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Fahrzeugachsprüfstand mit hochdynamischem Hexapod

Effiziente Entwicklungs- und Prüfumgebung für mechatronische Fahrzeugachsen

Die zunehmende Integration von Fahrwerkregelsystemen soll den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit moderner Fahrzeuge verbessern. Die Entwicklung der darin enthaltenen elektronischen Komponenten bei der mittlerweile hohen Anzahl von Fahrzeugderivaten erfordert den Einsatz effizienter, modellgestützter Prüfverfahren. Diesem Bedarf begegnen wir mit der Entwicklung einer universellen Prüfumgebung für mechatronische Fahrzeugachsen.

Hardware-in-the-Loop-Simulation
Mithilfe des Achsprüfstands wird eine Methode zur Durchführung mechatronischer Hardware-in-the-Loop (HiL)-Simulationen entwickelt. Dazu wird nur der Prüfling, eine mechatronische Fahrzeugachse, real im Prüfstand aufgebaut. Das sogenannte „Restfahrzeugmodell“, welches die restlichen Fahrzeugteile abbildet, wird auf einem Echtzeitrechner simuliert. Die Kopplung der realen und virtuellen Teilsysteme wird durch die Prüfstandsaktorik (u. a. Hexapod) und -sensorik (u. a. Kraftsensoren) ermöglicht.

Da somit alle komfort-, sicherheits- und dynamikrelevanten Komponenten eines Fahrzeugs im Labor entweder real oder virtuell vorhanden sind, können Fahrversuche unter reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt werden. Aktive Fahrwerkskomponenten, wie z. B. Wankstabilisatoren, können in diesem Rahmen abgestimmt und funktional abgesichert werden. Das Ziel ist es, die Anzahl aufwendiger Fahrversuche zu minimieren und diese durch schnell durchzuführende und reproduzierbare Tests ins Labor zu verlagern.

Iterationsfreie Betriebsfestigkeitsprüfung
In einem weiteren Forschungszweig wird unser Achsprüfstand weiterentwickelt, um für Betriebsfestigkeitsuntersuchung (BFU) gewinnbringend eingesetzt werden zu können. Die Regelbandbreite konventioneller Achsprüfstände reicht nicht aus, um die bei BFU geforderte Genauigkeit bei der Nachbildung vordefinierter Beanspruchungsspektren (Target-Signale) auf direktem Wege zu erreichen. Stattdessen müssen die Stellsignale der einzelnen Aktoren iterativ eingelernt werden. Hierbei können Vorschädigungen am Prüfling auftreten und das Prüfergebnis verfälschen. Die Kombination neuartiger Regelungsverfahren mit der dynamisch optimal abgestimmten Prüfstandshardware ermöglicht es, die Regelbandbreite derartig zu erhöhen, dass die Target-Signale direkt eingeregelt werden können und keine weitere Iteration der Drive-Signale notwendig ist.