GPS-gestützte Messung eines hydraulischen Fahrwerks im

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GPS-gestützte Messung eines hydraulischen Fahrwerks im
GPS-gestützte Messung eines
hydraulischen Fahrwerks im FahrversuchGINAF Rallye Paris-Dakar
von Kamil Pogorzelski
Anwendungsbericht ►Automobil- & Fahrzeugindustrie ►Mobil
Die Rallye Paris-Dakar stellt im Motorsport eine der härtesten Belastungen für Mensch und Maschine dar.
Um hier bestehen zu können, gilt es sein Fahrzeug optimal auf die herrschenden Bedingungen vorzubereiten.
Gerade das Fahrwerk ist hier die mit am meisten geforderte Fahrzeugkomponente und entscheidet mit über
Erfolg oder Niederlage. Für die Rallye-Trucks der Firma GINAF hat der Fahrzeugsystementwickler VSE das
vollhydraulische Fahrwerk DTS (Dynamic Truck Suspension) entwickelt, dass den Hydraulikdruck für jedes Rad
einzeln steuert. Die dafür notwendigen Messdaten erhält die CPU der Hydrauliksteuerung von verschiedenen
Sensoren. Um die Performance der DTS zu erhöhen, müssen die Kennlinien der Sensoren korrigiert und das
dynamische Verhalten des Fahrwerks genauestens analysiert werden.
Bild 1: GINAF Rallye-Truck bei der Rallye Paris-Dakar
Für die in Europa und Afrika stattfindenden Fahrversuche wurde daher ein extrem robustes Messgerät gesucht,
das den mechanischen Belastungen des Versuchs standhält und folgende Anforderungen erfüllt:
•
Messung analoger Signale mit Abtastraten von bis zu 100kHz / Kanal
•
Aufnahme der Messdaten aus dem Fahrzeug CAN-Bus
•
Freie Echtzeitverrechnung analoger Kanäle untereinander und mit Messdaten aus dem Fahrzeug
CAN-Bus
•
Aufnahme von GPS-Daten synchron zu den analogen und CAN-Bus Daten
•
Geeignet für den Einsatz in staubiger Umgebung mit starker Beschleunigungsbelastung
•
PC-loser autarker Messgerätebetrieb mit Selbststartfunktion
•
Messung von Spannungen, Drücken und Bewegungen am Rad
•
Speicherung der Messdaten auf einer robusten Solid State Wechselfestplatte
•
Umfangreiche Offline-Analyse der Messdaten
Echtzeitverrechnung analoger und Fahrzeug CAN-Bus Daten
Bild 2: CS-1016 zur GPS-gestützten Aufnahme von analogen Signalen und Daten aus dem Fahrzeug CAN-Bus
Die Lösung dafür bietet ein Kompaktmessgerät der C-Serie. Damit können analoge Kanäle mit bis zu 100kHz
abgetastet und mit dem Echtzeit-Verrechnungstool OnlineFAMOS weiterverarbeitet werden. So werden die
analogen Signale der für die Analyse des Fahrwerks zusätzlich montierten Druck- und Bewegungssensoren
in Echtzeit kennlinienbereinigt und fertig skaliert ausgegeben. Gleichzeitig werden über das CAN-Bus Interface
des C-Seriengerätes die Fahrzeugmessdaten aus dem CAN-Bus ausgelesen. Zu diesen Daten gehören auch die
Messdaten der Druck- und Bewegungssensoren des DTS, die dann ebenfalls in OnlineFAMOS zur Verrechnung
zur Verfügung stehen. Damit stehen sowohl die Messdaten der Sensoren zur Verfügung, die von der CPU des
DTS für die Berechnung der Hydraulik-Steuerung genutzt werden, als auch die hochaufgelösten Messdaten
der zusätzlichen Sensoren, die mit dem C-Seriengerät aufgezeichnet wurden. Auf diese Weise können
Kennlinienkorrekturen für die jeweiligen Sensoren durchgeführt werden und die CPU-Steuerung der Hydraulik
optimal auf das dynamische Verhalten des Fahrwerks abgestimmt werden.
GPS-Daten für zusätzliche Auswertung der Messdaten
Eine verbesserte Auswertung der Messdaten wird ermöglicht, wenn zusätzliche Informationen über die genaue
Position und dort herrschende Bedingungen zur Verfügung stehen. Mit Hilfe einer direkt an das GPS-Interface
des C-Seriengeräts anschließbaren GPS-Maus stehen zusätzliche Messdaten für die Auswertung bereit.
Neben der reinen Positionsbestimmung werden der aktuelle Kurs sowie die aktuelle Geschwindigkeit des
Fahrzeugs vom GPS-Empfänger an das Messgerät übergeben und synchron mit den analogen Messdaten und
den Daten aus dem CAN-Bus aufgezeichnet. Die Geschwindigkeitsmessung mit einem GPS-Empfänger hat
zusätzlich den Vorteil, dass sie gegenüber der Geschwindigkeitsmessung mit den Messdaten aus dem
Steuergerät unabhängig vom Schlupf ist. Zudem bietet sie mit einer Fehlertoleranz von 0.5m/s eine hohe
Genauigkeit. Die GPS-Daten stehen ebenfalls in OnlineFAMOS zur Echtzeitverrechnung bereit. Sie ermöglichen
somit eine weiterführende Auswertung der Fahrwerksmessung unter Berücksichtigung der örtlichen Begebenheiten und gestatten eine schlupffreie Geschwindigkeitsmessung.
Bild 3: Vollhydraulisches Fahrwerk (DTS) der Firma VSE
Robust, autark und einfach zu bedienen
Um den Fahrer während des Fahrversuchs nicht unnötig mit der Konfiguration oder dem Start einer Messung
zu konfrontieren, wird das Messgerät mit einer Selbststartkonfiguration versehen. Kurz vor Beginn des Fahrversuchs wird das direkt neben dem Fahrersitz montierte Messgerät vom Fahrer eingeschaltet, worauf es automatisch und PC-unabhängig eine vorkonfigurierte Messung startet. Der Fahrer braucht somit lediglich das Messgerät vor Beginn des Fahrversuchs einzuschalten und danach wieder auszuschalten. Zurück in der Basisstation
werden dann die auf der geräteinternen Festplatte oder einem Wechseldatenträger (PCMCIA oder CF-Card)
gespeicherten Messdaten über Ethernet zum Laptop übertragen. Dort stehen sie dann für umfangreiche und
komplexe Analysen mit der Signalanalysesoftware FAMOS zur Verfügung. Die Ergebnisse aus der nachträglichen Auswertung der Messdaten werden direkt für die Optimierung der Fahrwerkssteuerung verwendet.
Da die Ergebnisse der Fahrversuchsanalysen ebenfalls in die Entwicklung des Fahrwerks für den Truck der
2007er Kampagne einfließen, wird mit Hilfe des imc Messsystems das Team von GINAF und VSE auch bei der
nächsten Rallye Paris-Dakar sicher erfolgreich sein.
Weitere Informationen erhalten Sie unter:
imc Meßsysteme GmbH
imc Test & Measurement GmbH
Voltastr. 5
D-13355 Berlin
Max-Planck-Str. 22 b
D-61381 Friedrichsdorf/Ts.
Telefon: +49 (0)30-46 7090-0
Fax: +49 (0)30-46 31 576
E-Mail: [email protected]
Internet: http://www.imc-berlin.de
Telefon: +49 (0)6172 59675-0
Fax: +49 (0)6172-5967-222
E-Mail: [email protected]
Internet: http://www.imc-frankfurt.de
Seit über 20 Jahren entwickelt, fertigt und
vertreibt die imc Meßsysteme GmbH weltweit
Hard- und Softwarelösungen im Bereich der
physikalischen Messtechnik. Ob im Fahrzeug, an
Prüfständen oder beim Überwachen von Anlagen
und Maschinen –
Messdatenerfassung mit imc-Systemen gilt als
produktiv, leicht ausführbar und rentabel.
Dabei kommen in Entwicklung, Forschung, Versuch
und Inbetriebnahme sowohl
schlüsselfertige imc-Messsystemlösungen als auch
standardisierte Messgeräte und Softwareprodukte
zum Einsatz. imc-Geräte arbeiten in mechanischen
und mechatronischen Anwendungen bis 100kHz
pro Kanal mit nahezu allen gängigen Sensoren zur
Erfassung physikalischer Messgrößen wie z.B.
Drücke, Kräfte, Drehzahlen, Vibrationen,
Geräusche, Temperaturen, Spannungen oder
Ströme. Das Spektrum der imc-Messtechnik reicht
von der einfachen Messdatenaufzeichnung über
integrierte Echtzeitberechnungen bis hin zur
Einbindung von Modellen und vollständigen
Automatisierung von Prüfständen.
Am Hauptsitz Berlin beschäftigt das 1988
gegründete Unternehmen rund 160 Mitarbeiter,
die das Produktportfolio stetig weiterentwickeln.
International werden imc-Produkte durch rund
25 Partnerunternehmen vertrieben.
Die imc Test & Measurement GmbH ist ein
Systemhaus, das Produkte und Dienstleistungen
für messtechnische Anwendungen anbietet.
Unser Team besteht aus ca. 40 praxiserprobten
Experten mit überwiegend ingenieur- oder
naturwissenschaftlichen Abschlüssen realisiert
produktive, kundenorientierte und
anwendungsspezifische Lösungen rund um das
Thema „elektrisches Messen physikalischer
Größen“.
Die imc Test & Measurement GmbH vermarktet die
anerkannt innovativen und leistungsstarken
Hard- und Softwareprodukte unseres strategischen
Partners imc Meßsysteme GmbH, Berlin.
Wir ergänzen diese Produkte mit umfangreichen
Ingenieurdienstleistungen. Diese reichen von der
Konzeption über die Beratung und den Verkauf mit
Pre- und After-Sales-Service bis zu kunden- und
anwendungsspezifischen Erweiterungen,
Systemintegration, Inbetriebnahme, Schulung
sowie Vermietung von Messsystemen und
Personal u.v.m
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