Implizite vernetzung mechatronischer fahrwerksysteme im kraftfahrzeug durch einen ... fahrzustandsbeobachter

Jan-Hendrik Herold entwickelt ein Konzept zur Vernetzung von Fahrwerksystemen im Kraftfahrzeug. In einem zentralen Fahrzustandsbeobachter wird online ein Einspurmodell unter Berücksichtigung des Systemeinflusses der aktuell wirkenden Fahrwerksysteme identifiziert. Dieses Modell dient dem Autor als Zielgrößengenerator für ein Zweispurmodell, welches als Modell zur Berechnung der aktuellen Fahrzustände fungiert. Das Vernetzungskonzept zeichnet sich durch die sehr enge Integration in Entwicklungsinfrastrukturen und -prozesse aus. Vorwort 6 Inhaltsverzeichnis 7 Abbildungsverzeichnis 10 Abkürzungen und Formelzeichen 13 Kurzfassung 18 Abstract 19 1 Einleitung 20 1.1 Motivation 20 1.2 Aufgabenstellung und Abgrenzung 22 1.3 Aufbau dieser Arbeit 22 2 Stand der Technik und Grundlagen 24 2.1 Fahrdynamische Grundlagen 24 2.1.1 Das Koordinatensystem 24 2.1.2 Modelle der Fahrzeugquerdynamik 25 2.1.3 Reifenmodelle 28 2.2 Mechatronische Systeme im Kraftfahrzeug 31 2.2.1 Hinterachslenkung 32 2.2.2 Torque-Vectoring 36 2.2.3 Dämpferregler 40 2.3 Vernetzungskonzepte für mechatronische Fahrwerksysteme 42 2.3.1 Friedliche Koexistenz 42 2.3.2 Kooperative Koexistenz 43 2.3.3 Fahrdynamikkoordinator 43 2.3.4 Integralansatz 44 2.4 Wechselwirkungen der Vernetzung mechatronischer Systeme mit Kapazitäten von Datennetzen 45 3 Entwurf und Darstellung eines Vernetzungskonzepts für mechatronische Fahrwerksysteme 48 3.1 Motivation und Gründe für die Vernetzung 48 3.1.1 Anforderungen an die Vernetzung von Fahrwerksystemen 50 3.1.2 Ausprägungen und Ebenen der Vernetzung 52 3.2 Integrales Vernetzungskonzept 53 3.2.1 Vernetzungsstruktur 54 3.2.2 Systembezogene Vernetzungsansätze 55 3.2.3 Anforderungen an das Fahrzustandsbeobachtermodell 56 3.3 Fahrzustandsbeobachtermodell für das implizite Vernetzungskonzept 58 3.3.1 Ansätze zur Modellbildung 58 3.3.2 Einführung - Adaption von Fahrzeugmodellen zur Fahrzustandsbeobachtung 60 3.3.3 Struktur des Beobachtermodells 63 3.3.4 Infrastruktur der Entwicklungsumgebung 64 4 Adaptives physikalisches Fahrzeugmodell zur Fahrzustandsbeobachtung 66 4.1 Modellierung des Echtzeitfahrdynamikmodells 66 4.1.1 Modellierung von Antriebsstrang und Bremssystem 67 4.1.2 Modellierung von Lenkung, Aufhängung und Aufbau 70 4.1.3 Modellierung des Reifens 70 4.2 Modellidentifikation und Umgebungsgrößenschätzung 75 4.2.1 Online-Identifikation der Massenverteilung 75 4.2.2 Struktur der Identifikation der Querdynamik 77 4.2.3 Online-Identifikation des Einspurmodells 78 4.2.4 Online-Identifikation des Zweispurmodells 86 4.2.5 Schätzung der Fahrbahntopologie 92 4.3 Behandlung stabilitätsrelevanter Fahrsituationen 94 4.3.1 Initialisierung und Startwerte 94 4.3.2 Stillstand 95 4.3.3 Unter- und Übersteuersituationen 95 5 Modellidentifikation unter dem Einfluss von Fahrwerksystemen 99 5.1 Modellidentifikation unter Fahrwerksystemeinfluss 100 5.1.1 Identifikation des Einspurmodells unter Fahrwerksystemeinfluss 100 5.1.2 Identifikation des Zweispurmodells unter Fahrwerksystemeinfluss 101 5.2 Ergebnisse 102 6 Funktionsnachweis 105 6.1 Integration in die Entwicklungsinfrastruktur 105 6.1.1 Automatische Modellerzeugung und -optimierung 105 6.1.2 Prozessuale Integration 105 6.2 Fahrzustandsbeobachtung 107 6.2.1 Validierung des Gesamtfahrzeugmodells am passiven Fahrzeug 107 6.2.2 Validierung des Gesamtfahrzeugmodells am aktiven Fahrzeug 111 6.3 Ansteuerung mechatronischer Fahrwerksysteme auf Basis des vorgestellten Konzepts 115 6.3.1 Ansteuerung Hinterachslenkung 118 6.3.2 Ansteuerung des Allrad-Systems 123 6.3.3 Ansteuerung Dämpferregler 123 7 Zusammenfassung und Ausblick 127 Literaturverzeichnis 130 A Anhang 140 A.1 Technische Daten der OxTS Messplattform 140 A.2 Daten der Handling Strecke 141 A.3 Technische Daten des Versuchsfahrzeugs 142 A.4 Grafische Benutzeroberfläche des Tools zur Modellerzeugung 143 Vernetzung,Fahrzustandsbeobachter,Fahrwerkregelsystem Front Matter ....Pages I-XXIII Einleitung (Jan-Hendrik Herold)....Pages 1-4 Stand der Technik und Grundlagen (Jan-Hendrik Herold)....Pages 5-28 Entwurf und Darstellung eines Vernetzungskonzepts für mechatronische Fahrwerksysteme (Jan-Hendrik Herold)....Pages 29-46 Adaptives physikalisches Fahrzeugmodell zur Fahrzustandsbeobachtung (Jan-Hendrik Herold)....Pages 47-79 Modellidentifikation unter dem Einfluss von Fahrwerksystemen (Jan-Hendrik Herold)....Pages 81-86 Funktionsnachweis (Jan-Hendrik Herold)....Pages 87-108 Zusammenfassung und Ausblick (Jan-Hendrik Herold)....Pages 109-111 Back Matter ....Pages 113-126