Am Beispiel zweier sehr verschiedener Entwicklungsthemen wird das Potential der Fahrzeugsimulation auf Systemebene dargestellt. (1) Drehschwingungen im Antriebsstrang: die Reduktion des CO2 Ausstoßes sowie die steigenden Kraftstoffpreise sind Hauptmotive des Downsizings und Downspeedings von aktuellen Verbrennungsmotoren. Die Reduktion der Zylinderzahlen, insbesondere im Zusammenhang mit aufgeladenen Motoren, die in der Lage sind, besonders hohe Drehmomente schon bei niedrigen Drehzahlen zu liefern, sowie steigende Kundenerwartungen bezüglich Komfort und damit NVH, führen in Summe zu stark gestiegenen Anforderungen an die Torsionsschwingungsdämpfer. Um dieser Herausforderung schon in der frühen Konzeptphase begegnen zu können, wird bevorzugt die dynamische Fahrzeugsimulation auf Torsions-Systemebene eingesetzt, die eine genaue Funktionsspezifikation und daher die Gestaltung von innovativen Dämpfersystemen ermöglicht. Darüber hinaus eröffnet sie eine exzellente und häufig unentbehrliche Entwicklungsplattform für die Adaption von elektronischen Regelsystemen wie für Motorstart, Leerlaufregelung, OBD Fehlzündungserkennung, deren Funktionen durch die Integration von nichtlinearen Dämpfersystemen in den Triebstrang beeinträchtigt sein kann. (2) Fahrzeugdynamik und ISO 26262 Sicherheit: Die Elektrifizierung von Antriebssträngen, welche u.a. leistungsfähige Bremsenergie-Rückgewinnungssysteme, eine Vielzahl verteilter, an den einzelnen Antriebsrädern wirkender E-Motoren, aber auch elektronisch geregelte mechanische Systeme wie Doppelkupplungsgetriebe beinhalten können, führt zu neuen, einzigartigen Herausforderungen im Bereich der Funktionalen Sicherheit. Beispielsweise können unter Verwendung der vorgestellten Co-Simulationsumgebung bereits im frühen Entwicklungsstadium die Gefahrenanalyse und Risikoabschätzung von Ereignissen wie dem plötzlichen Ausfall einer E-Maschine durchgeführt werden sowie die Entwicklung und Validierung von geeigneten Reglern in diesem Zusammenhang bewertet werden. Die Co-Simulationsumgebung, die ein 3D Fahrzeugmodell, eine Straßenmodell, und ein 1-D Antriebsstrangmodell umfasst, wird schließlich dazu verwendet, die Funktionsdefinition von HW und SW zu unterstützen, sowie die virtuelle Bewertung der Sicherheits-Integritätslevels (ASIL) nach ISO 26262 durchzuführen.

    The development of automotive powertrains is an increasingly demanding task due to the rising sophistication of today's conventional and electrified powertrains, shorter product development cycles and the growing number of vehicle derivatives. The application of advanced simulation techniques, such as complete vehicle system simulation, is key to effectively managing these challenges. In this paper the potential of mechatronic system simulation is presented, based upon examples from two quite different development activities, as summarized below. Torsional vibrations in powertrains: Environmental concerns such as CO2 emissions and higher fuel prices are driving internal combustion engine downsizing and downspeeding. The consequent reduction of cylinder numbers, especially in turbocharged engines that are now able to generate exceptionally high torques at low speeds, accompanied by ever rising customer comfort expectations in terms of NVH, lead to significantly elevated functional requirements for torsional vibration isolation or damping systems. To address this challenge in the early concept phase, dynamic vehicle simulation on the torsional system level is used to enable the accurate functional specification and thus design of innovative damping systems, such as Dual Mass Flywheel (DMF). It also offers an excellent and, at times, indispensible development platform for the adaptation of electronic control systems, such as engine starting, idle speed control, or OBD misfire detection, whose functions are very strongly affected by the insertion of the highly non-linear DMF damping system into the drivetrain. Electrification, which includes powerful regenerative braking systems, or multiple and distributed e-Machines, or electronically controlled mechanical systems, such as double clutch transmissions, leads to new and unique safety challenges. Hazard analysis and risk assessment of events such as the sudden failure of an e-Machine, and the development and the validation of suitable controllers, can now be directly evaluated using co-simulation techniques in the early concept stages of development. Simulation, using a 3D vehicle and road model coupled with 1D powertrain model, is used to support not only the definition of hardware and software functions, but also the virtual rating of the safety integrity level for ISO 26262.


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    Titel :

    Dynamic simulation of complex mechatronic systems: torsional vibrations in powertrains, vehicle dynamics & safety


    Beteiligte:
    Jones, Stephen (Autor:in) / Böhm, Hannes (Autor:in) / Weingerl, Patrick (Autor:in) / Cheng, Caizhen (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    20 Seiten, Bilder, 4 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch





    Computer simulation of torsional vibrations in vehicle powertrains

    Laschet,A. / Arla Maschinentechnik,Kuerten,DE | Kraftfahrwesen | 1994


    Computer simulation of torsional vibrations in vehicle powertrains

    Laschet, A. / Institution of Mechanical Engineers; Automobile Division | British Library Conference Proceedings | 1994


    Modelling of torsional vibrations in marine powertrains

    Jonsson,K. / Volvo Penta,SE | Kraftfahrwesen | 1996


    Modelling of Torsional Vibrations in Marine Powertrains

    Jonsson, Kåre | SAE Technical Papers | 1996