Alternative Antriebe wie Hybridantriebe oder Brennstoffzellenantriebe sind komplexe Systeme, bestehend aus verschiedenen Leistungs- und Energiequellen, die zur Erreichung der gewünschten Fahrleistung und Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs verstanden und optimiert werden müssen. Neben Fahrleistungen und Kraftstoffverbrauch sind hierbei auch Lebensdauervorgaben einzelner Subsysteme zu beachten. Zudem sind die neuen Technologien wie Batterie- oder Brennstoffzellensysteme noch teuer und müssen in der Anfangsphase mit sorgfältig ausgewählten Tests untersucht und verstanden werden. Die virtuelle Beschreibung dieser neuen Antriebstechnologien ist daher ein notwendiger Teil einer effizienten Entwicklungsmethode. Im Rahmen dieses Beitrages wird die Entwicklungsmethode beschrieben, die im GM Alternative Propulsion Center zur Entwicklung von Brennstoffzellenantrieben angewendet wird. Diese Entwicklungsmethode erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen den Bereichen System Engineering, Systemsimulation, Steuerungsentwicklung und -test, sowie Gesamtsystemvalidierung. Die Systementwicklung wird von der Konzeptphase an durch die Systemsimulation und die Steuerungs-Vorentwicklung begleitet, so dass jeder Zeit verschiedene Systemkonfigurationen, verschiedene Komponenten oder unterschiedliche Betriebsstrategien untersucht und analysiert werden können. Sehr früh im Entwicklungsprozess können daher Simulationsergebnisse für detaillierte Komponentenspezifikationen verwendet werden. Mit steigender Stabilität der Systemkonfiguration entsteht so ein geschlossenes Simulationsmodell für das gesamte Antriebssystem und damit ein virtueller Systemteststand. Dieses Model-in-the-Loop des Gesamtsystems ist für die Weiterentwicklung der Regelungssoftware eine wichtige Testumgebung. In den dann nachfolgenden Entwicklungsschritten werden zunehmend virtuelle Komponenten des Antriebssystems durch reale Komponenten ersetzt und in dem Teststand untersucht. Mit dieser Entwicklungsmethode wird ein sehr flexibler und effizienter Entwicklungsprozess mit reduziertem Materialeinsatz realisiert, womit Entwicklungszeit und -kosten deutlich minimiert werden.

Alternative propulsion systems for vehicles like hybrid or fuel cell electric vehicles are complex systems using in an optimized way multiple power and energy sources during operation for improving fuel economy. In addition, driving performance and durability requirements need to be considered by developing hybrid power management strategies. Battery systems as well as fuel cell systems as part of propulsion systems are new and expensive technologies, which require thoroughly selected tests to improve experience and understanding. Therefore, the virtual description of this new propulsion technology is a necessary part of an efficient development method. Within this article a development method is described, which is applied within General Motors Alternative Propulsion Center for development of fuel cell propulsion systems. This development method requires a closely linked cooperation between System Engineering, Simulation, Controls, and Test & Validation over the complete development process, from early concept phase with controls predevelopment and front loading requirements development until Hardware-in-the-Loop test benches and performance verification tests. Applying this approach operation strategies and corresponding controls algorithms can be developed and tested very time efficient. With increasing stability of system configuration and definition a closed loop simulation model for the complete propulsion system is build up. This Model-in-the-Loop application is an important test environment for the controls software. With the increasing availability of hardware the representing virtual parts of the propulsion system can be replaced within the system test bench. This development method offers the potential to reduce significantly hardware test and development cost and is increasing flexibility and efficiency of the development process.