Ein Beitrag zur Kalibrierung und Validierung von Fahrzeugantriebssystemen auf einem Rollenprüfstand auf Basis des IPEK-X-in-the-Loop-Ansatzes = A contribution to the calibration and validation of vehicle drive systems on a chassis dynamometer based on the IPEK-X-in-the-Loop approach

In den vergangenen Jahren hat sich die Aufmerksamkeit von Herstellern und Entwicklern von Kraftfahrzeugen und der entsprechenden Zulassungsbehörden weltweit mehr und mehr auf die im realen Fahrbetrieb auftretenden Betriebszustände der Fahrzeuge gerichten. Über die Novellierung der Abgasgesetzgebung um Real Driving Emissions zusätzlich zu dem gesetzlichen Fahrzyklen entsteht die Notwendigkeit, reale Fahrszenarien in der Fahrzeugentwicklung verstärkt zu berücksichtigen. Sowohl zufälliges Verkehrsgeschehen als auch die Topologie der Fahrbahn sind große Herausforderungen bei der Kalibrierung von Fahrzeugantriebssystemen. ... mehrAus Sicht der Entwickler entsteht ein deutlich gestiegener Validierungsbedarf und -umfang, um diese Kalibrierung in einem gesicherten Umfeld im realen Fahrversuch oder auf Prüf- und Testgeländen zu validieren. Mittels des „Road to Rig“-Ansatzes wird die Verlagerung von Straßenfahrten auf Prüfstände zusammengefasst. Vor allem bereits bestehende Validierungsumgebungen, wie Rollenprüfstände, können durch Erweiterung und Weiterentwicklung der Prüfstandsregelarten angepasst werden, um auf diese Anforderungen zu reagieren.
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Kalibrierung und Validierung von Fahrzeugantriebssystemen auf Basis des IPEK-X-in-the-Loop-Ansatzes, um dem gesteigerten Validierungsbedarf Rechnung zu tragen. Über eine Realfahrtmesskampagne, welche sich an den Randbedingungen der RDE-Gesetzgebung orientiert, werden kundennahe Längsdynamiklasten erfasst und anhand statistischer Methoden ausgewertet. Die signifikanten Parameter werden anschließend auf ihre Regelfähigkeit auf einem Rollenprüfstand untersucht. Durch einen Vergleich von bereits bestehenden und neu entwickelten Prüfstandsregelarten erfolgt eine Empfehlung für eine Testkonfiguration, welche die vorliegende Problemstellung genaustmöglich beantwortet. Nach dem Transfer von Reallasten von der Straße auf den Prüfstand, wird die Möglichkeit zur Erzeugung dieser Lasten mittels Längsdynamiksimulation bewertet. Eine Erweiterung des „Road to Rig“ zum „Road to Rig to Sim“ Ansatz beschreibt eine Vorgehensweise, welche es ermöglicht, den Rollenprüfstand als zentrale Validierungsumgebung zu erweitern. Das vereinfachte Simulationsmodell wird dort manöverbasiert validiert, um anschließend generisch erzeugte Reallastverläufe auf dem Rollenprüfstand zu reproduzieren. Abschließend werden die Messergebnisse mittels mehrerer statistischer Kennwerte analysiert und interpretiert.

In recent years, manufacturers and developers of motor vehicles and the relevant approval authorities worldwide have focussed on the operating conditions of vehicles in real driving conditions. The amendment of emissions legislation to include Real Driving Emissions in addition to the mandatory driving cycles has created the need to take greater account of real driving scenarios in vehicle development. Random traffic events and the topology of the road conditions are major challenges when calibrating vehicle drive systems. From the developers' point of view, there is a significantly increased need for in the scope of validation in order to validate those calibrations in a safe environment in real driving tests or on test and proving grounds. ... mehrThe ‘Road to Rig’ approach summarises the transfer of road tests to test rigs. Existing validation environments in particular, such as chassis dynamometers, can be adapted to respond to these requirements by expanding and further developing the types of test bench control types.
In order to meet the increased need for validation this research work shall contribute to the calibration and validation of vehicle drive systems based on the IPEK-X-in-the-loop approach. A real driving measurement campaign, which is based on the boundary conditions of the RDE legislation, is used to record customer-related longitudinal dynamic loads and analyse them using statistical methods. The significant parameters are then analysed for their controllability on a chassis dynamometer. By comparing existing and newly developed test bench control types, a recommendation is made for a test configuration that answers the presented challenge as accurately as possible. After the transfer of real loads from the road to the test bench, the possibility of generating these loads by using longitudinal dynamics simulation is evaluated. An extension of the “Road to Rig” into “Road to Rig to Sim”’ approach describes a procedure that enables an expansion of the chassis dynamometer as a central validation environment. The simplified simulation model is validated there using manoeuvre-based test cases in order to subsequently reproduce generically generated real load curves on the chassis dynamometer. Finally, the measurement results are analysed and interpreted using required statistical characteristics.