EP4430504A1 - Verfahren zum erzeugen eines virtuellen prototyps eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum erzeugen eines virtuellen prototyps eines fahrzeugs

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EP4430504A1
EP4430504A1 EP22826308.3A EP22826308A EP4430504A1 EP 4430504 A1 EP4430504 A1 EP 4430504A1 EP 22826308 A EP22826308 A EP 22826308A EP 4430504 A1 EP4430504 A1 EP 4430504A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
values
parameter
gradient
features
Prior art date
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Pending
Application number
EP22826308.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Fleck
Mario OSWALD
Jörg SCHLAGER
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AVL List GmbH
Original Assignee
AVL List GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a method for generating a virtual prototype of a vehicle based on data from road measurements.
  • the document EP 0 846 945 A1 discloses a process analysis of the driving behavior of motor vehicles with the following steps:
  • test drives can only be carried out at a late stage in the development of the vehicles. It is an object of the invention to provide virtual prototypes of a vehicle. In particular, it is an object of the invention to automate the generation of virtual prototypes of the vehicle as far as possible.
  • a first aspect of the invention relates to a method for generating a virtual prototype of a vehicle on the basis of data from road measurements, having the following work steps:
  • a second aspect of the invention relates to a computer-implemented method for generating a virtual prototype of a vehicle based on data from road measurements, wherein a vehicle model of the virtual prototype, which has anti-features, is generated by, in particular cascaded, software-in-the-loop Simulation is parameterized on the basis of measured values of the road measurement, with values of the anti-features of the vehicle model in simulation loops in which driving dynamics parameters of the vehicle model are optimized, iteratively successively by comparing simulated parameter values with parameter values calculated using the road measurement.
  • a third aspect of the invention relates to a system for generating a virtual prototype of a vehicle on the basis of data from road measurements, which system has means for parameterizing a vehicle model of the virtual prototype which has anti-features, the means for parameterizing being set up by in particular cascaded software-in-the-loop simulation based on measured values of the road measurement, the values of the anti-features of the vehicle model in simulation loops in which driving dynamics parameters of the vehicle model are optimized iteratively one after the other by comparing simulated parameter values with parameter values calculated on the basis of the road measurements to determine.
  • a fourth aspect of the invention relates to a system for generating a virtual prototype of a vehicle on the basis of data from road measurements, which system has means for parameterizing, the means for parameterizing comprising:
  • Means for adapting the vehicle model to modify the simulated pitch gradient under acceleration parameter by modifying the calculated pitch gradient under acceleration parameter based on the road measurement adjust the values of the anti-features, in particular "Anti-Lift front” and “Anti-Squat rear”; and
  • a fifth aspect of the invention relates to a method for analyzing a vehicle, wherein the vehicle is simulated by means of a virtual prototype of the vehicle, which is generated by means of a method according to the invention for generating a virtual prototype based on road measurements.
  • a road measurement within the meaning of the invention is preferably a field measurement, i.e. a measurement that takes place in real ferry operation of the vehicle.
  • a software-in-the-loop simulation within the meaning of the invention is preferably a simulation in which a component described by software is tested in a virtual model world.
  • An anti-feature within the meaning of the invention preferably represents a property of a vehicle.
  • an anti-feature in suspension systems is a property that describes the behavior of the front or rear wheel suspension under tensile forces (when braking or accelerating).
  • Anti-features more preferably result from the geometry of the vehicle suspension. These preferably characterize the effect of an anti-device (eg anti-dive, anti-roll) which counteracts unwanted movements of the vehicle or even prevents them.
  • the value of an anti-feature is of the immersion depth dependent. More preferably, this dependency can be stored as a function or characteristics map.
  • a pitch within the meaning of the invention is preferably also referred to as pitching or pitching of a vehicle.
  • a pitch gradient at acceleration parameter within the meaning of the invention preferably indicates a quotient, in particular an averaged or filtered, quotient between the longitudinal acceleration and the pitch angle.
  • a pitch gradient during braking parameter within the meaning of the invention preferably specifies a quotient, in particular an averaged or filtered, quotient between the longitudinal deceleration and the pitch angle.
  • a roll gradient parameter of the invention preferably specifies an, in particular averaged or filtered, quotient between transverse acceleration and roll angle, a gradient of the rolling of the vehicle.
  • a slip angle gradient parameter within the meaning of the invention preferably specifies an, in particular averaged or filtered, gradient of the slip angle in relation to the transverse acceleration of the vehicle.
  • a steering angle gradient parameter within the meaning of the invention preferably specifies an, in particular averaged or filtered, gradient of a steering angle in relation to the lateral acceleration of the vehicle.
  • a vehicle type within the meaning of the invention preferably designates a vehicle class and/or a vehicle type.
  • the vehicle class characterizes in particular the relative size of a vehicle, for example small vehicle, large vehicle, sub-compact vehicle, small car, mid-size car, upper class car, luxury class car, and the vehicle type characterizes in particular the structure of the vehicle, for example sports car, sedan, MPV, off-road vehicle, SUV.
  • the invention is based on the approach of being able to determine anti-features of the suspension system and so-called key parameters of the movement of the vehicle about its three axes, in particular the rotation about the longitudinal and transverse axes, using an iterative simulation method for a virtual prototype.
  • the dynamic driving behavior of the vehicle can be simulated without the need for further test drives with a test vehicle.
  • the vehicle model can be created with little effort, in a short time and with high verifiable quality.
  • the movements, in particular the rotation about the longitudinal and transverse axes, and vibrations of the vehicle body can be simulated particularly accurately.
  • the handling behavior of a vehicle up to the limit, ie at maximum lateral acceleration, can be mapped correctly in the simulation model.
  • the method according to the invention enables the vehicle model to be created automatically on the basis of the measurement data from road measurements.
  • the vehicle model has the anti-features "anti-lift front”, “anti-squat rear”, “anti-dive front”, “anti-lift rear”, “anti-roll bar stiffness front” and “Anti-Roll-Bar-Stiffness rear” and “Anti-Lift front” and “Anti-Squat rear” are set in a first simulation loop, "Anti-Dive front” and “Anti-Lift rear” in a second and "Anti -Roll-Bar-Stiffness front” and "Anti-Roll-Bar-Stiffness rear” determined in a third simulation loop.
  • the anti-features mentioned counteract the essentially disruptive movements of the vehicle and in this way allow the dynamic driving behavior of the vehicle to be characterized together with the physical properties of the vehicle. Due to the isolated consideration in individual simulation loops, the individual anti-features can be determined one after the other. The order specified in the advantageous embodiment for the determination is particularly advantageous since it takes into account the strength of the influence of the individual anti-features on one another. In this case, values simulated in the first simulation loop of a pitch gradient during acceleration parameter are preferably compared with measured values of the same parameter as a target variable and the vehicle is optimized in this regard.
  • simulated values of a pitch gradient parameter during braking are compared with measured values of the same parameter as a target variable, and the vehicle model is optimized in this respect.
  • simulated values of a roll gradient parameter, a slip angle gradient parameter and a steering gradient parameter are compared with measured values of the same parameters as target variables and the vehicle model is optimized in this respect.
  • the values of the anti-features determined in each case in a simulation loop are included in the further simulation loops. As a result, the accuracy of the representation of reality in the individual simulation loops can be increased.
  • the termination condition is or corresponds to reaching a, in particular local or absolute, minimum of a deviation between the simulated parameter and the parameter calculated on the basis of the road measurement and/or reaching a limit value of the simulated parameter, in particular if the simulated parameter changes only infinitesimally.
  • the method also has the following work step:
  • the measured variables recorded are selected from the following group of measured variables:
  • the recorded values are preferably used at least partially to calculate the respective parameter.
  • the longitudinal acceleration and pitch angle parameters are used here in particular to calculate the pitch gradient during acceleration parameter and the pitch gradient during braking parameter.
  • the measured variables lateral acceleration, roll angle, steering wheel and tire slip angle are mainly used to calculate the parameters roll gradient parameter in the slip angle gradient parameter and in the steering wheel gradient parameter.
  • the measured variables mentioned can easily be determined on the vehicle.
  • At least the following driving maneuvers are carried out during the test drive depending on the target variable:
  • At least one value for a pitch gradient during braking parameter is calculated on the basis of the recorded values of the measured variables, the method also having the following work steps having:
  • the previously determined values of the pitch gradient during acceleration are preferably already taken into account.
  • driven axles are understood in the context of the invention, in particular, which axle is driven or by a Drive train component is braked, or whether a brake is on the inside of the transmission or on the wheel side. This is particularly important for vehicles with electric drives.
  • At least one value for a roll gradient parameter, a slip angle gradient parameter and a steering angle gradient parameter is calculated on the basis of the measured variables recorded, with the method also having the following work steps:
  • the values of the previously determined anti-features “anti-lift front” and “anti-squat rear”, “anti-lift rear” and “anti-dive front” are preferably already included.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a method for generating a virtual prototype of a vehicle
  • FIG. 2 examples for the definition of anti-features in the acceleration state of a vehicle
  • FIG. 3 examples for the definition of anti-features in the deceleration state of a vehicle
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a system for generating a virtual prototype of a vehicle.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a method SO for generating a virtual prototype of a vehicle 1 on the basis of data from road measurements.
  • measurement runs are preferably carried out with a vehicle 1 on routes 2, in particular roads.
  • the method preferably has three simulation loops 110, 120, 130, which are preferably carried out one after the other.
  • the individual simulation loops 110, 120, 130 preferably driving dynamics parameters of the vehicle model, such as a pitch gradient, a roll gradient, a slip angle gradient, or a steering angle Gradient optimized.
  • driving dynamics parameters of the vehicle model such as a pitch gradient, a roll gradient, a slip angle gradient, or a steering angle Gradient optimized.
  • the determined anti-features are output after each loop and taken into account in the vehicle model.
  • a first work step S1 values of measurement variables of a measurement run are recorded.
  • this can be done via a data interface, but it can also be carried out directly by its sensors during the measurement run.
  • a fourth work step S4 which is also part of the first simulation loop 110, the at least one value of the driving dynamics parameter pitch gradient calculated in its second work step S2 is compared with the values of the parameter pitch gradient simulated in work step S3. In this case, however, only values of the pitch gradient during acceleration are considered.
  • a fifth work step S5 the vehicle model M is adjusted in order to ensure that the values of its simulated pitch gradient parameter are as close as possible are equal to the values of the pitch gradient parameter calculated on the basis of the road measurement.
  • values of the anti-features are preferably adjusted.
  • the values of the anti-features “anti-lift front” and “anti-squat rear” are preferably calculated.
  • a sixth work step S6 the values for the anti-features of the vehicle model M are output to the vehicle model M so that they can be taken into account in it.
  • the work steps S3 to S5 of the simulation loop 110 are repeated here until a termination condition is reached.
  • This termination condition is specified in particular by an optimization problem.
  • the termination condition is preferably the achievement of a local or absolute minimum of a deviation between the simulated driving dynamics parameter, in the case of first simulation loop 110 the pitch gradient, which is present during acceleration, and the corresponding driving dynamics parameter calculated on the basis of the road measurement.
  • a termination condition can be reaching a limit value of the simulated parameter, in particular when the parameter changes only infinitesimally.
  • the spring stiffness and the damper stiffness are preferably derived based on the physical properties of the vehicle 1 from the following group of physical properties:
  • the measured variables recorded in the first work step S1 are also preferably selected from the following group of measurement groups: • Longitudinal acceleration, lateral acceleration, pitch angle, roll angle, steering wheel angle, tire slip angle, speed, throttle position.
  • the measured variables actually recorded or measured depend on the driving dynamics parameter to be calculated in each case.
  • the following driving maneuvers are carried out, for example, also depending on the driving dynamics parameter to be determined:
  • subsequent second simulation loop 120 has vehicle 1 simulated again in a seventh work step S7, and in an eighth work step S8 a comparison of vehicle dynamics values calculated in second work step S2 with simulated vehicle dynamics values of the vehicle dynamics parameter and a ninth step S9 the adjustment of the vehicle model M.
  • the anti-features considered are the features “anti-lift rear” and “anti-dive front” and the driving dynamics parameter considered is the pitch gradient when braking.
  • the values determined in first simulation loop 110 for the anti-features and for the vehicle dynamics parameter pitch gradient during acceleration are preferably included in vehicle model M. Also after the second simulation loop 120, the determined values for the anti-features issued to the vehicle model M or taken into account in the vehicle model M.
  • the vehicle M is again simulated using the vehicle model M, in a twelfth step S12 a simulated value of the driving dynamics parameter is compared with a calculated value of the driving dynamics parameter in order to calculate the vehicle model M in the thirteenth step S13 with the values of the driving dynamics parameter calculated on the basis of the real road measurement.
  • Simulation loop 120 the driving dynamics parameters of the roll gradient, the slip angle gradient and the steering angle gradient are considered as target variables in the third simulation loop 130 and values of the anti-features "anti-roll bar stiffness front" and “anti- Roll-Bar-Stiffness rear” calculated. Also after the third simulation loop 130, the values for the anti-features "Anti-Roll-Bar-Stiffness front” and “Anti-Roll-Bar-Stiffness rear” are output in a fourteenth work step S14, in particular to the vehicle model M or considered in the vehicle model M.
  • the roll gradient parameter is additionally calculated based on the physical parameter track width.
  • the slip angle gradient parameter is additionally determined on the basis of the physical parameter steering angle and the actual direction of movement of the vehicle.
  • the steering angle gradient parameter is additionally determined on the basis of the physical parameters of the steering angle and the lateral acceleration.
  • a slip angle preferably indicates a difference angle between the steering angle and the actual direction of movement.
  • Figures 2 and 3 show definitions for example anti-features.
  • the anti-lift, anti-squat and anti-dive features are shown, which counteract the so-called pitching caused by the longitudinal acceleration and longitudinal deceleration.
  • FIG. 2 relates to the definition of the corresponding anti-features in the case of a longitudinal acceleration.
  • Figure 3 relates to the definition of the anti-features in the event of deceleration.
  • FIGS. 2e and 3e the vehicle 1 executes a backward pitching movement in FIG. 2e and a forward pitching movement in FIG. 3e.
  • an imaginary lower level of the vehicle in the front part of the vehicle 1 is raised relative to the road 2 .
  • the imaginary lower level of the vehicle in the front part of the vehicle 1 in FIG. 3e lowers in relation to the road 2 when the vehicle 2 brakes, as illustrated in FIG.
  • the acceleration is indicated in FIG. 2 by the arrows F x .
  • the braking deceleration is also indicated in FIG. 3 by the vector arrows F x .
  • the parameter which is characteristic of the respective anti-feature in relation to a longitudinal acceleration or deceleration is the angle shown in Figures 2 and 3 (p as a function of the acceleration force Fx or braking deceleration force Fx.
  • Figure 2a shows a definition of the anti-feature "anti-lift” under acceleration in relation to an independent driveshaft front axle.
  • Figure 2b shows a definition of the anti-feature "anti-squat" under acceleration in relation to an independent drive shaft axle.
  • Figure 2c shows a definition of the anti-feature "anti-lift” under acceleration in relation to a rigid front axle or an independent front axle with a hub motor.
  • Figure 2d shows a definition of the anti-feature "anti-squat" under acceleration in relation to a rigid rear axle or an independent hub motor rear axle.
  • Figure 3a shows a definition of the anti-dive feature during deceleration in relation to an independent front axle with in-transmission brakes.
  • Figure 3b shows a definition of the anti-feature "anti-lift" during deceleration in relation to an independent axle with in-transmission brakes.
  • Figure 3c shows a definition of the "anti-dive" anti-feature during deceleration in relation to an independent front axle with wheel-side brakes or a rigid front axle.
  • Figure 3d shows a definition of the anti-feature "anti-lift” during deceleration in relation to an independent rear axle with external brakes or a rigid rear axle.
  • the definitions of the two anti-features "Anti-Roll-Bar-Stiffness front” and “Anti-Roll-Bar-Stiffness rear” can be found in the following two publications: Jin Gao et al., "Study on the effect of stiffness matching of antiroll bar in front and rear of vehicle on the handling stability", International Journal of Automotive Technology (2021)., Vol. 22, No. 1, pages 185 to 199 and Yahong Dong et al., "Analysis of characteristics and structure optimization of anti-roll intorsion bar", ICMD 2019, MMS 77, pages 139 to 150, Springer Nature Singapore (2020).
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a system 10 for generating a virtual prototype of a vehicle based on data from road measurements, which system has means 11, 12, 13, 14 and 15 for parameterizing the vehicle model M of the virtual prototype.
  • the means 11, 12, 13, 14 and 15 for parameterization are here, set up by in particular cascaded software-in-the-loop simulation, on the basis of measured values of the road measurement, values of the anti-features of the vehicle model M in simulation loops, in to determine which driving dynamics parameters of the vehicle model M are optimized, iteratively one after the other by comparing simulated parameter values with parameter values calculated using the road measurement.
  • the system 10 preferably has means 12 for simulating the vehicle with a vehicle model M, a vehicle type of the vehicle 1 and at least the following physical properties of the vehicle being included in the vehicle model M: • Spring stiffness, in particular spring stiffness at the front and spring stiffness at the rear, damper stiffness, in particular damper stiffness at the front and damper stiffness at the rear, wheelbase, position of the center of gravity, in particular height and position of the center of gravity, vehicle mass, with at least values of the pitch gradient during acceleration parameters being output as a target variable.
  • the system 10 has means 14 for adapting the vehicle model M to match the simulated pitch gradient under acceleration parameter to the pitch gradient under acceleration parameter calculated on the basis of the road measurement by changing the values of the anti- Features, in particular "Anti-Lift front” and “Anti-Squat rear", to be adjusted.
  • system 10 preferably has an interface 15 for outputting values for anti-features of the vehicle model M, the means for parameterization being set up to adapt the vehicle model M until a termination condition is reached.
  • the means n, 12, 13, 14 and 15 of the system 10 are preferably part of a data processing system.
  • the method SO is preferably carried out automatically and/or in a computer-implemented manner by such a data processing system.

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Abstract

Verfahren (S0) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs (1) auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen mit folgenden Arbeitsschritten: • Erfassen von Werten von Messgrößen einer Messfahrt (S1); • Berechnen wenigstens eines Werts für einen Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameter auf der Grundlage der aufgenommenen Werte der Messgrößen (S2); • Simulieren des Fahrzeugs mittels eines Fahrzeugmodells (S3), wobei in das Fahrzeugmodell wenigstens Anti-Merkmale (englisch: anti-features) der Fahrzeugaufhängung, insbesondere "Anti-Lift front" und "Anti-Squat rear", eine Fahrzeugart des Fahrzeugs und die folgenden physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs eingehen: • o Federsteifigkeit; • o Dämpfersteifigkeit; • o Radstand; • o Schwerpunktposition und Schwerpunktslage, Fahrzeugmasse, wobei wenigstens Werte des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung- Parameters als Zielgröße ausgegeben werden; • Vergleichen des wenigstens einen Werts des auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters mit den Werten des mittels des Fahrzeugmodells simulierten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters (S4); • Anpassen des Fahrzeugmodells, um den simulierten Pitch- Gradient-bei-Beschleunigung-Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung- Parameter durch Verändern um die Werte der Anti-Merkmale, insbesondere "Anti-Lift front" und "Anti-Squat rear" anzugleichen (S5); und • Ausgeben von Werten für die Anti-Merkmale des Fahrzeumodells S6; wobei die Arbeitsschritte des Simulierens, des Vergleichens und des Anpassens solange wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht wird.

Description

Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das fahrdynamische Fahrverhalten von Fahrzeugen auf Basis physikalischer Daten zu analysieren.
So offenbart beispielsweise das Dokument EP 0 846 945 A1 eine Verfahrensanalyse des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen mit folgenden Schritten:
• Durchführen von Messungen an einem realen Fahrzeug zur Gewinnung von Messgrößen über das Fahrverhalten;
• laufende Überprüfung, ob vorbestimmte Triggerbedingungen, d.h. Konstellationen von Messgrößen, erfüllt sind, die dem vorbestimmte Fahrzustand des Kraftfahrzeugs entsprechen;
• nur dann, wenn eine der Triggerbedingungen erfüllt ist, Berechnen mindestens einer Bewertungsgröße, die die Fahrbarkeit des Fahrzeugs ausdrückt, aus einer oder mehreren Messgrößen aufgrund einer vorbestimmten, von der Triggerbedingung abhängigen Funktion; und
• Ausgeben der Bewertungsgröße.
Um das fahrdynamische Fahrverhalten von Fahrzeugen zu analysieren, und dies möglichst in allen Fahrmanövern und Straßen sowie Umweltbedingungen, ist eine große Anzahl an zurückgelegten Testfahrkilometern zu bewältigen.
Darüber hinaus können diese Testfahrten erst in einem späten Entwicklungsstadium der Fahrzeuge durchgeführt werden. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, virtuelle Prototypen eines Fahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Erzeugen von virtuellen Prototypen des Fahrzeugs möglichst weitgehend zu automatisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten von Straßenmessungen, folgende Arbeitsschritte aufweisend:
• Erfassen von Werten von Messgrößen einer Messfahrt;
• Berechnen wenigstens eines Werts für einen Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameter auf der Grundlage der aufgenommenen Werte der Messgrößen;
• Simulieren des Fahrzeugs mittels eines Fahrzeugmodells, wobei in das Fahrzeugmodell wenigstens Anti-Merkmale (englisch: anti-features) der Fahrzeugaufhängung, insbesondere „Anti-Lift front“ und „Anti-Squat rear“, eine Fahrzeugart des Fahrzeugs und die folgenden physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs eingehen: o Federsteifigkeit, insbesondere Federsteifigkeit vorne und Federsteifigkeit hinten; o Dämpfersteifigkeit; insbesondere Dämpfersteifigkeit vorne und Dämpfersteifigkeit hinten; o Radstand; o Schwerpunktposition, insbesondere Schwerpunkthöhe, vorzugsweise abzüglich des Radradius, und Schwerpunktslage, Fahrzeugmasse, wobei wenigstens Werte des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters als Zielgröße ausgegeben werden;
• Vergleichen des wenigstens einen Werts des auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters mit den Werten des mittels des Fahrzeugmodells simulierten Pitch-Gradient- bei-Beschleunigung-Parameters;
• Anpassen des Fahrzeugmodells, um den simulierten Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameter durch Verändern um die Werte der Anti-Merkmale, insbesondere "Anti-Lift front" und "Anti-Squat rear" anzugleichen; und
• Ausgeben von Werten für die Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells; wobei die Arbeitsschritte des Simulierens, des Vergleichens und des Anpassens solange wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, wobei ein Fahrzeugmodell des virtuellen Prototyps, welches Anti-Merkmale aufweist, durch, insbesondere kaskadierte, Software-in-the-Loop- Simulation auf der Grundlage von Messwerten der Straßenmessung parametriert wird, wobei Werte der Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells in Simulationsschleifen, in welchen fahrdynamische Parameter des Fahrzeugmodells optimiert werden, iterativ nacheinander durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessung berechneten Parameterwerten ermittelt werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel aufweist zum Parametrieren eines Fahrzeugmodells des virtuellen Prototyps, welches Anti-Merkmale aufweist, wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, durch insbesondere kaskadierte Software-in-the-Loop-Simulation auf der Grundlage von Messwerten der Straßenmessung die Werte der Anti- Merkmale des Fahrzeugmodells in Simulationsschleifen, in welchen fahrdynamische Parameter des Fahrzeugmodells optimiert werden, iterativ nacheinander durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessungen berechneten Parameterwerten zu ermitteln. Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel zum Parametrieren aufweist, wobei die Mittel zum Parametrieren umfassen:
• Mittel zum Berechnen wenigstens eines Wertes für einen Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameter auf der Grundlage von während einer Messfahrt aufgenommenen Werten von Messgrößen;
• Mittel zum Simulieren des Fahrzeugs mittels eines Fahrzeugmodells, wobei in das Fahrzeugmodell wenigstens Anti-Merkmale der Fahrzeugaufhängung, insbesondere „Anti-Lift front“ und „Anti-Squat rear“, eine Fahrzeugart des Fahrzeugs und wenigstens die folgenden physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs eingehen: o Federsteifigkeit, insbesondere Federsteifigkeit vorne und Federsteifigkeit hinten; o Dämpfersteifigkeit, insbesondere Dämpfersteifigkeit vorne und Dämpfersteifigkeit hinten; o Radstand; o Schwerpunktposition, insbesondere Schwerpunkthöhe und Schwerpunktslage; o Fahrzeugmasse; wobei wenigstens Werte des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters als Zielgröße ausgegeben werden;
• Mittel zum Vergleichen des wenigstens einen Werts des auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters mit den Werten des simulierten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters;
• Mittel zum Anpassen des Fahrzeugmodells, um den simulierten Pitch-Gradient- bei-Beschleunigung-Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameter durch Veränderung der Werte der Anti-Merkmale, insbesondere "Anti-Lift front" und "Anti-Squat rear", anzugleichen; und
• eine Schnittstelle zum Ausgeben von Werten für Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells; wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, das Fahrzeugmodell so lange anzupassen, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist.
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug mittels eines virtuellen Prototyps des Fahrzeugs simuliert wird, welcher mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps auf der Grundlage von Straßenmessung erzeugt ist.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm und ein Speichermedium, welche Anweisungen aufweisen, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, diesen dazu veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
Eine Straßenmessung im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Feldmessung, d.h. eine Messung, welche in einem realen Fährbetrieb des Fahrzeugs stattfindet.
Eine Software-in-the-Loop-Simulation im Sinne der Erfindung ist vorzugsweise eine Simulation, bei welcher ein durch Software beschriebenes Bauteil in einer virtuellen Modellwelt getestet wird.
Ein Anti-Merkmal im Sinne der Erfindung stellt vorzugsweise eine Eigenschaft eines Fahrzeugs dar. Insbesondere ist ein Anti-Merkmal in Federungssystemen eine Eigenschaft, mit der das Verhalten der Vorder- oder Hinterradaufhängung bei Zugkräften (beim Bremsen oder Beschleunigen) beschrieben wird. Anti-Merkmale ergeben sich weiter vorzugsweise aus der Geometrie der Fahrzeugaufhängung. Vorzugsweise charakterisieren diese den Effekt einer Anti-Einrichtung (z.B. Anti- Dive, Anti-Roll), welche unerwünschten Bewegungen des Fahrzeugs entgegenwirkt oder diese sogar verhindert. Vorzugsweise ist der Wert eines Anti-Merkmals von der Eintauchtiefe abhängig. Weiter vorzugsweise kann diese Abhängigkeit als Funktion oder Kennfeld hinterlegt sein.
Ein Pitch im Sinne der Erfindung wird vorzugsweise auch als Nicken oder Stampfen eines Fahrzeugs bezeichnet.
Ein Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameter im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise einen, insbesondere gemittelten oder gefilterten, Quotienten zwischen Längsbeschleunigung und Pitch-Winkel an.
Ein Pitch-Gradient-bei-Bremsung-Parameter im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise einen, insbesondere gemittelten oder gefilterten, Quotienten zwischen Längsverzögerung und Pitch-Winkel an.
Ein Roll-Gradient-Parameter der Erfindung gibt vorzugsweise einen, insbesondere gemittelten oder gefilterten, Quotienten zwischen Querbeschleunigung und Roll- Winkel einen Gradienten des Rollens des Fahrzeugs an.
Ein Schlupfwinkel-Gradient-Parameter im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise einen, insbesondere gemittelten oder gefilterten, Gradienten des Schlupfwinkels im Verhältnis zur Querbeschleunigung des Fahrzeugs an.
Ein Lenkwinkel-Gradient-Parameter im Sinne der Erfindung gibt vorzugsweise einen, insbesondere gemittelten oder gefilterten, Gradienten eines Lenkwinkels im Verhältnis zur Querbeschleunigung des Fahrzeugs an.
Eine Fahrzeugart im Sinne der Erfindung bezeichnet vorzugsweise eine Fahrzeugklasse und/oder einen Fahrzeugtyp. Hierbei kennzeichnet die Fahrzeugklasse insbesondere die relative Größe eines Fahrzeugs, beispielsweise kleines Fahrzeug, großes Fahrzeug, Subkompaktfahrzeug, Kleinwagen, Mittelklassewagen, Oberklassewagen, Luxusklassewagen, und der Fahrzeugtyp insbesondere den Aufbau des Fahrzeugs, beispielsweise Sportwagen, Limousine, Großraumlimousine, Geländewagen, SUV. Die Erfindung beruht auf dem Ansatz, Anti-Merkmale des Federungssystems und sogenannte Schlüsselparameter der Bewegung des Fahrzeugs um seine drei Achsen, insbesondere die Rotation um Längs- und Querachse, durch ein iteratives Simulationsverfahren für einen virtuellen Prototyp bestimmen zu können. Auf diese Weise kann das fahrdynamische Fahrverhalten des Fahrzeugs simuliert werden, ohne dass hierfür weitere Testfahrten mit einem Testfahrzeug erforderlich sind. Die Fahrzeugmodell-Erstellung kann auf diese Weise mit wenig Aufwand, in kurzer Zeit und mit hoher belegbarer Qualität erfolgen. Dabei können die Bewegungen, insbesondere die Rotation um Längs- und Querachse, und Schwingungen des Fahrzeugaufbaus besonders zutreffend simuliert werden. Des Weiteren kann ein Handling-Verhalten eines Fahrzeugs bis zum Grenzbereich, d.h. bei maximaler lateraler Beschleunigung, korrekt im Simulationsmodell abgebildet werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine automatische Erstellung des Fahrzeugmodells aufgrund der Messdaten aus Straßenmessungen erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeugmodell die Anti-Merkmale "Anti-Lift front", "Anti-Squat rear", "Anti-Dive front", "Anti-Lift rear", "Anti-Roll-Bar- Stiffness front" und "Anti-Roll-Bar-Stiffness rear" auf und "Anti-Lift front" und "Anti- Squat rear" werden in einer ersten Simulationsschleife, "Anti-Dive front" und "Anti-Lift rear" in einer zweiten und "Anti-Roll-Bar-Stiffness front" und "Anti-Roll-Bar-Stiffness rear" in einer dritten Simulationsschleife ermittelt.
Die genannten Anti-Merkmale wirken den im Wesentlichen störenden Bewegungen des Fahrzeugs entgegen und erlauben es auf diese Weise, zusammen mit den physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs das fahrdynamische Fahrverhalten des Fahrzeugs zu charakterisieren. Durch die isolierte Betrachtung in einzelnen Simulationsschleifen können die einzelnen Anti-Merkmale jeweils nacheinander bestimmt werden. Die in der vorteilhaften Ausgestaltung angegebene Reihenfolge bei der Ermittlung ist besonders vorteilhaft, da diese die Stärke der Beeinflussung der einzelnen Anti-Merkmale aufeinander berücksichtigt. Vorzugsweise werden hierbei in der ersten Simulationsschleife simulierte Werte eines Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters mit Messwerten desselben Parameters als Zielgröße abgeglichen und das Fahrzeug diesbezüglich optimiert.
Weiter vorzugsweise werden in einer zweiten Simulationsschleife simulierte Werte eines Pitch-Gradient-bei-Bremsung-Parameters mit Messwerten desselben Parameters als Zielgröße abgeglichen und das Fahrzeugmodell diesbezüglich optimiert.
Weiter vorzugsweise werden in der dritten Simulationsschleife simulierte Werte eines Roll-Gradient-Parameters, eines Schlupfwinkel-Gradient-Parameters und eines Lenk-Gradient-Parameters mit Messwerten derselben Parameter als Zielgrößen abgeglichen und das Fahrzeugmodell diesbezüglich optimiert.
Diese Reihenfolge des Ermittelns von sogenannten Schlüsselparametern hat sich als besonders zeitsparend herausgestellt, wobei die Schlüsselparameter in dieser Reihenfolge besonders realistisch ermittelt werden können, Korrekturen des jeweils vorher ermittelten Schlüsselparameters vornehmen zu müssen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gehen die jeweils in einer Simulationsschleife ermittelten Werte der Anti-Merkmale in die weiteren Simulationsschleifen ein. Hierdurch kann die Genauigkeit der Abbildung der Realität in den einzelnen Simulationsschleifen noch erhöht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist bzw. entspricht die Abbruchbedingung dem Erreichen eines, insbesondere lokalen oder absoluten, Minimums einer Abweichung zwischen dem simulierten Parameter und dem auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Parameter und/oder dem Erreichen eines Grenzwertes des simulierten Parameters, insbesondere wenn der simulierte Parameter sich nur noch infinitesimal ändert.
Durch diese Art von Abbruchbedingungen kann eine besonders realitätsgetreue Darstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Verfahren des Weiteren den folgenden Arbeitsschritt auf:
Berechnen der Federsteifigkeiten und der Dämpfersteifigkeiten auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs aus der folgenden Gruppe:
• Achsgewichte, Fahrzeugtyp, Fahrzeugklasse, Schwingmuster der Vorderachse, Schwingmuster der Hinterachse, Dämpfungsfaktor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens sind die aufgenommenen Messgrößen aus der folgenden Gruppe an Messgrößen ausgewählt:
• Längsbeschleunigung, Pitch-Winkel, Querbeschleunigung, Rollwinkel, Lenkradwinkel, Reifenschlupfwinkel, Geschwindigkeit, Drosselklappenstellung.
Vorzugsweise werden die aufgenommenen Werte wenigstens teilweise zur Berechnung des jeweiligen Parameters eingesetzt.
Die Parameter Längsbeschleunigung und Pitch-Winkel kommen hier insbesondere zum Berechnen des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters und des Pitch- Gradient-bei-Bremsung-Parameters zum Einsatz. Die Messgrößen Querbeschleunigung, Rollwinkel, Lenkrad- und Reifenschlupfwinkel kommen dagegen überwiegend zum Berechnen der Parameter Roll-Gradient-Parameter im Schlupfwinkel-Gradient-Parameter und im Lenkrad-Gradient-Parameter zum Einsatz.
Die genannten Messgrößen lassen sich gut am Fahrzeug ermitteln.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden während der Messfahrt in Abhängigkeit der Zielgröße wenigstens folgende Fahrmanöver durchgeführt:
• Volllastbeschleunigung, Teillastbeschleunigung, Vollbremsung, Teilbremsung, Lenkradeinschlag bei 80 km/Std. Vorzugsweise wird eine Kurvenfahrt mit konstantem Radius als zusätzliches Manöver durchgeführt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird auf der Grundlage der erfassten Werte der Messgrößen des Weiteren wenigstens ein Wert für einen Pitch-Gradient-bei-Bremsung-Parameter auf der Grundlage der aufgenommenen Werte der Messgrößen berechnet, wobei das Verfahren des Weiteren die folgenden Arbeitsschritte aufweist:
• Nochmaliges Simulieren des Fahrzeugs mit dem Fahrzeugmodell, wobei in das Fahrzeugmodell zusätzlich die Werte der Anti-Merkmale "Anti-Lift rear" und "Anti-Dive front" eingehen, wobei Informationen zu angetriebenen Achsen als zusätzliche physikalische Eigenschaften des Fahrzeugs eingeht und wobei Werte des Pitch-Gradient-bei-Bremsung-Parameters als Zielgröße ausgegeben werden;
• Vergleichen wenigstens eines Wertes des berechneten Pitch-Gradient-bei- Bremsung-Parameters mit den simulierten Werten desselben Parameters;
• Anpassen des Fahrzeugmodells, um den simulierten Pitch-Gradient-bei- Bremsung-Parameter mit dem auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient-bei-Bremsung-Parameter durch Veränderung der Werte der Anti-Merkmale "Anti-Lift rear" und "Anti-Dive front" anzugleichen; und
• Ausgeben von Werten für die Anti-Merkmale aus dem angepassten Fahrzeugmodell; wobei wenigstens einige der Arbeitsschritte wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht wird.
Vorzugsweise werden beim nochmaligen Simulieren des Fahrzeugs bereits die vorher ermittelten Werte des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung berücksichtigt.
Unter Informationen zu angetriebenen Achsen wird im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden, welche Achse angetrieben oder durch eine Antriebsstrangkomponente gebremst wird, oder ob eine Bremse getriebeinnenseitig oder radseitig ist. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen mit E-Antrieben wichtig.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird wenigstens ein Wert für einen Roll-Gradient-Parameter, ein Schlupfwinkel-Gradient-Parameter und ein Lenkwinkel-Gradient-Parameter auf der Grundlage der aufgenommenen Messgrößen berechnet, wobei das Verfahren des Weiteren die folgenden Arbeitsschritte aufweist:
• Nochmaliges Simulieren des Fahrzeugs mit dem Fahrzeugmodell, wobei in das Fahrzeugmodell zusätzlich die Werte der Anti-Merkmale "Anti-Roll-Bar-Stiffness front" und "Anti-Roll-Bar-Stiffness rear" und die physikalische Eigenschaft Lenkwinkel eingehen, wobei die Spurbreite für den Roll-Gradient-Parameter, der Lenkwinkel und die Fahrzeugtrajektorie für den Schlupfwinkel-Gradient- Parameter als zusätzliche physikalische Eigenschaften des Fahrzeugs eingehen, und wobei Werte des Roll-Gradient-Parameters, des Schlupfwinkel- Gradient-Parameters und des Lenkwinkel-Gradient-Parameters als Zielgrößen ausgegeben werden;
• Vergleichen wenigstens eines Werts der berechneten Roll-Gradient-Parameter, Schlupfwinkel-Gradient-Parameter und Lenkwinkel-Gradient-Parameter mit den simulierten Werten jeweils desselben Parameters;
• Anpassen des Fahrzeugmodells, um den simulierten Roll-Gradient-Parameter, den simulierten Schlupfwinkel-Gradient-Parameter und den simulierten Lenkwinkel-Gradient-Parameter dem auf Grundlage der Straßenmessung berechneten Roll-Gradient-Parameter, berechneten Schlupfwinkel-Gradient- Parameter und berechneten Lenkwinkel-Gradient-Parameter durch Veränderung der Werte der Anti-Merkmale "Anti-Roll-Bar-Stiffness front" und "Anti-Roll-Bar-Stiffness rear" anzugleichen; und
• Ausgeben von Werten für die Anti-Merkmale aus dem angepassten Fahrzeugmodell; wobei wenigstens einige der Arbeitsschritte wiederholt werden, bis die Abbruchbedingung erreicht wird. Auch in dieser vorteilhaften Ausgestaltung werden vorzugsweise bereits die Werte der vorher bestimmten Anti-Merkmale "Anti-Lift front" und "Anti-Squat rear", "Anti-Lift rear" und "Anti-Dive front" einbezogen.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung in Bezug auf die Figuren. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs;
Figur 2 Beispiele für die Definition von Anti-Merkmalen im Beschleunigungszustand eines Fahrzeugs;
Figur 3 Beispiele für die Definition von Anti-Merkmalen im Verzögerungszustand eines Fahrzeugs; und
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens SO zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs 1 auf der Grundlage von Daten von Straßenmessungen.
Für die Straßenmessung werden vorzugsweise Messfahren mit einem Fahrzeug 1 auf Fahrwegen 2, insbesondere Straßen, durchgeführt.
Das Verfahren weist vorzugsweise drei Simulationsschleifen 110, 120, 130 auf, welche vorzugsweise nacheinander durchgeführt werden.
In den einzelnen Simulationsschleifen 110, 120, 130 werden vorzugsweise fahrdynamische Parameter des Fahrzeugmodells, wie beispielsweise ein Pitch- Gradient, ein Roll-Gradient, ein Schlupfwinkel-Gradient, oder ein Lenkwinkel Gradient optimiert. Die ermittelten Anti-Merkmale werden nach jeder Schleife ausgegeben und in dem Fahrzeugmodell berücksichtigt.
Im Einzelnen werden in einem ersten Arbeitsschritt S1 Werte von Messgrößen einer Messfahrt erfasst. Dies kann zum einen über eine Datenschnittstelle erfolgen, aber auch direkt durch deren Sensoren während der Messfahrt ausgeführt werden.
In einem zweiten Arbeitsschritt S2 wird wenigstens ein Wert für den fahrdynamischen Parameter Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung auf der Grundlage der erfassten Werte der Messgrößen berechnet.
In einem dritten Arbeitsschritt S3, welcher Teil der ersten Simulationsschleife 110 ist, wird das Fahrzeug 1 mit dem Fahrzeugmodell M simuliert. In das Fahrzeugmodell M gehen Anti-Merkmale der Fahrzeugaufhängung, eine Fahrzeugart des Fahrzeugs 1 und weitere physikalische Eigenschaften des Fahrzeugs 1 ein. Mithin hängt das Fahrzeugmodell M von diesen Größen ab. Die weiteren physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs 1 sind vorzugsweise die Federsteifigkeit, insbesondere die Federsteifigkeit an der vorderen Achse und die Federsteifigkeit an der hinteren Achse, eine Dämpfersteifigkeit, insbesondere eine Dämpfersteifigkeit an der vorderen Achse und eine Dämpfersteifigkeit an der hinteren Achse, ein Radstand, eine Schwerpunktposition, insbesondere eine Schwerpunkthöhe und Schwerpunktlage, und eine Fahrzeugmasse. Als Zielgröße dieser Simulation wird wenigstens ein Wert des Parameters Pitch-Gradient ausgegeben.
In einem vierten Arbeitsschritt S4, welcher ebenfalls Teil der der ersten Simulationsschleife 110 ist, wird der wenigstens eine Wert in dessen zweiten Arbeitsschritt S2 berechneten Werts des fahrdynamischen Parameters Pitch- Gradient mit den Werten des in Arbeitsschritt S3 simulierten Parameters Pitch- Gradient verglichen. Hierbei werden jedoch stets nur Werte der Pitch-Gradienten-bei- Beschleunigung betrachtet.
In einem fünften Arbeitsschritt S5 wird das Fahrzeugmodell M angepasst, um zu erreichen, dass die Werte dessen simulierten Parameters Pitch-Gradient möglichst gleich zu den auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Werte des Parameters Pitch-Gradient sind. Hierfür werden vorzugsweise Werte der Anti- Merkmale angepasst. In der ersten Simulationsschleife 110 werden vorzugsweise die Werte der Anti-Merkmale "Anti-Lift front" und "Anti-Squat rear" berechnet.
Schließlich werden in einem sechsten Arbeitsschritt S6 die Werte für die Anti- Merkmale des Fahrzeugmodells M an das Fahrzeugmodell M ausgegeben, so dass diese in diesem berücksichtigt werden können. Die Arbeitsschritte S3 bis S5 der Simulationsschleife 110 werden hierbei solange wiederholt, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist.
Diese Abbruchbedingung wird insbesondere durch ein Optimierungsproblem vorgegeben. Vorzugsweise ist die Abbruchbedingung dabei das Erreichen eines lokalen oder absoluten Minimums einer Abweichung zwischen dem simulierten fahrdynamischen Parameter, im Fall der ersten Simulationsschleife 110 des Pitch- Gradienten, welcher während der Beschleunigung vorliegt, und dem auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten entsprechenden fahrdynamischen Parameter ist.
Des Weiteren kann eine Abbruchbedingung ein Erreichen eines Grenzwertes des simulierten Parameters sein, insbesondere dann, wenn der Parameter sich nur noch infinitesimal verändert.
Die Federsteifigkeit und die Dämpfersteifigkeit werden auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs 1 vorzugsweise aus der folgenden Gruppe an physikalischen Eigenschaften hergeleitet:
• Achsgewichte, Fahrzeugtyp, Fahrzeugklasse, Schwingungszahl Vorderachse, Schwingungszahl Hinterachse, Dämpfungsfaktor.
Die erfassten Messgrößen in dem ersten Arbeitsschritt S1 werden darüber hinaus vorzugsweise aus der folgenden Gruppe an Messgruppen ausgewählt: • Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Pitch-Winkel, Roll-Winkel, Lenkrad-Winkel, Reifenschlupf-Winkel, Geschwindigkeit, Drosselklappenstellung.
Die tatsächlich erfassten oder gemessenen Messgrößen hängen von dem jeweils zu berechnenden fahrdynamischen Parameter ab.
Während einer Messfahrt werden dabei, ebenfalls in Abhängigkeit des zu bestimmenden fahrdynamischen Parameters, beispielsweise folgende Fahrmanöver durchgeführt:
• Volllastbeschleunigung, Teillastbeschleunigung, Vollbremsung, Teilbremsung, Lenkradeinschlag bei einer definierten Geschwindigkeit, insbesondere bei 80 km/h., Kurvenfahrt mit konstantem Radius.
Die nachfolgende zweite Simulationsschleife 120 weist, wie die erste Simulationsschleife 110, in einem siebten Arbeitsschritt S7 ein nochmaliges Simulieren des Fahrzeugs 1 auf, in einem achten Arbeitsschritt S8 ein Vergleichen von in dem zweiten Arbeitsschritt S2 berechneten fahrdynamischen Werten mit simulierten fahrdynamischen Werten des fahrdynamischen Parameters und einem neunten Arbeitsschritt S9 das Anpassen des Fahrzeugmodells M.
Diese Arbeitsschritte der zweiten Simulationsschleife werden ebenfalls wiederholt, bis die Abbruchbedingung erreicht ist. Im Unterschied zur ersten Simulationsschleife 110 sind die betrachteten Anti-Merkmale die Merkmale "Anti-Lift rear" und "Anti-Dive front" und der betrachtete fahrdynamische Parameter ist der Pitch-Gradient-bei-Bremsung.
In das Fahrzeugmodell M gehen dabei vorzugsweise die in der ersten Simulationsschleife 110 ermittelten Werte für die Anti-Merkmale und für den fahrdynamischen Parameter Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung ein. Auch nach der zweiten Simulationsschleife 120 werden die ermittelten Werte für die Anti-Merkmale an das Fahrzeugmodell M ausgegeben bzw. in dem Fahrzeugmodell M berücksichtigt.
Nach Abschluss der zweiten Simulationsschleife 120, d.h. wenn eine Abbruchbedingung erreicht wird, werden die Anti-Merkmale "Anti-Lift rear" und "Anti- Dive front" ausgegeben.
In der dritten Simulationsschleife 130 wird wiederum in einem elften Arbeitsschritt S11 das Fahrzeug M mittels des Fahrzeugmodells M simuliert, in einem zwölften Arbeitsschritt S12 wird ein simulierter Wert des fahrdynamischen Parameters mit einem berechneten Wert des fahrdynamischen Parameters verglichen, um im dreizehnten Arbeitsschritt S13 das Fahrzeugmodell M mit den auf der Grundlage der realen Straßenmessung berechneten Werten des fahrdynamischen Parameters anzugleichen.
In Unterschied zur ersten Simulationsschleife 110 und zur zweiten
Simulationsschleife 120 werden in der dritten Simulationsschleife 130 die fahrdynamischen Parameter des Roll-Gradienten, des Schlupfwinkel-Gradienten und des Lenkwinkel-Gradienten als Zielgrößen betrachtet und es werden Werte der Anti- Merkmale "Anti-Roll-Bar-Stiffness front" und "Anti-Roll-Bar-Stiffness rear" berechnet. Auch nach der dritten Simulationsschleife 130 werden die Werte für die Anti- Merkmale "Anti-Roll-Bar-Stiffness front" und "Anti-Roll-Bar-Stiffness rear" in einem vierzehnten Arbeitsschritt S14 ausgegeben, insbesondere an das Fahrzeugmodell M, bzw. in dem Fahrzeugmodell M berücksichtigt.
Der Roll-Gradient-Parameter wird zusätzlich auf der Grundlage des physikalischen Parameters Spurbreite berechnet. Der Schlupfwinkel-Gradient-Parameter wird zusätzlich auf der Grundlage des physikalischen Parameters Lenkwinkel und der tatsächlichen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ermittelt. Der Lenkwinkel-Gradient- Parameter wird zusätzlich auf der Grundlage der physikalischen Parameter des Lenkwinkels und der lateralen Beschleunigung ermittelt. Ein Schlupfwinkel gibt hierbei vorzugsweise einen Differenzwinkel zwischen dem Lenkwinkel und der eigentlichen Bewegungsrichtung an.
Die Figuren 2 und 3 zeigen Definitionen für beispielhafte Anti-Merkmale.
Dabei sind jeweils die Anti-Merkmale "Anti-Lift", "Anti-Squat" und "Anti-Dive" gezeigt, welche dem durch die Längsbeschleunigung und Längsverzögerung versurachten sogenannten Nicken entgegenwirkt.
Figur 2 betrifft hierbei die Definition der entsprechenden Anti-Merkmale im Fall einer Längsbeschleunigung.
Figur 3 betrifft die Definition der Anti-Merkmale im Falle einer Verzögerung bzw. Abbremsung.
Dementsprechend kann jeweils den Figuren 2e und 3e entnommen werden, dass das Fahrzeug 1 in Figur 2e eine Nickbewegung nach hinten bzw. in Figur 3e eine Nickbewegung nach vorne ausführt.
Die Nickbewegung wird um den Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 ausgeführt. Die Nickbewegung hängt dabei davon ab, ob die jeweiligen Räderachsen des Fahrzeugs 1 unabhängig mit einer Antriebswelle sind, starre Achse sind oder eine unabhängige Achse mit Radnabenmotor sind.
Entsprechend der Beschleunigung hebt sich eine gedachte untere Ebene des Fahrzeugs im vorderen Teil des Fahrzeugs 1 gegenüber der Straße 2 an. Entsprechend senkt sich die gedachte untere Ebene des Fahrzeugs im vorderen Teil des Fahrzeugs 1 in Figur 3e in Bezug auf die Straße 2 ab, wenn das Fahrzeug 2 bremst, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Die Beschleunigung ist in Figur 2 jeweils durch die Pfeile Fx angegeben. Die Bremsverzögerung ist in Figur 3 ebenfalls jeweils durch die Vektorpfeile Fx angegeben. Der Parameter, welcher charakteristisch für das jeweilige Anti-Merkmal in Bezug auf eine Längsbeschleunigung oder Verzögerung ist, ist der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Winkel (p in Abhängigkeit von der Beschleunigungskraft Fx oder Bremsverzögerungskraft Fx.
Figur 2a zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Lift" bei Beschleunigung in Bezug auf eine unabhängige Vorderachse mit Antriebswelle.
Figur 2b zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Squat" bei Beschleunigung in Bezug auf eine unabhängige Achse mit Antriebswelle.
Figur 2c zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Lift" bei Beschleunigung in Bezug auf eine starre Vorderachse oder eine unabhängige Vorderachse mit Nabenmotor.
Figur 2d zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Squat" bei Beschleunigung in Bezug auf eine starre Hinterachse oder eine unabhängige Hinterachse mit Nabenmotor.
Figur 3a zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Dive" bei Verzögerung in Bezug auf eine unabhängige Vorderachse mit getriebeinnenseitigen Bremsen.
Figur 3b zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Lift" bei Verzögerung in Bezug auf eine unabhängige Achse mit getriebeinnenseitigen Bremsen.
Figur 3c zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Dive" bei Verzögerung in Bezug auf eine unabhängige Vorderachse mit radseitigen Bremsen oder einer starren Vorderachse.
Figur 3d zeigt eine Definition des Anti-Merkmals "Anti-Lift" bei Verzögerung in Bezug auf eine unabhängige Hinterachse mit außenliegenden Bremsen oder einer starren Hinterachse. Die Definitionen der beiden Anti-Merkmale "Anti-Roll-Bar-Stiffness front" und "Anti- Roll-Bar-Stiffness rear" können den beiden folgenden Veröffentlichungen entnommen werden: Jin Gao et al., "Study on the effect of stiffness matching of antiroll bar in front and rear of vehicle on the handling stability", International Journal of Automotive Technology (2021)., Bd. 22, Nr. 1 , Seiten 185 bis 199 und Yahong Dong et al., "Analysis of characteristics and structure optimization of anti-roll intorsion bar", ICMD 2019, MMS 77, Seiten 139 bis 150, Springer Nature Singapore (2020).
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Systems 10 zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel 11 , 12, 13, 14 und 15 zum Parametrieren des Fahrzeugmodells M des virtuellen Prototyps aufweist. Die Mittel 11 , 12, 13, 14 und 15 zum Parametrieren sind hierbei, eingerichtet durch insbesondere kaskadierte Software-in-the-Loop-Simulation, auf der Grundlage von Messwerten der Straßenmessung, Werte der Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells M in Simulationsschleifen, in welchen fahrdynamische Parameter des Fahrzeugmodells M optimiert werden, iterativ nacheinander durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessung berechneten Parameterwerten zu ermitteln.
Insbesondere ist das System 10 dazu eingerichtet, ein Verfahren SO gemäß Figur 1 auszuführen. Vorzugsweise, aber nicht abschließend, weist das System 10 hierfür Mittel 11 zum Berechnen wenigstens eines Werts für ein Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung auf der Grundlage von während einer Messfahrt aufgenommenen Werten von Messgrößen auf.
Darüber hinaus weist das System 10 vorzugsweise Mittel 12 zum Simulieren des Fahrzeugs mit einem Fahrzeugmodell M auf, wobei in das Fahrzeugmodell M eine Fahrzeugart des Fahrzeugs 1 und wenigstens die folgenden physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs eingehen: • Federsteifigkeit, insbesondere Federsteifigkeit vorne und Federsteifigkeit hinten, Dämpfersteifigkeit, insbesondere Dämpfersteifigkeit vorne und Dämpfersteifigkeit hinten, Radstand, Schwerpunktposition, insbesondere Schwerpunkthöhe und Schwerpunktlage, Fahrzeugmasse, wobei wenigstens Werte des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters als Zielgröße ausgegeben werden.
Weiter vorzugsweise weist das System 10 Mittel 13 zum Vergleichen des wenigstens einen Werts des auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Pitch- Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters mit den Werten des simulierten Pitch- Gradient-bei Beschleunigung-Parameters auf.
Weiter vorzugsweise weist das System 10 Mittel 14 zum Anpassen des Fahrzeugmodells M auf, um den simulierten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung- Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessung berechneten Pitch-Gradient- bei-Beschleunigung-Parameter durch Veränderung der Werte der Anti-Merkmale, insbesondere "Anti-Lift front" und "Anti-Squat rear", anzugleichen.
Des Weiteren weist das System 10 vorzugsweise eine Schnittstelle 15 zum Ausgeben von Werten für Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells M auf, wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, das Fahrzeugmodell M solange anzupassen, bis eine Abbruchbedingung erreicht ist.
Die Mittel n , 12, 13, 14 und 15 des Systems 10 sind vorzugsweise Teil einer Datenverarbeitungsanlage. Vorzugsweise wird das Verfahren SO von einer solchen Datenverarbeitungsanlage automatisch und/oder computerimplementiert ausgeführt.
Die angegebenen Mittel 11 , 12, 13, 14 und 15 sind insbesondere auch eingerichtet, die zweite Simulationsschleife 120 und die dritte Simulationsschleife 130 des Verfahrens SO auszuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den Ausführungsbeispielen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendung und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion oder Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Claims

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Ansprüche Verfahren (SO) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs (1) auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, insbesondere nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , folgende Arbeitsschritte aufweisend:
51 ) Erfassen von Werten von Messgrößen einer Messfahrt;
52) Berechnen wenigstens eines Werts für einen Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameter auf der Grundlage der erfassten Werte der Messgrößen;
53) Simulieren des Fahrzeugs (1 ) mittels eines Fahrzeugmodells (M), wobei in das Fahrzeugmodell (M) wenigstens Anti-Merkmale der Fahrzeugaufhängung, insbesondere „Anti-Lift front“ und „Anti-Squat rear“, eine Fahrzeugart des Fahrzeugs (1 ) und die folgenden physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs (1 ) eingehen:
- Federsteifigkeit, insbesondere Federsteifigkeit vorne und
Federsteifigkeit hinten,
- Dämpfersteifigkeit, insbesondere Dämpfersteifigkeit vorne und Dämpfersteifigkeit hinten,
- Radstand,
- Schwerpunktposition, insbesondere Schwerpunkthöhe und Schwerpunktslage,
- Fahrzeugmasse, wobei wenigstens Werte des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters als Zielgröße ausgegeben werden;
54) Vergleichen des wenigstens einen Werts des in Arbeitsschritt S2 berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters mit den Werten des in Arbeitsschritt S3 simulierten Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameters;
55) Anpassen des Fahrzeugmodells (M), um den simulierten Pitch- Gradient-bei-Beschleunigung-Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung- Parameter durch Veränderung der Werte der Anti-Merkmale, insbesondere „Anti-Lift front“ und „Anti-Squat rear“, anzugleichen; und
S6) Ausgeben von Werten für die Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells (M); wobei die Arbeitsschritte S3 bis S5 wiederholt werden, bis eine Abbruchbedingung erreicht wird. Verfahren (SO) nach Anspruch 1 , wobei die Abbruchbedingung das Erreichen eines, insbesondere lokalen oder absoluten, Minimums einer Abweichung zwischen dem simulierten Parameter und dem auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Parameter und/oder das Erreichen eines Grenzwerts des simulierten Parameters, insbesondere wenn der der Parameter sich nur noch infinitesimal verändert, ist. Verfahren (SO) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Federsteifigkeit und die Dämpfersteifigkeit auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs (1 ) aus der folgenden Gruppe an physikalischen Eigenschaften hergeleitet werden:
Achsgewichte, Fahrzeugtyp, Fahrzeugklasse, Schwingungszahl Vorderachse, Schwingungszahl Hinterachse, Dämpfungsfaktor. rfahren (SO) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erfassten
Messgrößen in Arbeitsschritt S1 aus der folgenden Gruppe an Messgrößen ausgewählt sind: Längsbeschleunigung;
Querbeschleunigung;
Pitchwinkel;
Rollwinkel; Lenkradwinkel;
Reifen-Schlupfwinkel;
Geschwindigkeit;
Drosselklappenstellung ; wobei die aufgenommenen Werte wenigstens teilweise zur Berechnung des jeweiligen Parameters in Arbeitsschritt S2) eingesetzt werden. rfahren (SO) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei während der
Messfahrt in Abhängigkeit der Zielgröße wenigstens folgende Fahrmanöver durchgeführt werden:
Volllastbeschleunigung, Teillastbeschleunigung, Vollbremsung, Teilbremsung, Lenkradeinschlagen bei definierter Geschwindigkeit, insbesondere bei 80 km/h; wobei vorzugsweise eine Kurvenfahrt mit konstantem Radius als zusätzliches Manöver durchgeführt wird. rfahren (SO) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in Arbeitsschritt S2 des Weiteren wenigstens ein Wert für einen Pitch-Gradient-bei-Bremsung- Parameter auf der Grundlage der aufgenommenen Werte der Messgrößen berechnet wird, des Weiteren die folgenden Arbeitsschritte aufweisend:
57) Nochmaliges Simulieren des Fahrzeugs (1 ) mit dem Fahrzeugmodell (M), wobei in das Fahrzeugmodell (M) zusätzlich die Werte der Anti- Merkmale „Anti-Lift rear“ und „Anti-Dive front“ eingehen, wobei Informationen zu angetriebenen Achsen als zusätzliche physikalische Eigenschaften des Fahrzeugs (1 ) eingeht und wobei Werte des Pitch-Gradient-bei Bremsung-Parameters als Zielgröße ausgegeben werden;
58) Vergleichen wenigstens eines Werts des in Arbeitsschritt S2 berechneten Pitch-Gradient-bei-Bremsung-Parameters mit den in Arbeitsschritt S7 simulierten Werten desselben Parameters; - 25 -
S9) Anpassen des Fahrzeugmodells (M), um den simulierten Pitch- Gradient-bei Bremsung-Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Pitch-Gradient-bei-Bremsung- Parameter durch Veränderung der Werte der Anti-Merkmale „Anti-Lift rear“ und „Anti-Dive front“ anzugleichen; und
S10) Ausgeben von Werten für die Anti-Merkmale des angepassten Fahrzeugmodells (M); wobei die Arbeitsschritte S7 bis S9 wiederholt werden, bis die Abbruchbedingung erreicht wird. rfahren (SO) nach Anspruch 6, wobei in Arbeitsschritt S2 des Weiteren wenigstens ein Wert für einen Roll-Gradient-Parameter, einen Schlupfwinkel- Gradient-Parameter und einen Lenkwinkel-Gradient-Parameter auf der Grundlage der aufgenommenen Werte der Messgrößen berechnet wird, des Weiteren die folgenden Arbeitsschritte aufweisend: 1 ) Nochmaliges Simulieren des Fahrzeugs mit dem Fahrzeugmodell (M), wobei in das Fahrzeugmodell (M) zusätzlich die Werte der Anti- Merkmale „Anti-Roll-Bar stiffness front“ und „Anti-Roll-Bar stiffness rear“ und die physikalische Eigenschaft Lenkwinkel eingehen, wobei die die Spurbreite für den Roll-Gradient-Parameter, der Lenkwinkel und die Fahrzeugtrajektorie für den Schlupfwinkel-Gradient-Parameter und der Lenkwinkel und die laterale Beschleunigung für den Lenkwinkel- Gradient-Parameter als zusätzliche physikalische Eigenschaften des Fahrzeugs eingehen und wobei Werte des Roll-Gradient-Parameters, des Schlupfwinkel-Gradient-Parameters und des Lenkwinkel-Gradient- Parameters als Zielgrößen ausgegeben werden; 2) Vergleichen wenigstens eines Werts der in Arbeitsschritt S2 berechneten Roll-Gradient-Parameter, Schlupfwinkel-Gradient- Parameter und Lenkwinkel-Gradient-Parameter mit den in Arbeitsschritt S11 simulierten Werten jeweils desselben Parameters; - 26 -
513) Anpassen des Fahrzeugmodells (M), um den simulierten Roll-Gradient- Parameter, den simulierten Schlupfwinkel-Gradient-Parameter und den simulierten Lenkwinkel-Gradient-Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Roll-Gradient-Parameter, berechneten Schlupfwinkel-Gradient-Parameter und berechneten Lenkwinkel- Gradient-Parameter durch Veränderung der Werte der Anti-Merkmale „Anti-Roll-Bar stiffness front“ und „Anti-Roll-Bar stiffness rear“ anzugleichen; und
514) Ausgeben von Werten für die Anti-Merkmale des angepassten Fahrzeugmodells (M); wobei die Arbeitsschritte S11 bis S13 wiederholt werden, bis die Abbruchbedingung erreicht wird. Computer-implementiertes Verfahren (SO) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs (1 ) auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, wobei ein Fahrzeugmodell (M) des virtuellen Prototyps, welches Anti-Merkmale der Fahrzeugaufhängung aufweist, durch, insbesondere kaskadierte, Software-in-the-loop Simulation (100) auf der Grundlage von Messwerten der Straßenmessungen parametriert wird, wobei Werte der Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells (M) in Simulationsschleifen (1 10, 120, 130), in welchen fahrdynamische Parameter des Fahrzeugmodells optimiert werden, iterativ nacheinander durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessungen berechneten Parameterwerten ermittelt werden. Verfahren (SO) nach Anspruch 8, wobei das Fahrzeugmodell (M) die Anti- Merkmale „Anti-Lift front”, „Anti-Squat rear“, „Anti-Dive front“, „Anti-Lift rear“, „Anti-Roll-Bar stiffness front“ und „Anti-Roll-Bar stiffness rear“ aufweist und wobei in einer ersten Simulationsschleife die Werte für „Anti-Lift front” und „Anti-Squat rear“, in einer zweiten Simulationsschleife die Werte für „Anti- Dive front“ und „Anti-Lift rear“ und in einer dritten Simulationsschleife die - 27 -
Werte für „Anti-Roll-Bar stiffness front“ und „Anti-Roll-Bar stiffness rear“ ermittelt werden. Verfahren (SO) nach Anspruch 8 oder 9, wobei in der ersten Simulationsschleife (110) simulierte Werte eines Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameters mit Messwerten desselben Parameters als Zielgröße abgeglichen werden und das Fahrzeugmodell (M) diesbezüglich optimiert wird. Verfahren (SO) nach Anspruch 10, wobei in der zweiten Simulationsschleife (120) simulierte Werte eines Pitch-Gradient-bei-Bremsung-Parameters mit Messwerten desselben Parameters als Zielgröße abgeglichen werden und das Fahrzeugmodell (M) diesbezüglich optimiert wird. Verfahren (SO) nach Anspruch 11 , wobei in der dritten Simulationsschleife (130) simulierte Werte eines Roll-Gradient-Parameters, eines Schlupfwinkel- Gradient-Parameter und eines Lenkwinkel-Gradient-Parameter mit Messwerten derselben Parameter als Zielgrößen abgeglichen werden und das Fahrzeugmodell (M) diesbezüglich optimiert wird. Verfahren (SO) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die jeweils in einer Simulationsschleife (110, 120, 130) ermittelten Werte der Anti-Merkmale in die weiteren Simulationsschleifen eingehen. rfahren zum Analysieren eines Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) mittels eines virtuellen Prototyps des Fahrzeugs (1 ) simuliert wird, welcher mittels eines Verfahrens (SO) nach einem der vorangehenden Ansprüche erzeugt ist. mputerprogramm oder Speichermedium, welche Anweisungen aufweisen, die, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, diesen dazu - 28 - veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. stem (10) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs (1) auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, welches Mittel (11 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren eines Fahrzeugmodells (M) des virtuellen Prototyps, welches Anti-Merkmale aufweist, aufweist, wobei die Mittel (11 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren eingerichtet sind, durch, insbesondere kaskadierte, Software-in-the-loop Simulation auf der Grundlage von Messwerten der Straßenmessungen Werte der Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells (M) in Simulationsschleifen, in welchen fahrdynamische Parameter des Fahrzeugmodells (M) optimiert werden, iterativ nacheinander durch Abgleich von simulierten Parameterwerten mit anhand der Straßenmessungen berechneten Parameterwerten zu ermitteln. stem (10) zum Erzeugen eines virtuellen Prototyps eines Fahrzeugs (1) auf der Grundlage von Daten aus Straßenmessungen, insbesondere nach Anspruch 16, welches Mittel (11 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren aufweist, wobei die Mittel (11 , 12, 13, 14, 15) zum Parametrieren umfassen:
Mittel (11) zum Berechnen wenigstens eines Werts für einen Pitch-Gradient- bei-Beschleunigung-Parameter auf der Grundlage von während einer Messfahrt aufgenommenen Werten von Messgrößen;
Mittel (12) zum Simulieren des Fahrzeugs mittels eines Fahrzeugmodells (M), wobei in das Fahrzeugmodell (M) wenigstens Anti-Merkmale der Fahrzeugaufhängung, insbesondere „Anti-Lift front“ und „Anti-Squat rear“, eine Fahrzeugart des Fahrzeugs (1) und wenigstens die folgenden physikalischen Eigenschaften des Fahrzeugs (1 ) eingehen:
Federsteifigkeit, insbesondere Federsteifigkeit vorne und Federsteifigkeit hinten, Dämpfersteifigkeit, insbesondere Dämpfersteifigkeit vorne und Dämpfersteifigkeit hinten, Radstand, Schwerpunktposition, - 29 - insbesondere Schwerpunkthöhe und Schwerpunktslage, Fahrzeugmasse; wobei wenigstens Werte des Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameters als Zielgröße ausgegeben werden;
Mittel (13) zum Vergleichen des wenigstens einen Werts des auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameters mit den Werten des simulierten Pitch- Gradient-bei Beschleunigung-Parameters;
Mittel (14) zum Anpassen des Fahrzeugmodells (M), um den simulierten Pitch-Gradient-bei-Beschleunigung-Parameter dem auf der Grundlage der Straßenmessungen berechneten Pitch-Gradient-bei- Beschleunigung-Parameter durch Veränderung der Werte der Anti- Merkmale, insbesondere „Anti-Lift front“ und „Anti-Squat rear“, anzugleichen; und eine Schnittstelle (15) zum Ausgeben von Werten für Anti-Merkmale des Fahrzeugmodells (M); und wobei die Mittel zum Parametrieren eingerichtet sind, das Fahrzeugmodell (M) so lange anzupassen, bis eine
Abbruchbedingung erreicht ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116901637B (zh) * 2023-08-17 2026-03-24 智己汽车科技有限公司 一种基于cdc减振器的俯仰梯度获取方法及装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE219578T1 (de) * 1996-12-03 2002-07-15 Avl List Gmbh Verfahren und vorrichtung zur analyse des fahrverhaltens von kraftfahrzeugen
DE10003739C2 (de) * 2000-01-28 2002-12-05 Daimler Chrysler Ag Verfahren und System zur Identifikation von Systemparametern in Fahrzeugen
DE10046742A1 (de) * 2000-09-21 2002-04-11 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung und Verfahren für ein Fahrzeugentwurfssytem
AT500978B8 (de) * 2003-05-13 2007-02-15 Avl List Gmbh Verfahren zur optimierung von fahrzeugen
CN108099535B (zh) * 2018-01-24 2019-08-23 哈尔滨工业大学 一种车辆制动点头抑制方法
CN109033643B (zh) * 2018-07-31 2022-07-15 福建工程学院 基于灵敏度分析的汽车操稳性瞬态性能参数优化方法
CN113434954B (zh) * 2021-06-15 2022-09-20 同济大学 一种振动式路面平整度测试车的标定方法

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