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Angesagte aktive Fahrwerkssysteme: Fraunhofer LBF adaptiert Betriebsfestigkeitsprüfungen

Ganzfahrzeugerprobung mit adaptiven Dämpfern.  Grafik: Fraunhofer LBF
Ganzfahrzeugerprobung mit adaptiven Dämpfern. Grafik: Fraunhofer LBF

Aktive Fahrwerkssysteme stellen zusätzliche Anforderung an den
Betriebsfestigkeitsnachweis und die Bewertung der Zuverlässigkeit. Als
Reaktion auf diese Herausforderungen hat das Fraunhofer-Institut für
Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF seine Prüfumgebung im
Labor erweitert und angepasst. Dadurch ist die hohe Aussagegüte der
Betriebsfestigkeitsprüfungen sichergestellt. Fahrzeughersteller und ihre
Zulieferer profitieren von diesen Werkzeugen und können ihre aktiven
Fahrwerkssysteme dort im Hinblick auf deren Zuverlässigkeit absichern
lassen. Weitere Information gibt das Forschungsinstitut auf der Messe
Automotive Testing, Stuttgart, 21.-23. Mai 2019 (Stand 8052).

Mehr Komfort im Auto geht immer. Diesen Trend befördern insbesondere
Premiumhersteller und statten ihre Modelle zunehmend mit aktiver
Hinterradlenkung, aktiven Stabilisatoren oder aktiven Federungen aus. Mit
diesen Fahrwerkssystemen gelingt es, den Zielkonflikt zwischen Komfort und
Fahrsicherheit zu entschärfen. Speziell bei den SUV und anderen Fahrzeugen
mit hohem Gewicht und einem erhöhten Schwerpunkt lassen sich die Nachteile
in der Fahrdynamik durch situative Abstimmung des Fahrzeugverhaltens
deutlich mindern.

»Aktive Fahrwerkssysteme erfordern ein Umdenken in der traditionellen
Betriebsfestigkeitsprüfung im Labor«, betont Marc Wallmichrath,
Abteilungsleiter Baugruppen und Systeme im Fraunhofer LBF. Bereits mit dem
Aufkommen adaptiver Dämpfersysteme stellte sich die Frage, welchen
Einfluss die mögliche Änderung in den Dämpferkennlinien auf die
Belastungen im Fahrwerk hat und daraus resultierend, wie dieser Einfluss
beim Betriebsfestigkeitsnachweis des Fahrwerks oder gar des Ganzfahrzeugs
auf dem Prüfstand zu berücksichtigen ist.

Zwei grundlegende Fragestellungen geklärt

»Aktuelle und zukünftige aktive Fahrwerkssysteme bieten eine so hohe
Anpassungsvarianz, dass ihre Kennlinieneinstellungen/Einstellparameter
einen signifikanten Einfluss auf die im Fahrwerk entstehenden Belastungen
haben. Das bisherige Vorgehen ist für diese Systeme nicht mehr
zielführend«, erläutert Wallmichrath. Gefragt sind Lösungen zu zwei
grundlegenden Fragestellungen: Zum einen müssen zukünftig auch im Versuch
die jeweils zu den Fahrzeugbelastungen passenden Einstellungen und
Ansteuersignale für die adaptiven beziehungsweise aktiven Fahrwerkssysteme
aufgebracht werden, um die Bauteilbelastungen korrekt zu simulieren. Zum
anderen müssen zeitgeraffte Prüfungen für die neuen aktiven Systeme
entwickelt werden, wobei im Kontext der Elektromobilität gegebenenfalls
auch Hochvoltkomponenten einzubeziehen sind.

Ansteuersignale aus Fahrbetriebsmessungen oder Rechenmodellen

Zur Lösung der ersten Fragestellung nutzen Wissenschaftler im Fraunhofer
LBF zwei alternative Verfahren: Zum einen ist es möglich, die aktiven
Fahrwerkssysteme mit gemessenen Signalen aus Fahrbetriebsmessungen
anzusteuern, die mit den ebenfalls aus Messungen stammenden
Gesamtsystembelastungen korreliert sind (CAN-/Restbussimulation).
Alternativ dazu bietet ein zweites Verfahren die Möglichkeit, die
Ansteuersignale für die aktiven Fahrwerkssysteme mit einem Fahrzeugmodell,
gegebenenfalls erweitert um ein Modell des Reglers, auf einer
Echtzeithardware zu berechnen. Auch hierbei werden die Kräfte, Wege oder
Momente der aktiven Systeme angepasst an die sonstigen Systembelastungen
wie Fahrsituation, Fahrzeug- und Beladungszustand. Neben einer rein
modellbasierten Berechnung aller Systemgrößen lassen sich zusätzlich
gemessene Signale von Sensoren einbeziehen, die sich im zu prüfenden
System befinden.

Durch das belastungsabhängige Verhalten der aktiven Systeme ergeben sich
am Prüfstand Herausforderungen bei der Generierung der finalen
Ansteuersignale im Iterationsprozess. Daher nutzt das Fraunhofer LBF
virtuelle Abbilder beziehungsweise digitale Zwillinge der Prüfstände und
Fahrwerkssysteme, um bereits im Vorfeld effizient und zielgerichtet
konvergierende Iterationsstrategien für die finalen Systemprüfungen zu
entwickeln.

Methodenentwicklung für zeitgeraffte Prüfungen

Im Kontext der zweiten Fragestellung entwickeln die Experten im Fraunhofer
LBF derzeit Methoden, um aktive/mechatronische Systeme im Hinblick auf
ihre Systemzuverlässigkeit hin zu bewerten und zu prüfen. Mit diesen
Methoden lassen sich im Darmstädter Institut aktive oder über einen weiten
Bereich adaptierbare Fahrwerkssysteme einem zuverlässigen
Betriebsfestigkeitsnachweis unterziehen sowie mit aktiven
Fahrwerkssystemen ausgerüstete Ganzfahrzeuge prüfen. Die
Prüfstandsteuerung übernimmt dabei in allen Fällen weiterhin
vollumfänglich die Versuchssteuerung mit allen Überwachungs- und
Sicherheitsfunktionen.

»Die flexibel einsetzbaren Technologien ›Restbussimulation‹ und
›echtzeitfähige Fahrzeugmodelle‹ lassen sich in die etablierten
Prüfumgebungen einbinden. Mit diesen Werkzeugen können im Fraunhofer LBF
aktive Fahrwerkssysteme im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit abgesichert
werden«, so das Resümee von Abteilungsleiter Wallmichrath.

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Bundesrat erlaubt Elektrokleinstfahrzeuge in Deutschland - Deutsche Verkehrswacht lobt Nachbesserungen bei der Verkehrssicherheit

Gestern verabschiedete der Bundesrat die Verordnung für Elektrokleinstfahrzeuge wie Elektrotretroller. Dabei folgte er den Empfehlungen der Fachausschüsse und gab entgegen dem Verordnungsentwurf des Bundesverkehrsministeriums Gehwege nicht als Verkehrsfläche frei. Außerdem wird nur eine Kategorie bis 20 km/h auf Radverkehrsanlagen erlaubt und das Mindestalter wird auf 14 Jahre gesetzt. Weiterhin fordert der Bundesrat, von einer Erlaubnis für Fahrzeuge ohne Lenkstange abzusehen. Der Präsident der Deutschen Verkehrswacht, Prof. Kurt Bodewig, begrüßt dieses Ergebnis: „Ich freue mich, dass der Bundesrat beim Thema Elektrokleinstfahrzeuge weitgehend auch auf unsere Vorschläge eingegangen ist. So können wir Menschen sicherer auf E-Scooter und ähnliche Fahrzeuge bringen. Trotzdem sollten wir die Situation aufmerksam beobachten.“

Der letzte Verordnungsentwurf für Elektrokleinstfahrzeuge des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) war kritisch diskutiert worden, da bei einigen geplanten Regulierungen die Verkehrssicherheit maßgeblich gefährdet würde. So sollten 12-Jährige mit bis zu 12 km/h auf Gehwegen fahren dürfen. Später sollten innerhalb einer Ausnahmeregelung auch Fahrzeuge ohne Lenk- und Haltestange wie zum Beispiel E-Skateboards oder selbstbalancierende Hoverboards kommen. Beides hatte die Deutsche Verkehrswacht im Vorfeld öffentlich kritisiert und folgte dabei auch den Ergebnissen einer entsprechenden Untersuchung der Bundesanstalt für Straßenwesen. Das Bundesverkehrsministerium ist aufgefordert, die Empfehlung zu berücksichtigen und Fahrzeuge ohne Lenkstange nicht für den Straßenverkehr zuzulassen  

Nach wie vor wird es für Elektrokleinstfahrzeuge eine Versicherungspflicht geben, ein Helm ist weiterhin nicht vorgeschrieben, genauso brauchen Nutzer keinen Nachweis von Kenntnissen zur sicheren Verkehrsteilnahme, was Bodewig bedauerte: „Eine Grundqualifikation analog einer Mofa-Prüfbescheinigung und damit ein Mindestalter von 15 Jahren hätten wir gern gesehen, denn es handelt sich immerhin um Kraftfahrzeuge und ihre sichere Handhabung im Straßenverkehr braucht entsprechende Kenntnisse.“

 

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Deutscher Verkehrssicherheitsrat Elektrokleinstfahrzeuge-Verordnung: DVR nimmt Stellung zur heutigen Entscheidung des Bundesrates

Der Deutsche Verkehrssicherheitsrat (DVR) appelliert an die Vertreter der Länder, sich bei dem heutigen Beschluss über die Elektrokleinstfahrzeuge-Verordnung für die Verkehrssicherheit zu entscheiden. Professor Dr. Walter Eichendorf, Präsident des DVR stellt klar: „Elektrische Tretroller können bei der Lösung von Problemen der urbanen Mobilität unterstützen. E-Scooter dürfen aber aus Gründen der Verkehrssicherheit nicht auf Gehwegen genutzt werden. Das Mindestalter für die Nutzung dieser Kraftfahrzeuge sollte nicht unter 15 Jahren liegen.“

E-Scooter gehören nicht auf den Gehweg
Elektrokleinstfahrzeuge (EKF) wie beispielsweise E-Scooter seien eine Ergänzung im Mobilitätsmix. Mit bauartbedingten Geschwindigkeiten von über 6 km/h gefährdeten sie auf Gehwegen jedoch Fußgänger, insbesondere ältere Menschen, Kinder und Menschen mit körperlichen Einschränkungen. „Der DVR hat sich klar positioniert: EKF, die schneller als Schrittgeschwindigkeit fahren können, sollen nicht im Schutzraum der Fußgänger auftauchen, und zwar ohne Ausnahme“, so der DVR-Präsident.

15 Jahre als Voraussetzung
Zudem sollten die Fahrzeuge von jungen Leuten, frühestens ab 15 Jahren wie das Mofa genutzt werden können. Mindestens 15 Jahre sehe auch die Fahrerlaubnis-Verordnung für das Führen eines Kraftfahrzeugs, für das eine Fahrerlaubnis nicht erforderlich sei, vor. Der Grund sei klar: „Ob Jugendliche unter 15 Jahren bei der Nutzung von Kraftfahrzeugen den komplexen Verkehrsraum überblicken, Gefahren rechtzeitig einschätzen und dann auch entsprechend handeln können, ist zu bezweifeln“, so Eichendorf. Er appelliere daher an die Ländervertreter, heute die richtigen Entscheidungen zu treffen – zum Schutz aller Verkehrsteilnehmenden.

Die Forderungen des DVR kurz zusammengefasst: 

  • EKF mit Lenk- und Haltestange, die über 6 km/h schnell fahren können, sollen nicht auf Gehwegen gefahren werden dürfen.
  • Voraussetzung für das Fahren von EKF mit Lenk- und Haltestange ist ein Mindestalter von 15 Jahren.
  • EKF, die für den Straßenverkehr zugelassen werden, müssen mindestens über Bremsen, Licht und Klingel/Hupe verfügen.
  • Die straßenbaulichen Regelwerke, wie z.B. die neu geplante ERA, sollen an den zunehmend dichteren Verkehr, z.B. in ihren Mindestbreiten, angepasst werden.
  • Sharing-Anbieter und Hersteller von EKF sollen über sicheres und rücksichtsvolles Nutzen der Fahrzeuge verpflichtend aufklären und informieren.
  • Die Nutzung von EKF im Straßenverkehr soll wissenschaftlich begleitet werden. Dabei soll die Unfallentwicklung im Mittelpunkt stehen.
  • Verkehrsunfälle bei der Nutzung von EKF sollen in der Unfallstatistik gesondert erfasst werden.
  • Das Funktionieren der Bremsen von EKF muss sichergestellt sein, insbesondere bei Nässe. Deshalb regt der DVR eine Bremsenprüfung nach DIN EN 15194:2017-12 an.
  • Keine Teilnahme am Straßenverkehr mit EKF ohne Lenk- und Haltestange.
  • Der DVR empfiehlt beim Fahren mit EKF von über 6 km/h einen Helm zu tragen.

 

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Wie sicher ist autonomes Fahren? Gemeinsame Medieninformation von TU Berlin und Einstein Stiftung Berlin

Veranstaltungsreihe „Einstein in the dome“: Vortrag und Diskussion mit Dr.
Steffen Müller, Einstein-Professor an der TU Berlin, am 5. Juni 2019 im
Zeiss-Großplanetarium

Wie sieht ein automatisiertes Fahrzeug seine Umwelt? Welche
Umgebungsinformationen nimmt es wahr, wie reagiert es darauf und was
bedeutet das für den Passagier? Automatisierte Fahrzeuge sollen in Zukunft
selbstständig Güter und Personen transportieren. Bis dies soweit ist,
müssen die Vehikel allerdings noch viel lernen. Einstein-Professor Dr.
Steffen Müller der TU Berlin erforscht die Fahrsicherheit und das
Fahrverhalten in automatisierten Fahrzeugen. In seinem Vortrag nimmt er
die Zuschauer*innen mit auf eine Rundfahrt durch virtuelle Landschaften in
der Kuppel des Zeiss-Großplanetariums und versetzt sie in die Position des
automatisierten Fahrzeugs, das sich die Umgebung mit seinen Sensoren
erschließt.

Zeit:   5. Juni 2019, 20.00 Uhr
Ort:    Zeiss-Großplanetarium, Prenzlauer Allee 80, 10405 Berlin

Der Eintritt ist frei. Eine Anmeldung ist nicht erforderlich.

Viele Menschen interessieren sich für Autos, doch kaum einer versteht sie
so gut wie Prof. Dr. Steffen Müller. Seine Expertise in der
Fahrwerkregelung und in Fahrerassistenzsystemen bringt der renommierte
Forscher als Einstein-Professor an der TU Berlin ein. Dort leitet er das
Fachgebiet Kraftfahrzeuge am Institut für Land- und Seeverkehr. An der TU
Berlin schloss der Ingenieurwissenschaftler auch sein erstes Studium ab,
danach forschte er an der Cambridge University und an der University of
California, Berkeley. Vor seiner Berufung an die Universität
Kaiserslautern arbeitete er am BMW-Forschungs- und Innovationszentrum in
München.

Der Vortrag mit anschließender Diskussion findet im Rahmen der
Veranstaltungsreihe „Einstein in the dome“ statt. Sie ist ein
Gemeinschaftsprojekt der Stiftung Planetarium Berlin und der Einstein
Stiftung Berlin, die in diesem Jahr ihr zehnjähriges Jubiläum begeht. In
Analogie zur Reise zu den Sternen präsentieren herausragende
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Zeiss-Großplanetarium ihre
Reise zu den neuesten Forschungserkenntnissen.

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