Echtzeitfähiges hybrides Reifenmodell zur Verwendung in der Vollfahrzeugsimulation

Aktuelle Anforderungen an ein modernes Reifenmodell beinhalten neben der präzisen Abbildung des stationären Handlingverhaltens auch die Berücksichtigung des Temperatureinflusses und der komplexen Reibprozesse zwischen Reifengummi und Fahrbahn im hoch-dynamischen Einsatz sowie die Abbildung hochdynamischer Effekte im globalen Reifenverhalten. Ferner soll ein Reifenmodell nur minimale Rechenressourcen beanspruchen und ein möglichst weites Feld möglicher Betriebsbedingungen bei minimalem Parametrierungsaufwand abdecken. Um konkrete Lösungsansätze hierfür abzuleiten, werden im Rahmen des Forschungsansatzes die Vor- und Nachteile verschiedener Modellierungsansätze hinsichtlich ihrer Eignung bewertet und verglichen. Im Zuge dieses Validierungsprozesses wird gezeigt, dass der Modellansatz eines „segmentierten Brushmodells“ prinzipiell in der Lage ist, diese Anforderungen zu erfüllen. Dieses Konzept wird im Rahmen der Entwicklung und Implementierung eines generischen Reifenmodells für die Fahrdynamiksimulation umgesetzt. Die internen Modellsignale sollen durch konkrete physikalische Größen dargestellt werden, um u. A. Parameteroptimierungen und Sensitivitätsanalysen am Reifen zu ermöglichen. Das Reifenmodell wird auf der Basis von Reifenprüfstandmessungen parametriert und validiert. Der Fokus der Entwicklungsarbeit liegt hierbei auf der Möglichkeit, aktuelle Erkenntnisse hinsichtlich des transienten Handlingverhaltens im hochdynamischen Einsatz bei der Modellbildung zu berücksichtigen. Zusätzlich sollen auch die internen und externen Einflüsse auf die Materialeigenschaften des Reifen-gummis Betrachtung finden. Dies drückt sich in der Anforderung aus, Fahrbahncharakteristiken und Fahrbahnzustände während der Simulationslaufzeit ändern zu können und ermöglicht hierdurch umfassende Funktionstests für Fahrwerkregelsysteme. Zur Parametrierung des Handlingverhaltens werden Messdaten auf einem Flachbahnprüfstand erhoben. Parallel können sogenannte „Reibkennfelder“ auf verschiedenen Fahrbahnoberflächen bzw. Prüfstandfahrbahnen ermittelt werden, um die entsprechenden Fahrbahncharakteristiken und Fahrbahnzustände zu identifizieren. Zur abschließenden Bewertung des neuen Modellansatzes wird das Modellkonzept mit den etablierten Reifenmodellen „Magic Formula“ und „FTire“ verglichen.