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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Simulieren zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs mittels einer elektronischen Recheneinrichtung.
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Im Rahmen der Entwicklung von modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere von modernen Kraftwagen, ist es üblich, nicht nur Prototypen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise nicht nur Prototypen von Komponenten des Kraftfahrzeugs aufzubauen und diese Prototypen zu testen, sondern üblicherweise werden alternativ oder zusätzlich Simulationen durchgeführt, in deren Rahmen das jeweilige Kraftfahrzeug beziehungsweise die jeweiligen Komponenten des Kraftfahrzeugs mittels wenigstens einer elektronischen Recheneinrichtung, das heißt mittels eines Computers, simuliert werden. Dadurch kann die Anzahl an herzustellenden Prototypen gering gehalten werden oder die Herstellung von solchen kostenintensiven Prototypen kann entfallen, sodass sich insgesamt eine besonders zeit- und kostengünstige Entwicklung des jeweiligen Kraftfahrzeugs realisieren lässt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Simulation sehr zeitaufwendig sein kann. Insbesondere Maßnahmen, welche zur Vorbereitung einer solchen Simulation getroffen werden müssen, können sehr zeit- und somit kostenaufwendig sein. Eine besonders kostenintensive Maßnahme, welche zur Realisierung einer solchen Simulation getroffen werden muss, ist das Erstellen eines entsprechenden Simulationsmodells.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem sich eine Simulation zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs besonders zeit- und kostengünstig durchführen lässt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Simulieren zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, mittels einer elektronischen Recheneinrichtung umfasst einen ersten Schritt, bei welchem wenigstens ein erstes Modul zum Simulieren zumindest einer ersten Komponente des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner einen zweiten Schritt, bei welchem wenigstens ein zweites Modul zum Simulieren zumindest einer zweiten Komponente des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird, wobei die Module über jeweilige erste Konnektoren verknüpfbar sind, um während der Simulation miteinander zu interagieren. Bei einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ersten Konnektoren, insbesondere mittels einer Recheneinrichtung, automatisch verknüpft. Die Recheneinrichtung, mittels welcher die ersten Konnektoren automatisch verknüpft werden, kann die Recheneinrichtung, mittels welcher die Simulation durchgeführt wird, oder aber eine von der Recheneinrichtung, mittels welcher die Simulation durchgeführt wird, unterschiedliche Recheneinrichtung sein. Durch das automatische Verknüpfen der ersten Konnektoren wird beispielsweise ein System geschaffen, welches durch das automatische Verknüpfen der ersten Konnektoren in einen simulationsfähigen Zustand gebracht wird. Das System ist ein Simulationssystem oder Simulationsmodell, mittels welchem grundsätzlich eine Simulation einer durch das System abgebildeten Komponente durchgeführt werden könnte. Somit wird durch das automatische Verknüpfen der Konnektoren ein simulationsfähiger Zustand des Systems geschaffen.
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Insbesondere ist es denkbar, dass mehr als zwei Module, insbesondere beliebig viele Module zum Simulieren von jeweiligen Komponenten bereitgestellt werden können, welche über jeweilige Konnektoren verknüpfbar sind und beispielsweise automatisch verknüpft werden, um während der Simulation über die Konnektoren zu interagieren. Dabei bilden die mehreren Module beispielsweise ein System, wobei die Position des jeweiligen Moduls in dem System vorgebbar ist. Ein Nutzer gibt die jeweilige Position beispielsweise durch wenigstens eine Eingabe vor, welche von der elektronischen Recheneinrichtung empfangen wird. In Abhängigkeit von der Eingabe wird dann das jeweilige Modul an der jeweiligen, durch die Eingabe charakterisierten Position in das System integriert, wobei die jeweiligen Konnektoren automatisch verknüpft werden. Dadurch kann das System besonders einfach und schnell aufgebaut und insbesondere in einen simulationsfähigen Zustand gebracht werden.
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Bei dem ersten Schritt kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Module in einem über die ersten Konnektoren verknüpften Zustand bereitgestellt werden, wodurch die Module eine vordefinierte Wirkkette bilden.
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Bei einem vierten Schritt wird beispielsweise wenigstens ein drittes Modul zum Simulieren zumindest einer dritten Komponente des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Insbesondere können beliebig viele weitere Module zum Simulieren von jeweiligen Komponenten des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Dabei weist das dritte Modul beziehungsweise das jeweilige weitere Modul zweite Konnektoren auf, mittels welchen das dritte Modul mit den Modulen der Wirkkette, das heißt mit dem ersten Modul und dem zweiten Modul verknüpfbar ist, um während der Simulation mit den Modulen der Wirkkette zu interagieren.
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Bei einem fünften Schritt wird, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, mittels welcher beispielsweise die Konnektoren automatisch verknüpft werden, wenigstens eine durch eine Person bewirkte Eingabe empfangen, welche eine Position, an welcher das dritte Modul entlang der Wirkkette zu positionieren ist, charakterisiert. Bei einem sechsten Schritt wird das dritte Modul, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, automatisch in der Wirkkette an der durch die empfangene Eingabe charakterisierten Position positioniert. Bei dem dritten Schritt werden dann, insbesondere mittels der Recheneinrichtung, die zweiten Konnektoren mit den ersten Konnektoren automatisch verknüpft. Insbesondere können die Module über die Konnektoren Signale untereinander austauschen, um dadurch die Komponenten beziehungsweise zumindest den Teil des Kraftfahrzeugs simulieren zu können. Mit anderen Worten gibt die Eingabe beziehungsweise die Position an, an welcher Stelle der Wirkkette das dritte Modul in die Wirkkette zu integrieren beziehungsweise mit der Wirkkette, insbesondere signaltechnisch, zu verknüpfen ist.
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Durch das automatische Verknüpfen der jeweiligen Konnektoren werden beispielsweise die Module, insbesondere signaltechnisch, miteinander verbunden, sodass die Module während der Simulation miteinander interagieren können. Bei einem weiteren Schritt wird beispielsweise die Simulation mittels der elektronischen Recheneinheit durchgeführt, wobei die Module über die verknüpften Konnektoren miteinander interagieren. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich eine Konfigurationslogik für eine physikalische Systemsimulation schaffen, sodass zumindest ein Teil eines Kraftfahrzeugs besonders zeit- und kostengünstig simuliert werden kann. Der zu simulierende Teil des Kraftfahrzeugs wird auch als System bezeichnet, sodass die Simulation auch als Systemsimulation bezeichnet wird.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zu Grunde, dass herkömmlicherweise bei einem Aufbau einer modularen Systemsimulation die einzelnen Module des Systems aufwendig miteinander über Signale beziehungsweise über ihre Konnektoren verknüpft werden müssen. Bei der Abbildung eines physikalischen Fahrzeugs gibt es optionale Module wie zum Beispiel einen elektrischen Motor in einer hybriden Triebstrangkette umfassend einen Motor, den elektrischen Motor, ein Getriebe und eine Achse. Bei einer solchen Triebstrangkette erfordern optionale Module einen Mehraufwand für die Verknüpfung der Module oder die Erstellung von Modulvarianten. Ein solcher Mehraufwand kann durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere für eine Standardsimulation, vermieden werden und wird für restliche Simulationen auf ein Minimum reduziert, wobei jedoch eine flexible Nutzung derselben Module für exotische Simulationskonfigurationen möglich bleibt. Die Wirkkette eignet sich besonders vorteilhaft, um beispielsweise eine Standardsimulation, in deren Rahmen beispielsweise ein Standardantriebsstrang simuliert wird, durchzuführen. Wünscht beispielsweise eine die Simulation durchführende Person, eine von der Standardsimulation abweichende Alternativsimulation durchzuführen, in deren Rahmen beispielsweise ein von dem Standardantriebsstrang abweichender Alternativantriebsstrang simuliert wird, so kann die Person auf besonders einfache Weise das dritte Modul in die eine Standardwirkkette darstellende Wirkkette einfügen, da das dritte Modul, welches in das System beziehungsweise in die Standardwirkkette eingefügt wird, seine Position in der vordefinierten Wirkkette automatisch findet beziehungsweise da sich die Konnektoren des dritten Moduls automatisch mit den Konnektoren der Module der Standardwirkkette automatisch verknüpfen.
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Die Konnektoren stellen Schnittstellen dar, über welche die Module interagieren können. Wird beispielsweise ein Modul in ein bereits modelliertes System eingefügt, so müssen die Schnittstellen üblicherweise geändert werden. Vor diesem Hintergrund liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren die Idee zu Grunde, trotz des Einfügens eines Moduls in ein bereits bestehendes beziehungsweise modelliertes System in Form der Wirkkette die Schnittstellen nicht zu ändern, was erfindungsgemäß dadurch realisiert wird, dass sich die Konnektoren der Module automatisch verbinden beziehungsweise verknüpfen können. Dies bedeutet, dass die vordefinierte Wirkkette ein bereits vordefiniertes beziehungsweise modelliertes System ist, in das das dritte Modul auf besonders einfache Weise eingefügt werden kann, da sich die Konnektoren automatisch miteinander verknüpfen.
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Bei herkömmlichen Simulationen erfolgt die Verknüpfung von Modulen nach einem manuell erstellten Template einzelner Verknüpfungen, wobei zumindest Teil eines solchen Templates in das Modul integriert sein kann. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Verknüpfung von Modulen nach Namensgleichheit von Modul-Eingängen und Modul-Ausgängen.
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Im Gegensatz dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Verknüpfungen der Module in einem Simulationssetup nicht beziehungsweise nicht nur mit Signalgruppierungen entsprechend physikalisch sinnvoller Verbindungen zu unterstützen, sondern es wird eine weitere Gruppierungsebene in Form der Wirkkette innerhalb der Menge gleicher Konnektoren eingeführt. Die Wirkkette wird auch als Wirkungskette bezeichnet. Innerhalb der Wirkungskette kann ein Standardwert für die Positionierung eines Moduls vergeben werden, welcher nicht fortlaufend ist. Für die wiederholte Simulation ähnlicher Systeme wie zum Beispiel klassischer Antriebsstränge eines Fahrzeugs finden sich die Verknüpfungen von selbst durch Wirkungskette und Standardposition. Erweiterte Systeme lassen sich per Positionierung in der Wirkungskette, aber ohne Änderungsaufwand am Modul und ohne Einzelverknüpfungen simulieren. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Wiederverwendung von Simulationsmodulen ohne Änderungsaufwand für unterschiedliche Aufgaben bei sehr geringem Aufwand für die Simulationskonfiguration. Insbesondere Erweiterungen bestehender Simulationskonfigurationen durch Zwischenmodule für detaillierte Untersuchungen von einzelnen Phänomenen oder Fahrzeugtopologien erfordern nur das Hinzufügen des entsprechenden Moduls und falls notwendig die Neu- oder Umpositionierung innerhalb der Wirkkette.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Wirkkette, welche zur Simulation zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Wirkkette;
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3 eine schematische Darstellung von zwei miteinander verknüpften, voneinander unterschiedlichen Wirkketten; und
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4 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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Im Folgenden wird anhand von 1 bis 4 ein Verfahren zum Simulieren zumindest eines Teils eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, mittels einer elektronischen Recheneinrichtung erläutert. Dabei zeigt 1 eine erste Wirkkette 10, welche zur Simulation zumindest des Teils des Fahrzeugs verwendet werden kann. Die Wirkkette 10 wird auch als Wirkungskette bezeichnet und umfasst zwei Module 12 und 14 mit jeweiligen Konnektoren 16 und 18, über welche die Module 12 und 14 miteinander verknüpft beziehungsweise miteinander verbunden werden können. Mittels des Moduls 12 wird beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des zu simulierenden Kraftfahrzeugs simuliert, wobei mittels des Moduls 14 beispielsweise ein mechanischer Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs abgebildet und simuliert wird. In 1 ist durch Pfeile veranschaulicht, dass die über die Konnektoren 16 und 18 miteinander verbundenen Module 12 und 14, insbesondere während der Simulation, miteinander interagieren und dabei beispielsweise Signale austauschen können, um dadurch beispielsweise eine Interaktion der Verbrennungskraftmaschine mit dem Antriebsstrang zu simulieren. Dabei wird beispielsweise simuliert, dass zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Antriebsstrang Drehmomente und/oder Kräfte übertragen werden, sodass eine Wechselwirkung, zu der es während des tatsächlichen Betriebs des Fahrzeugs kommt, im Rahmen der Simulation abgebildet und somit simuliert wird.
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2 zeigt eine zweite Wirkkette 20, welche die Module 12 und 14 mit den Konnektoren 16 und 18 sowie ein Modul 22 als Zwischenmodul umfasst. Das Modul 22 weist Konnektoren 24 und 26 auf und ist bezogen auf die Wirkkette 10 zwischen den Modulen 12 und 14 positioniert. Dabei ist das Modul 22 über die Konnektoren 16 und 24 mit dem Modul 12 und über die Konnektoren 18 und 26 mit dem Modul 14 verknüpft beziehungsweise verbunden, sodass die Module 12, 14 und 22 während der Simulation über die Konnektoren 16, 18, 24, 26 interagieren können. Mittels des Moduls 22 wird beispielsweise ein Getriebe simuliert, welches mit der Verbrennungskraftmaschine und dem mechanischen Antriebsstrang interagieren kann. Dadurch kann beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine über das Getriebe mit dem mechanischen Antriebsstrang interagieren. Mittels der Simulation kann der tatsächliche Betrieb des tatsächlich vorhandenen Kraftfahrzeugs beziehungsweise Antriebsstrangs abgebildet und somit simuliert werden.
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3 zeigt ein System 28 mit zwei voneinander unterschiedlichen und miteinander verknüpften Wirkketten 30 und 32. Die Wirkkette 30 umfasst beispielsweise die Module 12 und 14, wobei die Wirkkette 32 beispielsweise ein Modul 34 umfasst, mittels welchem eine hydraulische Pumpe simuliert wird beziehungsweise simuliert werden kann. Die Wirkketten 30 und 32 sind über ein Modul 36 miteinander verbunden, wobei das Modul 36 beispielsweise einen Nebenabtrieb abbildet. Dabei ist aus 3 erkennbar, dass die Wirkketten 30 und 32 über die Konnektoren 16, 18 sowie über Konnektoren 38, 40, 42 und 44 miteinander verknüpft sind, sodass die Module 12, 14, 34 und 36 während der Simulation interagieren können.
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Das zuvor genannte Verfahren zum Simulieren zumindest des Teils des Kraftfahrzeugs geht besonders gut aus 4 hervor wird am Beispiel der Wirkkette 20 veranschaulicht. Bei einem ersten Schritt des Verfahrens wird zumindest die vordefinierte Wirkkette 20 bereitgestellt, welche die Module 12, 14 und 22 zum Simulieren jeweiliger Komponenten des Kraftfahrzeugs umfasst. Eine erste der Komponenten ist die Verbrennungskraftmaschine, welche mittels des Moduls 12 simuliert wird. Eine zweite der Komponenten ist der mechanische Antriebsstrang, welcher mittels des Moduls 14 simuliert wird. Eine dritte der Komponenten ist das Getriebe, welches mittels des Moduls 22 simuliert wird. Wie zuvor erläutert sind die Module 12, 14 und 22 über die Konnektoren 16, 18, 24 und 26 miteinander verknüpft beziehungsweise verbunden, um während der Simulation miteinander zu interagieren.
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Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird wenigstens ein von den Modulen 12, 14 und 22 unterschiedliches weiteres Modul 46 zum Simulieren einer weiteren Komponente des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Diese weitere, vierte Komponente ist ein Elektromotor, welcher auch als elektrischer Motor bezeichnet und mittels des Moduls 46 simuliert wird. Das Modul 46 weist jeweilige Konnektoren 48 und 50 auf, mittels welchen das Modul 46 mit zumindest zwei der Module 12, 14 und 22 der Wirkkette 20 verknüpfbar ist, um während der Simulation zumindest mit den zwei Modulen der Wirkkette 20 interagieren zu können. Bei einem dritten Schritt des Verfahrens wird wenigstens eine durch eine Person bewirkte Eingabe mittels der elektronischen Recheneinrichtung erfasst, wobei die Eingabe eine Position P1 beziehungsweise P2, an welcher das Modul 46 entlang der Wirkkette 20 in dieser zu positionieren ist, charakterisiert.
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In dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind zwei Positionen P1 und P2 veranschaulicht, an denen das Modul 46 in die Wirkkette 20 integriert wird beziehungsweise integriert werden kann. Wird durch die empfangene Eingabe beispielsweise die Position P1 charakterisiert, so wird das Modul 46 an der Position P1 in die Wirkkette 20 integriert. Wird durch die Eingabe beispielsweise die Position P2 charakterisiert, so wird das Modul 46 an der Position P2 in die Wirkkette 20 integriert.
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Bei einem vierten Schritt des Verfahrens wird das Modul 46 automatisch in der Wirkkette an der durch die empfangene Eingabe charakterisierte Position positioniert. Wird durch die Eingabe beispielsweise die Position P1 charakterisiert, so wird bei einem fünften Schritt des Verfahrens der Konnektor 48 mit dem Konnektor 16 und der Konnektor 50 mit dem Konnektor 24 automatisch verknüpft, sodass dann während der Simulation das Modul 46 über die Konnektoren 16, 24, 48 und 50 mit den Modulen 12 und 22 interagieren kann. Wird durch die Eingabe jedoch die Position P2 charakterisiert, so werden bei dem fünften Schritt die Konnektoren 48 und 50 automatisch mit den Konnektoren 18 und 26 verknüpft, sodass dann Modul 46 während der Simulation mit den Modulen 14 und 22 interagieren kann.
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Bei einem sechsten Schritt wird schließlich die Simulation mittels elektronischer Recheneinrichtung durchgeführt, wobei die Module 12, 14, 22 und 46 über die verknüpften Konnektoren 16, 18, 24, 26, 48 und 50 miteinander interagieren und dabei beispielsweise Signale austauschen, um dadurch zumindest den Teil des Kraftfahrzeugs zu simulieren.
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Insgesamt ist aus den Figuren erkennbar, dass beispielsweise die Wirkkette 20 ein vordefiniertes System in Form eines Standardsystems darstellt, mittels welchem eine Standardsimulation durchgeführt werden kann. Mittels der Standardsimulation kann beispielsweise ein Standardantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs simuliert werden. Dabei ist es auf einfache Weise möglich, das Standardsystem um das Modul 46 zu ergänzen und dabei das Modul 46 in das Standardsystem zu integrieren, um dadurch aus dem Standardsystem ein von dem Standardsystem unterschiedliches Alternativsystem zu realisieren, mittels welchem beispielsweise ein von dem Standardantriebsstrang unterschiedlicher Alternativantriebsstrang simuliert werden kann. Dabei wird das Modul 46 in Abhängigkeit von der empfangenen Eingabe automatisch in die vordefinierte Wirkkette 20 integriert, und da die Konnektoren 16, 18, 24, 26, 48 und 50 von der empfangenen Eingabe automatisch verknüpft werden, kann das Standardsystem auf einfache Weise zu einem Alternativsystem ergänzt werden, sodass dann der Alternativantriebsstrang besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig simuliert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wirkkette
- 12
- Modul
- 14
- Modul
- 16
- Konnektor
- 18
- Konnektor
- 20
- Wirkkette
- 22
- Modul
- 24
- Konnektor
- 26
- Konnektor
- 28
- System
- 30
- Wirkkette
- 32
- Wirkkette
- 34
- Modul
- 36
- Modul
- 38
- Konnektor
- 40
- Konnektor
- 42
- Konnektor
- 44
- Konnektor
- 46
- Modul
- 48
- Konnektor
- 50
- Konnektor
- P1
- Position
- P2
- Position
