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Werkzeuggestützte Echtzeit-Fahrsimulation mit Einbindung vernetzter Elektronik
Dr. Gerd Baumann Zusammenfassung Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung und Anwendung einer neuen Verfahrensweise zur automatischen Erzeugung von Simulationsprogrammen für Echtzeitanwendungen in der Fahrzeugtechnik. Dabei wird insbesondere die Darstellung elektronischer Steuerungen mit CAN-Vernetzung und die Abbildung von Wechselwirkungen zwischen elektronischen und mechanischen Teilsystemen sowie zwischen Fahrzeug, Fahrer und Umgebung in der Simulation betrachtet. Die Implementierung der Simulationsmodelle erfolgt unter Verwendung kommerziell verfügbarer, graphischer Software-Werkzeuge. Die erarbeitete Methode wird bei der Entwicklung von Kfz-Steuergeräte-Software in den Bereichen Antrieb, Fahrdynamik und Fahrerassistenz eingesetzt und ermöglicht die einheitliche, effiziente Realisierung wichtiger Simulationsanwendungen wie Rapid Prototyping, Hardware-in-the-Loop und Fahrsimulatoren. Eine wesentliche Neuerung der Arbeit aus wissenschaftlicher Sicht stellt die hergeleitete Methode zur einheitlichen Beschreibung des Zusammenwirkens von mechanischen Komponenten wie Motor, Getriebe oder Fahrwerk untereinander als auch mit elektronischen Steuergeräten, Sensoren und Aktuatoren dar. Diese weisen in modernen Kraftfahrzeugen ebenfalls umfangreiche Wechselwirkungen auf, insbesondere über das Daten- und Energiebordnetz. Durch zusätzliche Einbeziehung des Fahrers und der Fahrzeugumgebung ergibt sich eine domänenübergreifende Systematik zur Strukturierung und Implementierung von Simulationsmodellen des Kraftfahrzeugs, die aus der wissenschaftlichen Literatur bisher nicht bekannt war. Die praktische Anwendbarkeit des hergeleiteten Verfahrens wird anhand mehrerer Echtzeit-Simulationsanlagen dargestellt, die in enger Zusammenarbeit mit Anwendern aus der Automobilindustrie realisiert wurden. Unter anderem wird ein Fahrsimulator zur Ausbildung von LKW-Fahrern im sicheren und kraftstoffsparenden Umgang mit der elektronischen Antriebs- und Bremsensteuerung eines schweren Nutzfahrzeugs vorgestellt. In diese Anlage wurde die reale, CAN-vernetzte Serien-Elektronik integriert, die mit einer Simulation des Antriebs, der Fahrzeugdynamik und der Fahrzeugumgebung gekoppelt ist. Dieses Konzept, das ein absolut realistisches Verhalten des Simulators in allen denkbaren Fahrsituationen gewährleistet, wurde bisher nicht beschrieben und stellt eine wichtige Innovation auf dem Gebiet der Fahrsimulatoren dar. Der verstärkte Einsatz solcher Ausbildungs-Simulatoren kann zukünftig wichtige Beiträge zur Reduktion des Energieverbrauchs und der Erhöhung der Sicherheit leisten. Als Ergebnis der Arbeit steht für die Entwicklung von elektronisch gesteuerten Fahrzeugsystemen ein theoretisch fundiertes Verfahren zur systematischen Realisierung von komplexen Simulationsanlagen zur Verfügung, dessen produktiver Nutzen in industriellen Anwendungen nachgewiesen wurde. < zurück |
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