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2023 | Buch

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Ermittlung von Fahrwerksbelastungen aus CAN-Daten

verfasst von: Baopu Qian

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : AutoUni – Schriftenreihe

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

In diesem Buch werden Algorithmen entwickelt, mit denen die Fahrwerksbelastungen rechnerisch aus CAN-Daten abgeschätzt werden. Eine gute Übereinstimmung zwischen den berechneten und gemessenen Lastdaten ist nachgewiesen. Diese Algorithmen ermöglichen das dauerhafte Lastkollektiv der Radnabenkräfte und -momente im Fahrbetrieb. Somit wird z. B. eine kostengünstige Lösung zum Belastungsabgleich zwischen dem Fahrzeugdauerlauf- und Prüfstandsversuch für die Betriebsfestigkeit angeboten.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Aufgrund der immer höheren Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Kraftfahrzeugen gewinnt Leichtbau in der Fahrzeugentwicklung zunehmend an Bedeutung, [Frie 17]. In fast jedem Teilsystem des Fahrzeugs, unter anderem der Karosserie, dem Antriebsstrang und dem Fahrwerk, wird Leichtbau gefordert. Ein leichteres Fahrwerk bedeutet eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs durch die Reduzierung der Fahrzeugmasse aber auch eine Verbesserung der Fahrdynamik und des Komforts durch die Reduzierung der ungefederten Masse, [Heiß 07, Bren 08, Fruh 10].

Baopu Qian

Kapitel 2. Zusammenfassung

Zusammenfassung

Die Motivation der vorliegenden Arbeit besteht darin, die Dauerfahrversuche mithilfe der rechnerischen Belastungsermittlung besser zu überwachen und mit der Fahrbetriebsmessung abzugleichen. Im Rahmen der Dissertation wurden Algorithmen entwickelt, mit denen die Radnabenkräfte und -momente (\(F_{x,R}\), \(F_{y,R}\), \(F_{z,R}\), \(M_{x,R}\) und \(M_{y,R}\)) aus CAN-Daten rechnerisch abgeschätzt werden. Die entwickelten rechnerischen Methoden sind eine gute Ergänzung zu den konventionellen messtechnischen Verfahren, welche bisher aufgrund der hohen Kosten und des hohen Betreuungsaufwands selten im Fahrzeugdauerlauf eingesetzt werden.

Baopu Qian

Kapitel 3. Grundlagen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die wissenschaftlichen Grundlagen erklärt, die für das Verständnis der vorliegenden Arbeit erforderlich sind. Die aufgeführten Grundlagen entstammen vielen unterschiedlichen Fachbereichen. In Tabelle 3.1 wird verdeutlicht, welche Grundkenntnisse in Kapitel 5 bis 9 benötigt werden.

Baopu Qian

Kapitel 4. Stand der Technik: Dauerhafte Belastungsermittlung im Fahrbetrieb

Zusammenfassung

Die Lebensdauer der sicherheitsrelevanten Fahrwerksbauteile wird selbst unter negativen Nutzungsbedingungen (sehr harte Fahrweise mit sehr schwachem Bauteil) auf mehrere hunderttausend Kilometer ausgelegt, [Kram 12]. Es ist mit konventionellen messtechnischen Verfahren nicht zielführend, bei langer Lebensdauer und umfangreicher Fahrzeugflotte die Bauteilbelastungen zu ermitteln. Deshalb wurden diverse physikalische und empirische Methoden entwickelt, die die dauerhafte Belastungsermittlung im Fahrbetrieb ermöglicht haben. Sie haben das Ziel, das Kundenlastkollektiv und damit den Schädigungszuwachs des Bauteils zu ermitteln. Eine allgemeingültige gesamtheitliche Methode für alle Anwendungsfälle existiert bisher allerdings noch nicht. Im Folgenden werden die Methoden und Untersuchungen vorgestellt, die nach der Zielsetzung (Schädigungsüberwachung oder Kundenlastkollektiv) in Abschnitt 4.1 und 4.2 aufgelistet werden.

Baopu Qian

Kapitel 5. Datenaufbereitung

Zusammenfassung

Im Rahmen der Arbeit werden Algorithmen auf Basis der vorhandenen Messdaten aus Fahrbetriebsmessungen von verschiedenen Fahrzeugen entwickelt, weil in diesen Messungen die CAN-Daten und Belastungsmessdaten gleichzeitig aufgezeichnet worden sind.

Baopu Qian

Kapitel 6. Ermittlung belastungsrelevanter Parameter

Zusammenfassung

Die Sensoren und Steuergeräte im Fahrzeug sind für die Fahrfunktionen,jedoch nicht für Belastungs- bzw. Festigkeitsuntersuchungen ausgelegt und angeordnet. Die vollständigen Informationen zur Bauteilbelastungsermittlung lassen sich demnach nicht einzig aus der Fahrzeugsensorik erfassen. Mit dem Ziel des Einsatzes in einer größeren Fahrzeugflotte ist die Einführung zusätzlicher Sensoren und Messsysteme für die Anwendung der entwickelten Methoden ausgeschlossen. Um den Zielkonflikt zu lösen, werden neben der Verwendung der vereinfachten Modelle, fahrzeugbezogene Parameter als Eingangsgrößen für die Algorithmen genutzt. In Tabelle 6.1 sind die betroffenen Parameter zusammengefasst.

Baopu Qian

Kapitel 7. Ermittlung des niederfrequenten Anteils der Fahrwerksbelastungen

Zusammenfassung

Physikalisch sind die nieder- und hochfrequenten Anteile der Fahrwerksbelastungen auf unterschiedliche Anregungsquellen zurückzuführen. Der niederfrequente Anteil wird von Fahrmanövern, z. B. Beschleunigungen, Bremsungen und Kurvenfahrten verursacht. Anregungen zum hochfrequenten Anteil kommen hauptsächlich aus Fahrbahnunebenheiten und werden von der Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflusst. Aus diesem Grund erfolgt die Berechnung der Fahrwerksbelastungen zunächst separat im nieder- und hochfrequenten Bereich. Schließlich werden die beiden Anteile aufsummiert, Abbildung 7.1.

Baopu Qian

Kapitel 8. Ermittlung des hochfrequenten Anteils der Fahrwerksbelastungen

Zusammenfassung

Im vorangegangenen Kapitel sind die niederfrequenten Anteile der Fahrwerksbelastungen mittels physikalischer Methoden abgeschätzt worden. Die meisten der bisher verwendeten CAN-Signale werden von Sensoren beliefert, die sich „tief“ im Fahrzeug befinden, z. B.

Baopu Qian

Kapitel 9. Validierung der Algorithmen und Ermittlung der Prognosegüte

Zusammenfassung

In den vorangegangenen Kapiteln wurden Algorithmen zur Abschätzung der Fahrwerksbelastungen erläutert. Eine optimale rechnerische Abschätzung ist jedoch aus diversen Gründen nicht möglich.

Baopu Qian

Kapitel 10. Ausblick

Zusammenfassung

Die im Rahmen der Arbeit entwickelten Algorithmen ermöglichen die rechnerische Abschätzung der Fahrwerksbelastungen aus CAN-Daten, um Dauerfahrversuche besser auswerten zu können. Für eine zuverlässigere Lastabschätzung und einen breiteren Anwendungsumfang sind weitere Verbesserungsmöglichkeiten der Methoden denkbar.

Baopu Qian

Backmatter

Titel: Ermittlung von Fahrwerksbelastungen aus CAN-Daten
verfasst von: Baopu Qian
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-40975-3
Print ISBN: 978-3-658-40974-6
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-40975-3

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