Betrachtung der Abbildung und des Einflusses von Restsystemen bei Zweimassenschwungrad-Komponentenuntersuchungen im Kontext des IPEK-X-in-the-Loop-Ansatzes = Examination of the mapping and influence of remaining systems in dual-mass flywheel component investigations in the context of the IPEK-X-in-the-Loop-Approach

Der Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs stellt aufgrund der starken Wechselwirkungen der Teilsysteme ein komplexes Themengebiet dar. Auch erfüllen viele Teilsysteme erst im Systemverbund ihre angedachte Funktion. Damit ergibt sich für die Validierung dieser Systeme die Anforderung, gesamtsystemische Zusammenhänge dem Validierungsziel entsprechend mit zu berücksichtigen. Methodisch kann der Aufbau solcher Testkonfigurationen durch den IPEK-X-in-the-Loop-Ansatz unterstützt werden. Das zu untersuchende Teilsystem wird um die relevanten Restantriebssysteme, die Umwelt und den Fahrer entweder modellhaft oder durch reale Elemente erweitert. ... mehrDabei können die einzelnen Systemteile physisch oder virtuell in der Testkonfiguration berücksichtigt werden. Welche Restsysteme und durch welche Abbildungsvariante diese Berücksichtigung finden, muss spezifisch für das zu untersuchende System und Untersuchungsziel definiert werden.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Herausforderungen bei der Testkonfigurationserstellung für die Untersuchung von Zweimassenschwungrädern näher beleuchtet werden. Der Fokus liegt dabei auf den zu definierenden und integrierenden Restsystemen bzw. deren Modellen. Es wird eine Struktur vorgestellt, die ein zielgerichtetes Vorgehen zur Restsystemdefinition und -abbildung in der Testkonfiguration ermöglicht. Für das Untersuchungsziel der Parameterermittlung des Feder-Dämpfer-Systems des Zweimassenschwungrads werden – als Teil der Vorgehensstruktur – Einflüsse unterschiedlicher abtriebsseitiger Restsystemmodelle aufgezeigt und durch eine speziell entwickelte Messmethodik samt Prüfaufbau sowie Versuchsführung und Auswertung eine Quantifizierung der Unterschiede vorgenommen. Neben der Definition, welche Restsysteme für die Untersuchung relevant sind, muss eine geeignete Abbildungsvariante der Systeme gewählt werden. Erfolgt die modellhafte Abbildung am Prüfstand nicht physisch, sondern virtuell durch Echtzeitsimulationen, so sind mögliche Abweichungen durch die eingebrachten Schnittstellensysteme zum physischen Ideal auszuweisen. Für ein vereinfachtes Untersuchungssetup und die genannte Parameteridentifikation des Zweimassenschwungrads werden auf Basis eines virtualisierten physischen Restsystemmodells Beeinflussungen identifiziert sowie Maßnahmen zur Verminderung der gesamtsystemverändernden Einwirkungen aufgezeigt und angewendet. Die domänenverbindenden Systeme, welche eine hochdynamische Wechselwirkung zwischen physischen und virtuellen Teilsystemen des Fahrzeugantriebsstrangs ermöglichen sollen, sind nach aktuellem Stand der Forschung auf eine eindimensionale rotatorische Anregung beschränkt. Zweidimensionale Anregungen, bestehend aus einem rotatorischen und translatorischen Anteil, sind somit am Prüfstand nicht umsetzbar. Für die Variation des antriebsseitigen Restsystemmodells hin zu einem virtuellen Verbrennungsmotormodell, welches zweidimensionale Anregungen ermöglicht, wird ein solches Koppelsystem entworfen, untersucht und in beispielhaften Testkonfigurationen verwendet.

Due to the strong interactions of its subsystems the drivetrain of an automobile is a complex subject. Also, many subsystems only fulfill their intended function in the system network. As a result, the validation of these systems must take into account any correlation of the overall system in accordance with the validation objective. Methodologically, the design of such test configurations can be supported by the IPEK-X-in-the-loop-Approach. The system under investigation is extended to include the relevant remaining drive systems, the environment and the driver, either as a model or by means of real elements. ... mehrHere, the individual system parts may be incorporated both physically and virtually in the test configuration. The remaining systems and the mapping variant by which they are taken into account must be specifically defined for the system to be investigated as well as for the objective of the investigation.
The scope of this paper is to take a more detailed look at the challenges posed by the creation of test configurations for the investigation of dual-mass flywheels while focusing on the remaining systems or their respective models that have to be defined and integrated. Furthermore, a structure is presented that enables a targeted procedure for defining and mapping the remaining systems in the test configuration. For the purpose of determining the parameters of the spring-damper system of the dual-mass flywheel the influences of different remaining system models on the output side are shown – as part of the procedure structure – and the differences are quantified by means of a specially developed measurement methodology including test setup, test execution and evaluation. In addition to defining which remaining systems are relevant for the investigation, an appropriate representation variant of the systems must be selected. If the model is not mapped physically on the test rig but virtually by real-time simulations, it is necessary to specify potential deviations from the physical ideal caused by the interface systems used. For a simplified test setup and the mentioned parameter identification of the dual-mass flywheel influences are identified on the basis of a virtualized physical remaining system model, and measures to reduce the effects on the overall system are shown and applied. According to the current state of research, the domain-connecting systems, which are intended to enable highly dynamic interactions between physical and virtual subsystems of the vehicle powertrain, are limited to one-dimensional rotational excitation. Two-dimensional excitations, composed of a rotational and translational component, are therefore not feasible on the test rig. For a variation of the drive side remaining system model towards a virtual combustion engine model which allows for two-dimensional excitations, a corresponding coupling system is designed, investigated and used in exemplary test configurations.