SPARC: Test-Plattform für Drive-by-Wire  ausgestattete Fahrzeuge in der Entwicklung und Produktion

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Es wird allgemein angenommen, dass der Einsatz elektronischer Fahrzeugsysteme in den nächsten Jahren erheblich zunehmen wird aufgrund verschiedener Interessengruppen. Der Gesetzgeber will die Optimierung der Fahrzeug-Abgas-Eigenschaften und die Minimierung des Kraftstoffverbrauchs, während die Kunden an Fahrkomfort und Fahrsicherheit interessiert sind. Darüber hinaus verbessert die OEM ihre Fahrzeuge kontinuierlich durch die Erzeugung komplexer Systeme mit neuen Funktionen, die der Kunde sich heute nicht einmal vorstellen kann. Diese Technologie ist bereits in der C5 Corvette, Acura NSX und Toyota Tundra verbaut und man kann eine wachsenden Zahl von neuen Fahrzeugen mit dieser Technologie erwarten.


Was ist Drive-by-Wire?

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Einer dieser futuristischen Entwicklungen sind die so genannten X-by-Wire-Systeme. Die ausschließlich elektronische Steuerung der mechanischen Komponenten des Fahrzeugs, auch als Drive-by-Wire-Technologie bekannt, gewinnt mehr und mehr an Bedeutung. Das Ziel für die zukünftigen Automobil Fahrerassistenzsysteme sollte auf einer gemeinsamen elektronischen Plattform aufbauen, die neben der Reduktion von mechanischen Komponenten auch die Ökonomisierung der Produktionsprozesse beinhaltet.

Drive-by-Wire auf einen Blick...

  • Substitution von mechanischen Verbindungen durch mechatronische Komponenten
  • Die Sicherung jeder Funktion von der Computersteuerung
  • Mehrfache Absicherung durch redundante Systeme (Duo Duplex)
  • Intelligente Sub-Controller für jede mechatronische Komponente
  • Intervention in die treibende (Re-) Aktion durch intelligente Systeme


Einige der Vorteile von Drive-by-Wire sind:

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  • Das Erlöschen des "LHD / RHD - Problem"
  • Autonomes parken, sogar mit einem Anhänger
  • Zeitersparnis auf ausführungs Bereichen
  • Unfall zu vermeidendes Fahren

Der erste wirksame Schritt in dem Europäischen PEIT Projekt (gegründet in 2002, www.eu-peit.net) war es ein umfassenden Drive-by-Wire Fahrzeug-Tester mit einem integrierten Antriebsstrang und einer neuen vertikalen Antriebs-Architektur zu entwickeln. Bild 1 zeigt den Integrierter Antriebsstrang (DaimlerChrysler AG, POS / BDS).


Wie testet man Drive-by-Wire Systeme am Bandende?

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Bild 2 zeigt einen PEIT Functional Tester, (DaimlerChrysler). Dies wurde erreicht, aber eine völlig sichere Testplattform (Prüfstand) als Entwicklungs-und Produktions-Instrument für Drive-by-Wire Fahrzeuge in Serienproduktion muss noch entwickelt werden.

Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung eines künftigen Prüfstand für Drive-by-Wire ausgestatteten Fahrzeugen. Dieser Prüfstand wird später als ein Entwicklungs Hilfsmittel für die Verifizierung und Validierung der Funktionalitäten der neuen X-by-Wire-Komponenten sowie eines End-of-Line (EOL) Prüfstand für moderne Fahrzeuge verwendet. Der folgende Artikel gibt eine nähere Beschreibung der Arbeit.


Direkter Kooperationspartner:

IGMR, RWTH Aachen

Schenck Final Assembly Products GmbH

DaimlerChrysler AG

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Der erste Schritt zur Schaffung einer zuverlässigen Test-Plattform ist es, die Komponenten, die in einem Drive-by-Wire ausgerüstetes Fahrzeug getestet werden müssen, anzugeben und den Prüfzyklus zu klären, um sicherzustellen, dass die gesamte Funktionalität der X-by-Wire-Komponenten erledigt wird (Bild 3: Die Abbildung zeigt eine mögliche Teststruktur, SCHENCK FAP, die relevanten Details eines, mit Drive-by-Wire System ausgerüsteten, Fahrzeugs und den Informationsfluss für eine mögliche Testsituation).

Dazu ist es notwendig, eine neue Generation von Prüfständen, in denen neue X-by-Wire-Funktionalitäten integriert werden können, zu entwickeln. Als Beispiel kann die Funktionalität der erweiterten ESP, eine Fahrzeugkörper stabilisierende Funktion mit Bruch-und Lenk-Interaktion, nennen. Darüber hinaus muss ein autonomes Fahrzeug auf gefährliche Situationen wie z. B. automatisch Unfälle mit Fußgängern beim Überqueren der Straße oder andere unvorhersehbare Verkehrssituationen zu vermeiden, reagieren. Dies erfordert eine entscheidungs Steuereinheit, die den Fahrer "Wunsch" Bewegungsvektor (initialisiert via HMI - Human Machine Interface) mit einem so genannten sicheren Bewegungsvektor, der durch die Umwelt-Sensoren generiert wird, vergleicht (EU - Projekt SPARC - Secure Propulsion mit Advanced Redundant Control, www.sparc-eu.net).

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Dennoch ist es notwendig, eine 100% zuverlässig Energiefluss und einen gewissen Batteriestand zu gewährleisten, um ein komplett X-by-Wire ausgerüstetes Fahrzeug (Bild 4) zu starten. Darüber hinaus sind neue Systeme, die temporär Energie speichern oder ungenutzte Energie in andere Energieformen (z.B. Starter-Generator-Systemen, Bild 5) ändern, in solchen Fahrzeugen enthalten und müssen ebenso getestet werden.

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Testen solcher Szenarien auf verfügbaren Prüfständen (Bild 6: Bandende (EOL) Rollenprüfstand) ist im Moment nicht möglich, weil die Lenkung-Funktionstests nicht enthalten sind und der sogenannte ECOS Elektronische Tests kann nicht versichern, dass die Interkommunikation zwischen den Steuerungeinheiten in den X-by-Wire ausgestatteten Fahrzeugen richtig ist.

Um die oben genannten Tests und vielleicht auch einige unbekannte Funktionalitäten zu berücksichtigen, müssen autonome und zuverlässige Test-Abläufe und geeignete Prüfstände entwickelt werden. Als ein Beispiel dafür, kann die bereits entwickelte PEIT Hardware in den Loop Functional Tester als ein erster Schritt für eine neue Prüfstand-Generation verstanden werden.

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Wie bereits erwähnt, ist davon auszugehen, dass der Einsatz elektronischer Fahrzeugsysteme in den nächsten Jahrenerheblich erheblich zunehmen wird. Mit dieser Entwicklung wird auch die Menge an Informationen und die Anzahl der Datenbefehle auf eine exponentielle Weise erhöhen.

Mit dem so genannten 4CS (Car Communication Component Check System) ist es möglich, System-Integrations-Tests im Labor sowie in der Umgebung des Fahrzeugs auf eine komplett automatisierte Weise auszuführen. Die Tests werden mit der sogenannten "Button-Up-Strategie" realisiert und sind gut bekannt für das MOST-System, das in Zusammenarbeit zwischen der DaimlerChrysler AG und der BMW AG entwickelt wurden.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung solcher zukünftiger Prüfstande, um alle Testszenarien und darüber hinaus eine gemeinsame elektronische Plattform für Fahrerassistenzsysteme für den Entwicklungsprozess der OEM zu realisieren.

 

KONTAKT


Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik

RWTH Aachen

Eilfschornsteinstraße 18

52062 Aachen

 

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Fax:  +49 (0)241 80 92263

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