Gesamtemissionsmesssystem für das Labor für Fahrzeugantriebe

Auftragsgegenstand ist ein Gesamtemissionsmesssystem für die Forschung für das Labor für Fahrzeugantriebe, das kumulativ die folgenden Anforderungen erfüllt:

— CVS-Anlage inklusive Erweiterung und Partikelmesstechnik sowie FTIR-Spektrometer müssen mobil sein (Palettensystem oder ähnliches),

— CVS-Anlage inklusive Erweiterung und Partikelmesstechnik sowie FTIR-Spektrometer müssen ein Gesamtsystem bilden (ein Anbieter für das Gesamtsystem),

— Architektur und Algorithmen müssen Offengelegt werden, eine entsprechende Schnittstelle muss vorhanden sein,

— FTIR-Spektrometer müssen in oder an ein Fahrzeug ein- oder anbaubar sein,

— FTIR-Spektrometer müssen ohne flüssigen Stickstoff betrieben werden können.

Im Labor für Fahrzeugantriebe der Fakultät für Maschinenbau erforscht die UniBw M im Rahmen des DTEC-Projektes MORE auf neuen, modernen Prüfständen für Fahrzeuge, Motoren und Brennstoffzellen und während des realen Fahrbetriebs auf der Teststrecke neue Antriebskonzepte zur Nutzung alternativer Kraftstoffe (Methanol, Ethanol, Wasserstoff). Dabei ist die hochgenaue und reproduzierbare Messung der CO2- und Schadstoffemissionen in äußerst geringen Konzentration für post –Euro-6 Anwendungen ein Schlüssel für innovative Konzepte. Neben den heute gesetzlich limitierten Schadstoffen wie HC, CO, NO, NO2 müssen für die Zukunft auch N2O, NH3, H2, CH2O, Alkohol- und Etherverbindungen sowie Partikel aus Bremsen- und Reifenabrieb nahe der Nachweisgrenze erfasst werden.

Hierfür ist eine Kombination aus konventioneller CVS-(Constant-Volume-Sampling)-Anlage mit einer Erweiterung mittels Quanten-Kaskadenlaser für NO2 und NH3 sowie Partikelmessung und hochgenauen und modernen FTIR-(Fast-Fourier-Infrarot)-Spektrometern notwendig. Diese müssen mit der Wägetechnik für die Partikel ein Gesamtsystem bilden, das eine Gesamtsteuerung- und Regelung des Messsystems und somit eine Zuordnung aller Emissionen zu bestimmten Betriebszuständen der Fahrzeuge, Motoren und Brennstoffzellen erlaubt.

Die Gesamtanlage soll sowohl am Rollenprüfstand sowie auf verschiedenen, nicht immer im gleichen Gebäude befindlichen Motoren- und Brennstoffzellenprüfständen, die FTIR-Spektrometer auch im realen Fahrbetrieb auf der Teststrecke und später normalen Straßen eingesetzt werden.

In der Lehre und Forschung sollen die Studierenden und die wissenschaftlichen Mitarbeiter diese Prüfstände nicht nur als Testeinrichtungen nutzen, sondern auch neue Mess- Automatisierungs- und Regelungskonzepte – und Algorithmen entwickeln und auf den Prüfständen implementieren und diese optimieren und validieren, dazu sind eine offene Architektur sowie offene Algorithmen und eine entsprechende Softwareschnittstelle notwendig.

Daraus ergeben sich folgende zusätzliche Anforderungen:

— CVS-Anlage inklusive Erweiterung und Partikelmesstechnik sowie FTIR-Spektrometer müssen mobil sein (Palettensystem oder ähnliches),

— CVS-Anlage inklusive Erweiterung und Partikelmesstechnik sowie FTIR-Spektrometer müssen ein Gesamtsystem bilden (ein Anbieter für das Gesamtsystem),

— Architektur und Algorithmen müssen offengelegt werden, eine entsprechende Schnittstelle muss vorhanden sein.,

— FTIR-Spektrometer müssen in oder an ein Fahrzeug ein- oder anbaubar sein,

— FTIR-Spektrometer müssen ohne flüssigen Stickstoff betrieben werden können.

Der Auftrag wird im Einzelnen die folgenden Leistungen beinhalten:

— Mobiles erweitertes Einlinien-CVS(Constant-Volume-Sampling)-System zur Messung 40 m3/min inkl. Partikelmesstechnik und Partikelwägeschrank,

— Mobiles FTIR ohne Kühlbedarf durch flüssigen Stickstoff zur Messung aller heutiger und zukünftiger limitierter Schadstoffe (inklusive THC) sowie CO2 und O2,

— Mobile Partikelzähler zur Messung in verdünntem und unverdünntem Abgas, umschaltbarer Messbereich 10 und 23 nm,

— Integration der Messtechnik in ein Gesamtsystem zum Anschluss an bestehende Motoren- Brennstoffzellen- und Fahrzeugprüfstände,

— Engineering, Transport, Montage, Inbetriebnahme, Dokumentation und Schulung.

Erläuterung:

Die UniBw M führte von September bis Dezember 2020 eine europaweite Marktrecherche durch und verglich detailliert gemeinsam mit mehreren anderen europäischen Universitäten sowie der BMW AG alle möglichen europäischen Anbieter von Emissionsmesssystemen. In Informationsgesprächen mit den möglichen Lieferanten vertiefte sie, inwieweit die Anbieter der Emissionsmesssysteme die wesentlichen technischen Anforderungen und Spezifikationen der UniBw M erfüllen konnten. Schließlich führte die UniBw M Gespräche mit 4 Anbietern mit dem folgenden Ergebnis:

In Europa bieten aktuell 4 Anbieter hochgenaue State-of-the Art-Gesamtemissionsmesssysteme inklusive Mess- und Automatisierungssystem für Forschung- und Entwicklung an.

HORIBA Europe GmbH (Horiba),

AIP GmbH & CO. KG (AIP Automotive),

AVL List GmbH (AVL List),

FEV Europe GmbH (FEV).

Nach detaillierten Diskussionen mit diesen Unternehmen stellte sich heraus, dass AIP Automotive der einzige Anbieter ist, der die Anforderungen der UniBw M insbesondere an die Mobilität des Gesamtsystems und die Stickstofffreiheit der hochgenauen FTIR-Spektrometer erfüllt und gleichzeitig die Architektur und Algorithmen offenlegt: AIP Automotive bietet in der hochgenauen Emissionsmessung für post-Euro-6-Anwendungen ein Gesamtsystem aus mobiler CVS-Anlage und FTIR-Spektrometern mit Stirling-Kühler an.

Die UniBW M evaluierte auch mögliche Alternativkonzepte sowie Ersatzlösungen durch Kombination von Produkten (CVS-Anlage mit Erweiterungen, FTIR-Spektrometer und Automatisierungssystem als Einzelsysteme) verschiedener Anbieter. Allerdings kann keine solche Lösung die Spezifikation gerade auch hinsichtlich der Gesamtmessung von Emissionen bei gleichzeitiger Mobilität der Messlösung sowie Stickstofffreiheit erfüllen.

AIP Automotive ist der einzige Anbieter, der die oben genannten Anforderungen insbesondere an die Mobilität des Gesamtsystems und die Stickstofffreiheit der hochgenauen FTIR-Spektrometer erfüllt und gleichzeitig die Architektur und Algorithmen offenlegt.

Genaue Angaben zu den Fristen für die Einlegung von Rechtsbehelfen: