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Die Arbeit beschreibt die Konzeption, die Entwicklung und den Einsatz verschiedener Werkzeuge zur gezielten Variation und Analyse des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen. Eine zentrale Rolle spielen hierbei elektrische Linearaktuatoren, welche durch die virtuelle Veränderung der Spezifikationen von Fahrwerksbauteilen mittels der Generierung zusätzlicher Relativkräfte zwischen Rad und Karosserie das Bewegungsverhalten der Fahrzeugkarosserie gezielt verändern können.

Linearaktuatoren --- Fahrdynamik --- Fahrwerk --- Objektivierung --- Korrelation

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Die Arbeit beschreibt die Konzeption, die Entwicklung und den Einsatz verschiedener Werkzeuge zur gezielten Variation und Analyse des Fahrverhaltens von Kraftfahrzeugen. Eine zentrale Rolle spielen hierbei elektrische Linearaktuatoren, welche durch die virtuelle Veränderung der Spezifikationen von Fahrwerksbauteilen mittels der Generierung zusätzlicher Relativkräfte zwischen Rad und Karosserie das Bewegungsverhalten der Fahrzeugkarosserie gezielt verändern können.

Linearaktuatoren --- Fahrdynamik --- Fahrwerk --- Objektivierung --- Korrelation

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Für die Zuverlässigkeitsabsicherung von Kraftfahrzeugkomponenten werden in der Fahrzeugzulieferindustrie vor der Freigabe umfangreiche Fahrzeugmessungen mit Prototypen durchgeführt, um die mechanische Belastung dieser Komponenten durch Fahrzeugschwingungen zu untersuchen und später ein Versagen im Betrieb auszuschließen. Aufgrund des hohen experimentellen Aufwandes sind Fahrzeugmessungen zeit- und kostenintensiv. Numerische Simulationen mit Gesamtfahrzeugmodellen bieten die Möglichkeit, den experimentellen Aufwand deutlich zu reduzieren. Außerdem können mit virtuellen Prototypen, die bereits vor realen Prototypen existieren, zu einem früheren Zeitpunkt Vorhersagen über die zu erwartenden Schwingbelastungen getroffen werden. Hierdurch kann eine höhere Entwicklungsqualität bei geringerer Entwicklungsdauer erwartet werden. Inhalt dieser Arbeit ist eine Machbarkeitsstudie, in der die Möglichkeiten und die Grenzen der numerischen Fahrzeugsimulation zur Zuverlässigkeitsabsicherung von Kraftfahrzeugkomponenten aufgezeigt werden. Dabei wird ein bestehendes Gesamtfahrzeugmodell verwendet, das bei einem Fahrzeughersteller entwicklungsbegleitend eingesetzt wird. Vergleichsmessungen an einem realen Fahrzeug liefern den experimentellen Hintergrund für eine Validierung. Neben der deterministischen Modellierung der Fahrbahn werden stochastische Ansätze zur Beschreibung der Fahrbahnrauhigkeit untersucht. Eine wichtige Rolle bei der Fahrzeugmodellierung spielen die eingesetzten Reifenmodelle. Verschiedene kommerzielle Modelle werden vorgestellt und zum besseren Verständnis der wichtigsten physikalischen Zusammenhänge wird ein eigenes Reifenmodell erstellt. Bei der Analyse der erforderlichen Modellkomplexität des Fahrzeugmodells zeigt sich, dass ein detailliertes Mehrkörpersystemmodell mit einer elastischen Karosserie an den betrachteten Referenzstellen gute Übereinstimmungen zu Messungen erzielt. Stochastische Unebenheiten spielen bei dieser Anwendung eine untergeordnete Rolle. Karosseriefeste Komponenten, die keinen direkten Einfluss auf den Komfort des Fahrers oder die Fahrdynamik des Fahrzeugs haben, sind in bestehenden Fahrzeugmodellen der Fahrzeughersteller häufig nicht oder nur unzureichend für die hier betrachteten Fragestellungen modelliert. Daher wird in dieser Arbeit insbesondere auf die Modellierung dieser Komponenten und ihrer Kopplung an die Karosserie eingegangen. Die Zentraleinheit des Elektronischen Stabilitätsprogramms, das ESP-Hydroaggregat, wird abschließend als Anwendungsbeispiel modelliert und analysiert. Mit den vorgestellten virtuellen Methoden und Modellen können gute Übereinstimmungen zu Messergebnissen erzielt werden. Diese Arbeit zeigt mit dem Einsatz virtueller Prototypen viel versprechende Möglichkeiten für den Systementwickler auf. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Systemlieferant und Fahrzeughersteller ist die Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz mit beidseitigem Nutzen.

Fahrzeugschwingungen --- Mehrkörpersystem --- Fahrzeug --- Komponentenmodell --- Reifenmodell --- Reifendynamik --- Gesamtfahrzeugsimulation --- elatisches Mehrkörpersystem --- Komponentensimulation --- Simulation --- Reifen --- Fahrdynamik --- Computersimulation --- Dynamik --- Fahrzeugdynamik

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Schwerpunkt des Buches ist, durch ein aufgabenorientiertes Entwicklungswerkzeug und entsprechende Technologien dazu beizutragen, die Komplexität der Entwicklungsaufgaben besser zu beherrschen. Die vorliegende Arbeit behandelt die Konzeption und Realisierung einer solchen Entwicklungsumgebung. Speziell für den Entwicklungsschwerpunkt Fahrdynamikregelsysteme werden hierbei folgende Anforderungen berücksichtigt: Bedienbarkeit, Durchgängigkeit, Modell- und Datenmanagement, Modularität, Skalierbarkeit, Echtzeitfähigkeit und Automatisierbarkeit. Es wurden leistungsfähige, objektorientierte Modellbibliotheken für die Fahrzeuge Pkw, Motorrad und Pkw-Anhänger und deren verschiedene Baugruppen entwickelt. Die Modelle sind Herstellerübergreifend einsetzbar und genügen den aktuellen Erfordernissen der Fahrdynamik-Reglerentwicklung. Der Reifen-Fahrbahn-Kontakt hat maßgeblichen Einfluss auf das Fahrverhalten und die Fahrsicherheit von Fahrzeugen und stellt für die meisten Fahrdynamik-Regler die wesentliche Eingriffsmöglichkeit auf die Fahrdynamik dar. Die Kinematik des Reifen-Fahrbahn-Kontakts auf gewölbten Fahrbahnen wird als ein Problem der räumlichen Kinematik verstanden und durchgearbeitet. Die Größen Schlupf und Schräglauf werden zum ersten Mal auch für räumliche Fahrbahnen präzise definiert.

Modellbildung --- Kinematik --- Hardware-in-the-Loop --- Motorrad --- Simulation --- Echtzeitverarbeitung --- Personenkraftwagen --- Schlupf --- Fahrdynamik --- Anhänger

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Within the scope of this work a generic approach to the control of multiple-drive electric vehicles is evolved. An analysis of the overall system with respect to the exploitable degrees of freedom for wheel torque control reveals that several possible solutions for distributing wheel torque exist in certain driving situations. This characteristic of over-actuated systems is exploited in order to pursue further subordinate objectives from from a control perspective.

mehrmotoriger Antriebsstrangvehicle dynamics control --- efficiency --- energieoptimal --- Elektrofahrzeug --- torque allocation --- Fahrdynamik --- over-actuated