DE102011107430A1

DE102011107430A1 - Verfahren zum Testen eines Fahrzeuges und ein Testfahrzeug mit einem aktiven Sekundärfahrzeug

Info

Publication number: DE102011107430A1
Application number: DE102011107430A
Authority: DE
Inventors: Felix Pfister
Original assignee: AVL List GmbH
Current assignee: AVL List GmbH
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: AT11551U3; US8863866B2; FR2962542A1; DE102011107430B4; FR2962542B1; US20120061154A1; AT11551U2

Abstract

Um mit einem Testfahrzeug beliebige Fahrzustände wiederholbar simulieren zu können, ist vorgesehen, vor oder hinter dem Testfahrzeug 1 ein aktives Sekundärfahrzeug 2 anzuhängen, wobei das Sekundärfahrzeug 2 mit einer eigenen Antriebs- und Belastungsmaschine 3 ausgestattet ist, mit dem das Testfahrzeug 1 zusätzlich zur fahrzeugeigenen Bremse und/oder zum fahrzeugeigenen Antrieb gebremst und/oder geschoben wird.

Description

Die gegenständliche Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen eines Fahrzeuges auf einer Teststrecke und ein Testfahrzeug zum Durchführen von Tests auf einer Teststrecke.
Bei der Entwicklung von Fahrzeugen ist es notwendig, bestimmte Fahrzustände herbeizuführen, um ein bestimmtes Verhalten des Fahrzeuges unter bestimmten Bedingungen zu testen. Das kann entweder auf speziellen Prüfständen, wie z. B. Rollenprüfstände, oder auf Teststrecken (ob in Form von realen Straßen oder auf einem speziellen Testgeländes spielt hier keine Rolle) erfolgen. Beide Möglichkeiten haben Vor- und Nachteile. Auf Prüfständen kann man nicht beliebig nahe an reale Umgebungsbedingungen herankommen, da die reale Umgebung nicht beliebig genau simuliert werden kann. Damit kann ein Test auf einem Prüfstand immer nur ein (wenn auch ein sehr nahe an die realen Verhältnissen herankommender) Anhaltspunkt für das reale Verhalten des Fahrzeuges auf der realen Fahrbahn sein. Eine Teststrecke wiederum ist natürlich in ihren Möglichkeiten, verschiedene Umgebungen, Streckenverläufe, etc. durchfahren zu können, limitiert. Auf einer Teststrecke können daher nicht beliebige Fahrzustände des Fahrzeuges erzeugt werden. Außerdem ist ein Test auf einer Teststrecke meist von den Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit) und vom Testfahrer abhängig (Schaltzeitpunkte, Pedalstellung(en), Lenkeinschlag, etc.) und damit auch nicht gänzlich reproduzierbar. Allerdings lassen sich durch Wahl verschiedener Teststrecken (z. B. ein Stadtkurs oder die Großglockner-Hochalpenstraße) natürlich verschiedenste Strecken und damit Testläufe abfahren, was allerdings nachvollziehbar aufwendig und nur beschränkt möglich ist.
Bekannt sind dazu z. B. Bremsanhänger, die an ein Primärfahrzeug gehängt werden und die in der Lage sind, über geeignete, z. B. hydraulische oder pneumatische, Bremsen im Bremsanhänger auf das Primärfahrzeug Bremskräfte auszuüben. Ein solcher Bremsanhänger ist z. B. aus der DE 27 55 184 A1 bekannt. Bei einem anderen Bremsanhänger, wie aus der DE 10 2004 029 661 A1 bekannt, ist eine gesteuerte Belastungseinheit integriert, die es erlaubt am Zugfahrzeug Fahrwiderstände und Anhängerlasten zu simulieren. Die Bremswirkung wird dabei durch die gesteuerte Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie mittels eines elektrischen Generators erzielt. Mit solchen Bremsanhängern lassen sich folglich nur ganz bestimmte Fahrzustände simulieren. Für die Durchführung von umfangreichen Tests von Fahrzeugen unter verschiedensten Fahrbedingungen sind diese aber ungeeignet.
Es ist daher Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ein Verfahren zum Testen eines Fahrzeuges und ein Testfahrzeug anzugeben, die es ermöglichen, für ein Fahrzeug auf einer Teststrecke beliebige (innerhalb der physikalischen Möglichkeiten) Fahrzustände zu simulieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vor oder hinter dem Testfahrzeug ein aktives Sekundärfahrzeug angehängt wird, das mit einem eigenen Antrieb ausgestattet ist, mit dem das Testfahrzeug zusätzlich zur fahrzeugeigenen Bremse und/oder zum fahrzeugeigenen Antrieb gebremst und/oder geschoben wird. Damit können dem realen Fahrzeug über das angetriebene Sekundärfahrzeug nun beliebige Kräfte in Längsrichtung eingeprägt werden und es können verschiedenste Fahrsituationen unabhängig von einer Teststrecke simuliert und getestet werden. Damit lassen sich aber auch Einflüsse eines Testfahrers ausschließen oder zumindest abschwächen, da die Abweichung durch den Testfahrer durch das Sekundärfahrzeug ganz oder teilweise ausgeglichen werden können. Ebenso ist es mit einem solchen Sekundärfahrzeug erstmals möglich sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsfahrten zu testen.
Um Querkräfte und/oder Momente in das Testfahrzeug einzuprägen kann vorgesehen sein, zumindest ein Rad jeder Seite des Sekundärfahrzeuges radindividuell anzutreiben oder zu bremsen. Dadurch können noch weitere Fahrzustände eingestellt werden, womit die Prüfmöglichkeiten erheblich erweitert werden.
Die Erfindung ermöglicht es somit, die Sensor-Aktor Interaktion des Fahrzeugs auf der realen Teststrecke durch zusätzliche aufgeprägte Kräfte oder Momente so zu modifizieren, dass (innerhalb der physikalischen Möglichkeiten) gewünschte Testmanöver (Fahrzustände) erzeugt werden. Als Aktor zum Generieren der zusätzlich aufgeprägten Kräfte und Momente kommt das erfindungsgemäße aktive Sekundärfahrzeug zum Einsatz.
Wenn das Sekundärfahrzeug mittels einer geeigneten Kinematik, wie z. B. ein Viergelenk, an das Testfahrzeug angekoppelt wird und ein Ankopplungspunkt des Viergelenks und/oder die Länge eines Gestänges zwischen zwei zugeordneten Ankopplungspunkten verstellt wird, können ebenfalls, zusätzlich oder optional, sehr einfach Querkräfte und/oder Momente in das Testfahrzeug eingeprägt werden. Das lässt sich ebenfalls auf einfachem Weg erreichen, wenn eine Achse des Sekundärfahrzeugs lenkbar ist.
Durch die Möglichkeit(en) Querkräfte und Momente einzuprägen, kann auch die Fahrstabilität des Testfahrzeugs und/oder des Sekundärfahrzeugs während des Testlaufes verbessert werden.
Die gegenständliche Erfindung wird anhand der beispielhaften, schematischen und nicht einschränkenden 1 bis 4 näher erläutert, wobei die Figuren vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
1 die erfindungsgemäße Anordnung eines Fahrzeugs mit Sekundärfahrzeug,
2 ein Sekundärfahrzeug mit radindividuellem Antrieb,
3 die Ankopplung des Sekundärfahrzeugs am Fahrzeug mittels Viergelenk und
4 ein Fahrzeug mit Sekundärfahrzeug in einer Kurvenfahrt.
In 1 ist eine typische Testkonstellation gezeigt, bei der ein Testfahrzeug 1 auf einer Teststrecke 4, z. B. eine reale Straße oder ein Kurs auf einem Testgelänge, fährt und bestimmte Fahrmanöver durchführt, um ein bestimmtes Fahrverhalten zu testen. Dazu ist das Testfahrzeug 1 mit einem fahrzeugeigenen Antrieb, wie z. B. ein hier nicht dargestellter Verbrennungsmotor oder Elektromotor, ausgestattet und es sind am Testfahrzeug 1 typischerweise eine Anzahl von Sensoren angeordnet, mit denen bestimmte Messwerte (Drehmoment, Drehzahl, Gierrate, Beschleunigungen, etc.) erfasst und ausgewertet werden können.
Am Testfahrzeug 1 ist nun ein aktives Sekundärfahrzeug 2 wie ein Anhänger angekoppelt, wobei das Sekundärfahrzeug 2 eine eigenständige Antriebs- und Belastungsmaschine 3 aufweist, mit dem das Sekundärfahrzeug 2 aktiv gebremst oder angetrieben werden kann. Dabei ist es unerheblich, ab das Sekundärfahrzeug 2 eine Achse, eine Zwillingsachse oder zwei oder mehr Achsen hat. Ebenso ist es denkbar, dass nur eine Achse oder mehrere Achsen angetrieben sind. Die Antriebs- und Belastungsmaschine 3 ist z. B. eine elektrische Maschine, wie z. B. eine elektrische Synchronmaschine. Am Sekundärfahrzeug 3 können natürlich auch noch weitere Einheiten zur Energieversorgung des Antriebs 3, z. B. eine Batterie oder eine Brennstoffzelle, und/oder zum Ansteuern der Antriebs- und Belastungsmaschine 3, z. B. geeignete Leistungselektronik, vorgesehen sein. Es ist aber natürlich auch denkbar, dass am Sekundärfahrzeug 2 als Antriebs- und Belastungsmaschine 3 zum Bremsen und Antreiben unterschiedliche Einrichtungen vorhanden sind, z. B. ein Elektromotor zum Antreiben und eine Wirbelstrombremse zum Bremsen. Das Sekundärfahrzeug 2 könnte aber auch vor dem Testfahrzeug 1 angekoppelt sein, wie in 1 durch das strichlierte Sekundärfahrzeug 2 angedeutet, und würde dann beim Antreiben wie eine Zugmaschine wirken.
Durch diese Anordnung können dem Testfahrzeug 1 unabhängig von der tatsächlichen Strecke nahezu beliebige Lastzustände eingeprägt werden, womit der Test erstmals unabhängig von der eigentlichen Teststrecke wird. Z. B. können beliebige Steigungen oder Gefälle, verschiedenste Windkräfte, Einfahren in den, Ausfahren aus dem oder Fahren im Windschatten, Beschleunigungen oder Verzögerungen unter verschiedenen Lasten, etc. getestet werden.
Vorteilhaft kann am Sekundärfahrzeug 2 an jeder Seite des Sekundärfahrzeugs 2 jeweils zumindest ein Rad 6, 7 mit eigenständiger Antriebs- und Belastungsmaschine 8, 9, z. B. in Form von Radnabenmotoren, vorgesehen sein, wie in 2 angedeutet. Damit können mit einem solchen radindividuellen Antrieb neben Längskräften (durch Bremsen, Schieben (bzw. Ziehen)) auch Querkräfte oder Momente um die Hochachse (Giermomente) in das Testfahrzeug 1 eingeprägt werden. Damit erhält man einen weiteren Freiheitsgrad für die Prüfung und es lassen sich z. B. nun erstmals auch Fahrzustände mit Querkräften simulieren, um z. B. die verschiedensten Fahrstabilitätssysteme (wie z. B. ABS, ESP, etc.) zu testen. Aber es können damit auch ganz bestimmte Fahrzustände, wie z. B. das Hochfahren des Fahrzeugs am Bordstein beim Einparken (z. B. um automatische Einparkhilfen zu testen), simuliert werden.
Die Ankoppelung des Sekundärfahrzeuges 2 am Testfahrzeug 1 kann z. B. mit herkömmlichen Kugelkopf-Anhängerkupplungen, wie bei PKW üblich, oder aber auch mit Bolzen-Anhängerkupplungen mit Kupplungsmaul, Kupplungsöse und Bolzen oder Sattelkupplung und Königszapfen, wie bei LKW üblich, erfolgen. Es kann aber auch eine starre Ankopplung vorgesehen sein. Ebenso denkbar sind Ankopplungen mit einer geeigneten Kinematik, wie z. B. mittels eines an sich bekannten Gelenkvierecks 10, wie z. B. in 3 dargestellt. Durch die Geometrie des Gelenkvierecks 10 ergibt sich ein Momentanpol M, der aus Fahrstabilitätsgründen bevorzugt in den oder zumindest im Bereich des Schwerpunkts oder der Vorderachse des Testfahrzeugs 1 gelegt wird. Die Ankopplungspunkte A, B, C, D des Gelenkvierecks 10 können dabei fix sein, können aber auch verstellbar sein (wie in 2 durch die Doppelpfeile angedeutet), z. B. um die Ankopplung unterschiedlicher Sekundärfahrzeuge 2 zu ermöglichen. Dabei ist es unerheblich, ob die Ankopplungspunkte am Testfahrzeug 1, am Sekundärfahrzeug 2 oder an beiden verstellbar sind. Durch die Verstellung der Ankopplungspunkte A, B, C, D ändert sich direkt einsichtig die Lage des Momentanpols M.
Eine aktive (also geregelten) Verstellung der Ankopplungspunkte A, B, C, D kann aber auch dazu genutzt werden, um weitere Kräfte und/oder Momente in das Testfahrzeug 1 einzuprägen. Dazu könnten die Ankopplungspunkte A, B, C, D z. B. mittels einer Kugelspindel oder eines hydraulischen Aktuators aktiv verstellt werden. Je nach der sich ergebenden Lage des Momentanpols M werden dann beim Bremsen oder Antreiben des Sekundärfahrzeugs 2 Querkräfte und/oder Momente in das Testfahrzeug 1 eingeprägt. Somit lassen sich auch durch die Wahl der Lage der oder durch aktive Verstellung der Ankopplungspunkte A, B, C, D entsprechende zusätzliche Kräfte oder Momente in das Testfahrzeug 1 einprägen.
Ebenso denkbar ist es, die Lage des Momentanpols M dadurch zu verstellen, indem die Länge einer Verbindungsstange zwischen den Ankopplungspunkten A und D und/oder B und C verstellt wird.
Die an beiden Seiten des Sekundärfahrzeugs 2 vorgesehenen eigenständigen Antriebe 8, 9 können aber auch genutzt werden, um die Antriebs- oder Bremskraft auch in Kurvenfahrten in Längsrichtung des Testfahrzeugs 1 einzuprägen, wie z. B. in 4 dargestellt. Dazu werden die unabhängigen Antriebe 8, 9 entsprechend angesteuert, um eine Kraft in Längsrichtung des Testfahrzeugs 1 zu erzeugen. Die unabhängigen angetriebenen Räder 6, 7 des Sekundärfahrzeugs 2 lassen sich aber auch zur Stabilisierung des Sekundärfahrzeugs 2 nutzen, um ein Ausbrechen des Sekundärfahrzeuge 2 in bestimmten Fahrsituationen zu verhindern.
Das Sekundärfahrzeug 2 kann aber auch mit einer gelenkten Achse ausgeführt sein. Auch damit ist es möglich, Querkräfte und/oder Momente in das Testfahrzeug 1 einzuprägen oder das Testfahrzeug 1 oder das Sekundärfahrzeug 2 zu stabilisieren.
Zur Regelung der Antriebs- oder Belastungsmaschine(en) 3, 8, 9 und/oder der Geometrie der Ankopplung kann am Sekundärfahrzeug 2 eine Steuereinheit 11 vorgesehen sein, die als Eingangsgrößen verschiedene Messwerte von am Testfahrzeug 1 und/oder am Sekundärfahrzeug 2 verbauten Sensoren oder vorgebbare Sollwerte erhält. Die Sensoren können Messwerte des Testfahrzeugs 1, des Sekundärfahrzeugs 2 und/oder auch der Umgebung erfassen. Ebenso ist es denkbar, dass das Sekundärfahrzeug 2 mit dem Testfahrzeug 1, z. B. von einer darin angeordneten Steuereinheit, Steuerbefehle oder Daten austauscht. Dazu kann das Sekundärfahrzeug z. B. auch an einen Fahrzeugbus im Testfahrzeug 1 angeschlossen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2755184 A1 [0003]
DE 102004029661 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Testen eines Testfahrzeuges (1) auf einer Teststrecke (4), wobei das Testfahrzeug (1) einen bestimmten Kurs abfährt, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder hinter dem Testfahrzeug (1) ein aktives Sekundärfahrzeug (2) angehängt wird, das mit einer eigenen Antriebs- und Belastungsmaschine (3) ausgestattet ist, mit dem das Testfahrzeug (1) zusätzlich zur fahrzeugeigenen Bremse und/oder zum fahrzeugeigenen Antrieb gebremst und/oder geschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Rad jeder Seite des Sekundärfahrzeuges (2) radindividuell angetrieben oder gebremst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärfahrzeug (2) mittels eines Viergelenks (10) an das Testfahrzeug (1) angekoppelt wird und ein Ankopplungspunkt (A, B, C, D) des Viergelenks (10) und/oder die Länge eines Gestänges zwischen zwei zugeordneter Ankopplungspunkten (A-D, B-C) verstellt wird.
Testfahrzeug zum Durchführen von Tests auf einer Teststrecke, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder hinter dem Testfahrzeug (1) ein aktives Sekundärfahrzeug (2) angehängt ist, das mit einer eigenen Antriebs- und Belastungsmaschine (3) ausgestattet ist, mit dem das Testfahrzeug (1) zusätzlich zur fahrzeugeigenen Bremse und/oder zum fahrzeugeigenen Antrieb bremsbar und/oder schiebbar ist.
Testfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärfahrzeug (2) mittels einer Kugelkopf-Anhängerkupplung, mittels einer Bolzen-Anhängerkupplung, mit einer Sattelkupplung oder mittels eines Viergelenkes (10) an das Testfahrzeug (1) angekoppelt ist.
Testfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das der Momentanpol (M) des Viergelenks (10) im Schwerpunkt oder im Bereich des Schwerpunktes oder der Vorderachse des Testfahrzeugs (1) liegt.
Testfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ankopplungspunkt (A, B, C, D) des Viergelenks (10) und/oder die Länge eines Gestänges zwischen zwei zugeordneten Ankopplungspunkten (A-D, B-C) verstellbar ist.
Testfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Rad jeder Seite des Sekundärfahrzeugs (2) eine eigenständige Antriebs- und Belastungsmaschine (3) vorgesehen ist.
Testfahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse des Sekundärfahrzeugs (2) lenkbar ist.