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2014 | Buch

Mess- und Prüfstandstechnik

Antriebsstrangentwicklung · Hybridisierung · Elektrifizierung

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Über dieses Buch

​​Die Architektur der Antriebsstränge in Automobilen ändert sich aufgrund von Hybridisierung, Elektrifizierung oder teil- und vollautonomen Fahrzeugen signifikant. Dies hat große Auswirkungen auf die Testsysteme. Simulation und Test realer Komponenten können nur mehr gemeinsam gesehen werden. Das Buch wendet sich an Prüfstandsplaner, -betreiber und Einsteiger für die immer komplexer werdenden Testsysteme für Komponenten und Systeme in Antriebsstrangentwicklung. Es vermittelt eine Übersicht der verschiedenen Prüfstandstypen für alle Komponenten eines modernen Antriebsstrangs. Im zweiten Teil werden spezifische Themengebiete wie Messtechnik, Regelung, Simulation, Hardware-in-the-loop, Automatisierung oder Prüffeldmanagement vertieft.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Einleitung
Zusammenfassung
Die drohende Erwärmung der Erdatmosphäre wird in vielen Medien diskutiert. Die Automobilindustrie muss ihren Beitrag durch eine Reduktion der CO2-Emissionen von Fahrzeugen liefern. Die Fahrzeughersteller (kurz: OEMs – Original Equipment Manufacturer) setzen diese Anforderungen mit Downsizing-Konzepten, Elektromobilität (besonders in Megastädten), Hybridantriebsstrangkonzepten oder mit dem Einsatz alternativer Energiequellen (z. B. Biokraftstoffe) und Elektrofahrzeugen mit Wasserstoffantrieb in Brennstoffzellen um.
Michael Paulweber, Klaus Lebert
2. Prüfstandstypen
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die unterschiedlichen Prüfstandskonfigurationen vorgestellt, die bei der Entwicklung moderner Antriebsstränge im Automobilbau zum Einsatz kommen. Zuerst wird der Verbrennungsmotorprüfstand diskutiert, da der Verbrennungsmotor immer noch das wichtigste Antriebsaggregat darstellt und seine Weiterentwicklung einen wesentlichen Anteil am Entwicklungsaufwand heutiger Fahrzeuge ausmacht. Anschließend werden Prüfstände beschrieben, die für den Test unterschiedlicher Einzelkomponenten in einem Antriebsstrang eingesetzt werden. Diese Prüfstände liefern auch wertvolle Daten für die Validierung sowie die Bedatung von Simulationsmodellen dieser Einzelkomponenten. Ein immer größerer Anteil des Entwicklungsbudgets moderner Fahrzeuge wird in die Forschung & Entwicklung der Vielzahl von Steuergeräten investiert. Diese Steuergeräte leisten einen umfassenden Beitrag, unsere Fahrzeuge umweltfreundlicher, komfortabler und sicherer zu gestalten. Die entsprechenden Verifikations- und Validierungsprüfstände werden im Abschnitt über Steuergeräteprüfstände vorgestellt. Danach folgt die Beschreibung von Prüfständen, auf denen die Gesamtfunktion nach der Integration mehrerer Komponenten zu einem Gesamtsystem validiert werden kann. Dies erfolgt entweder auf Antriebsstrangprüfständen oder Fahrzeugtestsystemen auf der Rolle. Der letzte Teil des ersten Kapitels diskutiert Prüfstände für spezielle Anwendungen wie Rennsport oder Abgaszertifizierung.
Michael Paulweber, Klaus Lebert
3. Hardwaresicht
Zusammenfassung
Nach der Vorstellung der unterschiedlichen Prüfstandstypen in Kapitel 2 des Buches wird nun auf die einzelnen Ebenen der generellen Architektur eines Prüfstands (siehe Abb. 3-1) eingegangen.
Es werden prinzipiell folgende vier Ebenen unterschieden:
– Physikalische Ebene: Sensoren, Aktuatoren/Konditioniersysteme, intelligente Systeme (z. B. Steuergeräte, komplexe Messysteme etc.)
– Verbindungsebene zwischen den Elementen der physikalischen Ebene und dem Automatisierungssystem: Analogverbindungen, Busverbindungen (CAN-Bus, Profibus, EtherCat, PowerLink, ProfiNet, FlexRay, … – siehe Abschnitt 3.5), serielle Kommunikation (RS232, RS485, EtherNet – siehe Abschnitt 3.6), parallele Kommunikation
– Automatiserungsebene (siehe Kapitel 4)
– Prüffeldweite Datenspeicherung und Datenverarbeitungsebene (siehe Kapitel 5)
Michael Paulweber, Klaus Lebert
4. Softwaresicht – Prüfstand
Zusammenfassung
Nach der ausführlichen Diskussion der beiden unteren (Hardware-)Ebenen aus der generellen Architektur eines Prüfstands, wie sie in Abb. 3-1 dargestellt ist, wird in dem nun folgenden Teil des Buches die Automatisierungsebene diskutiert. Diese umfasst unterschiedliche Softwarefunktionen, um verschiedene Prüfaufgaben automatisch ausführen zu können. Andere Funktionen stellen die Sicherheit der Prüflinge und der Prüfstandsumgebung sicher oder simulieren Komponenten, die am Prüfstand nicht real aufgebaut sind, aber das Verhalten der zu prüfenden real vorhandenen Komponenten beeinflussen. Im ersten Kapitel wird zunächst auf die allgemeine Softwarestruktur eingegangen und einige Standards für Schnittstellen vorgestellt. Die Verwendung dieser Standards erlaubt es den Anwendern, neue Softwarekomponenten in ein Automatisierungssystem hinzuzufügen, um so schnell und kostengünstig neue Testherausforderungen angehen zu können. Anschließend werden einzelne wichtige Softwarefunktionen erklärt, die in allen Automatisierungssystemen in der einen oder anderen Form vorhanden sind.
Michael Paulweber, Klaus Lebert
5. Softwaresicht – Prüffeld
Zusammenfassung
Nach der ausführlichen Diskussion der drei unteren Ebenen aus der generellen Architektur eines Prüfstands, wie sie in Abb. 5-1 dargestellt ist und bereits in der Einleitung der vorhergehenden Teile diskutiert wurde, beschreibt dieser Teil die Ebene der prüffeldweiten Datenverarbeitung. In dieser Ebene liegt ein Hauptaugenmerk auf der Effizienzsteigerung in großen Entwicklungszentren der Automobilindustrie, da darin zum einen Logistikprozesse wie die regelmässige Qualitätsicherung der Messeinrichtungen und zum anderen die Auslastungssteuerung der Prüfeinrichtungen betrachtet und optimiert werden. Damit werden Einsparungspotenziale über Economy-of-scale Effekte gehoben. Außerdem unterstützt diese Ebene weltweite verteilte Entwicklungsteams in ihrer Arbeit, in dem sie die Zugriffe auf die im Entwicklungsprozess benötigten Daten wie Messergebnisse oder Steuergeräteparameter vereinheitlichen und von der tatsächlich eingesetzten Mess- oder Testapparatur unabhängig machen. Damit leistet diese Ebene einen wesentlichen Beitrag zur Effizienzsteigerung im Antriebsstrangentwicklungsprozess, wie er von allen OEMs im Automobilbereich gefordert wird.
Michael Paulweber, Klaus Lebert
Backmatter
Metadaten
Titel
Mess- und Prüfstandstechnik
verfasst von
Michael Paulweber
Klaus Lebert
Copyright-Jahr
2014
Electronic ISBN
978-3-658-04453-4
Print ISBN
978-3-658-04452-7
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-04453-4

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