Modellbildung, Regelung und Realisierung eines neuartigen Konzepts für einen Gesamtfahrzeugprüfstand

In den letzten Jahren hat im Automobilbau eine Vielzahl von mechatronischen Systemen die Serienreife erlangt. Für ein optimales Entwicklungsergebnis hinsichtlich Effizienz, Sicherheit, Dynamik und Komfort ist das Zusammenwirken der mechatronischen Systeme auf Gesamtfahrzeugebene entscheidend. Zur Optimierung dieses Zusammenwirkens wird in der vorliegenden Dissertation ein neuartiges Konzept für einen Gesamtfahrzeugprüfstand vorgestellt. Mit dem sogenannten Car-in-the-Loop-Konzept ist es möglich, die bei einer Fahrt auf einer Teststrecke auf den Antriebsstrang, die Lenkung und die Federung eines Fahrzeugs wirkenden Belastungen unter Laborbedingungen realistisch nachzubilden. Die resultierenden Vorteile sind die exakte Reproduzierbarkeit der Versuche, die Unabhängigkeit von Witterungsbedingungen und die Minimierung der Gefahr von Personenschäden beim Testen von Sicherheitsfunktionen. Zum Beweis der Funktionsfähigkeit des Car-in-the-Loop-Konzepts wird ein Prototyp aufgebaut, der die zum linken vorderen Rad eines Serienfahrzeugs (Mini Countryman) zugehörigen Teile des Antriebsstrangs, der Lenkung und des Fahrwerks beinhaltet. Eine Prüfstandswelle verbindet die Radnabe des Fahrzeugs mit Aktoren, die entsprechend der aktuellen Fahrsituation realistische Belastungen auf die zugehörigen Fahrzeugkomponenten aufbringen. In der Prüfstandswelle sind Gleichlaufgelenke und Längenausgleiche verbaut, welche die nötige Anpassungsfähigkeit gewährleisten, um die Abbildung von Lenkbewegungen sowie das Ein- und Ausfedern des Testfahrzeugs zu ermöglichen.