DE102021125375A1

DE102021125375A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen der Längsbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102021125375A1
Application number: DE102021125375.6A
Authority: DE
Inventors: John Köber; Thomas Breitinger; Wolfgang Stein; Benjamin Klein
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Berechnen der Längsbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges mit den folgenden Merkmalen bereit: Antriebsstrang, Karosserie und Achsen des Kraftfahrzeuges werden als Feder-Masse-System modelliert; auf einem Prüfstand werden an Rädern mindestens einer Achse des Antriebsstranges Drehmomente gemessen; eine bei den gemessenen Drehmomenten längs zum Kraftfahrzeug auf die Achse ausgeübte Kraft wird berechnet; und die aus einer Anregung des Systems mit der Kraft resultierende Längsbeschleunigung der Karosserie wird ermittelt.Die Erfindung stellt ferner einen entsprechenden Prüfstand, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium bereit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Berechnen der Längsbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges. Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus einen entsprechenden Prüfstand, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Für Messungen am PiL- oder R2R-Prüfstand werden die Längsbeschleunigungen basierend auf den gemessenen Radmomenten berechnet. Radmomente werden mittels des Pacejka- oder eines anderen geeigneten Reifenmodells in eine Längskraft umgerechnet. Diese Längskraft wird anhand der bekannten Masse in eine Längsbeschleunigung des Fahrzeuges umgerechnet.
Antriebsstranginduzierte Anregungen, zum Beispiel instationäres Verhalten aufgrund des Verspannens der Kupplungen, werden bei Straßenmessungen jedoch über die Achsen auf Fahrschemel und Karosserie übertragen. Dieses Übertragungsverhalten kann gegenwärtig nicht hinreichend genau abgebildet werden; insbesondere instationäre Zustände werden kaum abgebildet.
Bekannt sind Ansätze, um diesem Problem durch physische Anregung mittels Stellmotoren zu begegnen, deren Anwendung allerdings auf Gesamtfahrzeugprüfstände (R2R) begrenzt und nicht auf Antriebsstrangprüfstände zu übertragen ist. Zudem verursachen entsprechende Verfahren einen hohen Rüst- und Kalibrieraufwand.
AT514006A2 offenbart ein Verfahren zur Fahrzeuglastsimulation beim Auffahren auf einen oder Abfahren von einem Bordstein, wobei für die Fahrzeuglastsimulation ein Rollenprüfstand mit zumindest einer Prüfstandsrolle genutzt, der Verdrehwinkel eines auf der Prüfstandsrolle befindlichen Rads des Fahrzeugs bestimmt, in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel die Position des Rads auf einem virtuellen Bordstein berechnet, ein dieser Position entsprechendes Bordsteinlastmoment gebildet und ein auf das Rad wirkendes Straßenlastmoment um das Bordsteinlastmoment ergänzt wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Berechnen der Längsbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges, eine entsprechende Vorrichtung, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen bereit.
Ein Grundgedanke der Erfindung liegt in der Entwicklung eines Modelles, welches die Anregung des Antriebs über die Achse in die Karosserie hinreichend genau überträgt, sowie weitere, schwingungsfähige Systeme in der Karosserie berücksichtigt.
Ein Vorzug dieser Lösung liegt darin, dass es einerseits eine einfache Integration in die Prüfstandssteuerung ermöglicht und andererseits vollkommen unabhängig vom Prüfstandshersteller ist. Und ermöglicht im Rahmen der linkslastigen Entwicklung auch eine Anwendung auf PiL-Prüfständen, so dass eine durchgehende Validierung der Fahrbarkeit sichergestellt wird. Es verursacht zudem keinen Kalibrier- und Rüstaufwand am Prüfstand und erlaubt eine effizientere Nutzung der Prüfstandsressourcen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So ist der Einsatz eines vorgeschlagenen Verfahrens sowohl an Gesamtfahrzeug- (R2R) als auch an Powertrain-in-theloop-Prüfständen (PiL) möglich. Es gestattet hier eine signifikante Steigerung der Abbildungsgüte der Längsbeschleunigung in instationären Zuständen (siehe 3).
Nach diesem Ansatz ist es beispielsweise erstmals möglich, die Validierung der Schaltqualität von der Straße auf den Prüfstand zu übertragen. Als primäres Bewertungskriterium gilt hierbei die Längsbeschleunigung. Neben der Validierung der Schaltqualität hinaus ermöglicht der Ansatz grundsätzlich eine wesentlich exaktere Validierung der Fahrbarkeit am Prüfstand, z.B. Motor- und Getriebeapplikation.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 4 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

1 und 2 zeigen einen Vergleich der Längsbeschleunigungen infolge verspannter Kupplungen zwischen Prüfstand (11) und Straße (12).
3 zeigt die Längsbeschleunigung in instationären Zuständen gemäß erfindungsgemäßem Verfahren (10), herkömmlicher Berechnung (11) und Fahrversuch (12).

Ausführungsformen der Erfindung
Erfindungsgemäß werden Antriebsstrang, Karosserie und Achsen des Kraftfahrzeuges vereinfachend als Feder-Masse-System modelliert. Wie 4 verdeutlicht, werden die Karosserie, Achsen und Aggregate - also Getriebe und Motor - des Antriebsstranges hierzu als massebehaftete Körper, die Lager der Aggregate und Fahrschemel des Kraftfahrzeuges indes als diese Körper verbindende singuläre Feder-/Dämpfersysteme des resultierenden Dreimassenschwingers dargestellt, deren Parametrierung tiefgreifende Kenntnisse des Fahrzeugs erfordert.
Im Prüfstandsbetrieb werden nun an den Rädern mindestens einer Achse des Antriebsstranges Drehmomente gemessen, die bei den gemessenen Drehmomenten längs zum Kraftfahrzeug auf die Achse ausgeübte Kraft berechnet und die aus der Anregung des Systems mit der Kraft resultierende Längsbeschleunigung der Karosserie ermittelt.
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

AT 514006 A2 [0005]

Claims

Verfahren zum Berechnen einer Längsbeschleunigung eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - Antriebsstrang, Karosserie und Achsen des Kraftfahrzeuges werden als Feder-Masse-System modelliert, - auf einem Prüfstand werden an Rädern mindestens einer Achse des Antriebsstranges Drehmomente gemessen, - eine bei den gemessenen Drehmomenten längs zum Kraftfahrzeug auf die Achse ausgeübte Kraft wird berechnet und - die aus einer Anregung des Systems mit der Kraft resultierende Längsbeschleunigung der Karosserie wird ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Karosserie, Achsen und Aggregate des Antriebsstranges werden als massebehaftete Körper des Systems dargestellt.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: - die Lager der Aggregate und der Achsen Fahrschemel des Kraftfahrzeuges werden als die Körper verbindende Federn dargestellt.
Prüfstand, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - Drehmomentaufnehmer zum Messen der Drehmomente und - eine Prüfstandssteuerung, dazu eingerichtet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auszuführen.
Computerprogramm, welches dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 5.