software ist ein echter Paradigmenwechsel“, findet Rogério Pires. „Verbesserungen der Leistungsfähigkeit und des Kraftstoffverbrauchs von Bussen lassen sich nicht nur durch leistungsfähige Hardware erzielen, sondern auch durch intelligente Software. Sie erlaubt einen wesentlich effizienteren Betrieb und bietet Raum für weitere Verbesserungen auf Basis der vorhandenen Hardware.“

Mit OnEfficiency.SmartAccelerate bietet Voith eine softwarebasierte Effizienzsteigerung. Hier zeigt sich deutlich, welche Chancen die Digitalisierung bereithält: Den Mehrwert eines Produkts bestimmt zunehmend die im Produkt integrierte künstliche Intelligenz. Darüber hinaus erweist sich eine Softwarelösung als überaus flexibel. OnEfficiency.SmartAccelerate lässt sich bei vielen Fahrzeugen nachrüsten, die mit DIWA-Getrieben von Voith und Motoren ab Euro 5 ausgeliefert wurden.

Dieses Konzept bringt den Kunden langfristig noch einen weiteren relevanten Vorteil: Voith gewinnt neue Flexibilität, indem DIWA-Automatikgetriebe mit neuen, datenbasierten Funktionen ausgestattet werden. So lassen sich Szenarien aus dem industriellen Internet der Dinge oder auch Anwendungen künstlicher Intelligenz verwirklichen.

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