Vorlesung Automotive Software Engineering Teil 4 Das Automobil (2)

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1 INFORMATIK CONSULTING SYSTEMS AG Vorlesung Automotive Software Engineering Teil 4 Das Automobil (2) Sommersemester 2013 Prof. Dr. rer. nat. Bernhard Hohlfeld Bernhard.Hohlfeld@mailbox.tu-dresden.de Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik Honorarprofessur Automotive Software Engineering

2 4. Das Automobil 1. Domänen 2. X-by-Wire: Technologien und Anwendungen 3. Lastkraftwagen (LKW) 4. Landmaschinen 2

4 2. X-by-Wire: Technologien und Anwendungen 1. X-by-Wire-Technik 2. X-by-Wire-Technik: Elektrische Bremsen im Detail 3. X-by-Wire: Warum eigentlich 4

6 X-by-Wire / Drive-by-Wire Das Ersetzen der mechanischen Verbindung von Fahrer zum Aktor durch ein elektrisch übertragenes Signal nennt man Drive-by-Wire. Damit ist zusammenfassend gemeint: Throttle-by-Wire: Elektrisches Gaspedal Shift-by-Wire: Elektrische Schaltung Brake-by-Wire: Elektrische Bremse Steer-by-Wire: Elektrische Lenkung Oft werden diese Systeme generalisierend auch mit X-by-Wire bezeichnet. Der Ausdruck kommt aus der Fliegerei, wo die Vorteile von Fly-by-Wire noch wesentlich wichtiger sind. Quelle: Einführung in den Maschinenbau, Vorlesung 6, Mechatronik: Drive-by-Wire Prof. Dr.-Ing. Oliver Nelles, Professor für Mess- und Regelungstechnik, Mechatronische Systeme, Fachbereich Maschinenbau, Universität Siegen 6

7 X-by-Wire / Drive-by-Wire Das Ersetzen der mechanischen Verbindung von Fahrer zum Aktor durch ein elektrisch übertragenes Signal nennt man Drive-by-Wire. Damit ist zusammenfassend gemeint: Throttle-by-Wire: Elektrisches Gaspedal Shift-by-Wire: Elektrische Schaltung Brake-by-Wire: Elektrische Bremse Steer-by-Wire: Elektrische Lenkung Oft werden diese Systeme generalisierend auch mit X-by-Wire bezeichnet. Der Ausdruck kommt aus der Fliegerei, wo die Vorteile von Fly-by-Wire noch wesentlich wichtiger sind. Quelle: Einführung in den Maschinenbau, Vorlesung 6, Mechatronik: Drive-by-Wire Prof. Dr.-Ing. Oliver Nelles, Professor für Mess- und Regelungstechnik, Mechatronische Systeme, Fachbereich Maschinenbau, Universität Siegen Der Fahrer gibt durch Drücken des Gaspedals den Sollwert für die Beschleunigung vor 6

8 6.1 Was ist Drive-by-Wire!-./"0.1#213/$10/415%-3&.5%13/'10(&3$637/893/)-%010/264/*+#90/$605%/1&3/1,1+#0&.5%/! " # $ % & % ' (& $ ) % *+# $ % &, +# & % :(10# /&73-,/3133#/4-3/<!0&81=(>=&01@A/!-4&#/&.#/ B-..13$/7141&3#C/ X-by-Wire / Drive-by-Wire D E%09##,1=(>=&01C/",1+#0&.5%1./F-.G1$-, D %&B#=(>=&01C/",1+#0&.5%1./5%-,#13 D H0-+1=(>=&01C/",1+#0&.5%1/H014.1 D > 7 #110=(>=&01C/",1+#0&.5%1/I JB#/K10$13/$&1.1/>.#141/71310-,&.&1013$/-65%/4&#/<L=(>=&01@/(121&5%31#A/!10/*6.$065+/ +944#/-6./$10/),&17101&M/K9/$&1/'90#1&,1/893/<),>=(>=&01@/395%/K1.13#,&5%/K&5%#&710/.&3$A Konventionell X-by-Wire N3B904-#&93 Fahrer "3107&1 Aktor Fahrer O&,B.= 13107&1 N3B904-#&93 Aktor "3107&1 University!"#$%&'"%()*+%& 30.40&56 6. Drive-by-Wire,-./0"& Quelle: Einführung in den Maschinenbau, Vorlesung 6, Mechatronik: Drive-by-Wire of Siegen Prof. Dr.-Ing. Oliver Nelles, Professor für Mess- und Regelungstechnik, Mechatronische Systeme, Fachbereich Maschinenbau, Universität Siegen 7

9 X-by-Wire / Drive-by-Wire Vorteile von Drive-by-Wire Mehr Flexibilität und Funktionalität: Die mechanische Entkopplung erlaubt es, das elektrische Signal beliebig zu verarbeiten, bevor es auf den Aktor gegeben wird. D.h. es können gewünschte nichtlineare Transformationen und dynamische Effekte (Filterung) integriert und per Software komplexe logische Verknüpfungen programmiert werden. Erhöhte Crash-Sicherheit: Wegfall der Lenksäule Verbesserte Ergonomie. Gewichts- und Platzeinsparung: Die schwere mechanische Verbindung (Seilzug, Gestänge, Hydraulikleitungen, etc.) wird durch eine elektrische Leitung oder Bus ersetzt. Energieeinsparung: Wandlung der Energie lokal am Aktor kann effizienter sein. Einsparung von (teilweise giftigen) Betriebsstoffen: Hydraulikflüssigkeit Stand der Technik (~2007) Throttle-by-Wire: weitgehend Serie Shift-by-Wire: in der Oberklasse Serie Brake-by-Wire: elektrohydraulisches System in wenigen Fahrzeugmodellen verfügbar Steer-by-Wire: noch nicht verfügbar Quelle: Einführung in den Maschinenbau, Vorlesung 6, Mechatronik: Drive-by-Wire Prof. Dr.-Ing. Oliver Nelles, Professor für Mess- und Regelungstechnik, Mechatronische Systeme, Fachbereich Maschinenbau, Universität Siegen 8

10 X-by-Wire-Technik Vorteile Alle Vorteile elektrischer Antriebe siehe Folien Prof. Nelles Erhöhung des Gleichteileanteils Beispiel in Abschnitt 3 / Lenkung BMW Verbesserung passive Sicherheit Volumen- und Gewichtsreduktion Erschließung neuer Komfortmöglichkeiten Keine direkte mechanische Verbindung Fahrer Fahrzeug Nachteile Notwendigkeit für redundante Datenübertragung Notwendigkeit für redundante Energieversorgung Rückmeldung an Fahrer, z.b. Lenkwiderstand Kundenakzeptanz 9 Shift-by-Wire

11 Mechatronik-Anwendungen im Automobil X-by-Wire-Technik Throttle-by-Wire: Elektrisches Gaspedal Sensor am Gaspedal erfasst Signal des Fahrers. Aktor steuert Drosselklappe Gaszug entfällt Shift-by-Wire: Elektrische Schaltung Gangwechsel wird durch Aktor im Getriebe ausgelöst Schaltgestänge entfällt Brake-by-Wire: Elektrische Bremse Elektromechanische Bremse wird durch Signal angesteuert Bremsleitungen und Bremsflüssigkeit entfallen Steer-by-Wire: Elektrische Lenkung Lenkwinkelsensor erfasst das Steuersignal des Fahrers, Räder werden durch Aktor gelenkt Lenkmechanismus entfällt Lenkrad kann durch Joystick ersetzt werden 10

12 Throttle-by-Wire: Elektrisches Gaspedal Das elektrische Gaspedal durch Motorelektronik-Systeme: Konventionell: Gaspedal steuert mechanisch Drosselklappe (Throttle) im Vergaser Throttle-by-Wire: Sensor am Gaspedal steuert Motorelektronik und dadurch Einspritzpumpe, Schubabschaltung etc. Verbrauchsoptimierung Modernes Antriebsmanagement erst dadurch möglich Hybride Antriebskonzepte realisierbar Gaspedalkennlinien nach Wunsch des Fahrers Sicherheitstechnische Bewertung: Redundante Auslegung sämtlicher Komponenten Sensoren Prozessoren im SG Übertragungswege Multiprozessorauslegung mit umfangreichen Plausibilisierungsprozessen 11

13 Shift-by-Wire: Elektrische Schaltung Shift-by-Wire: Elektrische Schaltung Beliebige Getriebeform Die mechanischen Schaltfunktionen im Getriebe Kuppeln und Schalten werden durch elektromechanische Aktuatoren durchgeführt. Steuerung nach Wahl durch direkte Gangwahl oder quasi-automatisch durch Bedienelemente nach freier Vorstellung (Tipphebel, Lenkradtasten, Schaltwippe) Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit Ausschluß von Fehlbedienung Einfach zu realisieren, in Serie Sicherheitstechnische Bewertung: Mögliche Zugkraftunterbrechung bei Fehlfunktion Sämtliche Bedienelemente sind ausfallsicher und mit umfangreichen Diagnosemöglichkeiten ausgeführt Durch Ausfall eines Bedienelements können keine kritischen Situationen verursacht werden ODER es sind zwei unabhängige Bedienelemente vorhanden Übertragung ans Getriebe-Steuergerät über redundante Übertragungswege mit umfangreich gesicherten Protokollen 12

14 Brake-by-Wire: Elektrische Bremse Vorteile Neue Komfort- und Sicherheitsfunktionen einfach realisierbar Stau Berg Entkopplung von Schwingungen und Vibrationen Entfall der heutigen hydraulischen System Benutzerabhängige Bremscharakteristik Keine giftige Bremsflüssigkeit Nachteile Verlust der Bremse (bis auf Handbremse ) bei Fehlfunktion Erhöhung der ungefederten Massen 13

15 Steer-by-Wire: Elektrische Lenkung Vorteile Abstraktes Interface zur Fahrtrichtungsbestimmung Neue Komfort- und Sicherheitsfunktionen einfach realisierbar Entkopplung von Schwingungen und Vibrationen über Lenkrad Entfall der heutigen hydraulischen Systeme Benutzerabhängige Lenkradcharakteristik realisierbar Vereinfachung Links-/Rechtslenker Nachteile Kompletter Kontrollverlust bei Fehlfunktion Aufwändiges Force Feedback notwendig Aufwand für redundante Auslegung 14

16 Steer-by-Wire: Elektrische Lenkung FSU - Fail Silent Unit: Sendet korrekte Signale oder sendet keine Signale 15

18 Bremssysteme Durch jahrzehntelange Erfahrung im Bereich der Bremstechnologie und weltweite Entwicklungsaktivitäten verfügt Knorr-Bremse über umfassende fachliche Kompetenz und Innovationskraft in den vier Haupttechnologien Pneumatik, Mechanik, Elektronik und komplexe Regelungstechnik. Moderne Entwicklungswerkzeuge, Simulationsverfahren sowie intensive und kompromisslose Erprobung gewährleisten extrem robuste Systeme, die auch unter härtesten Bedingungen sicher und zuverlässig funktionieren. Quelle: 17

19 Pneumatik Druckluft ist das wichtigste Arbeitsmedium im Nutzfahrzeug-Bereich. Sie wird durch den Kompressor erzeugt, über die Luftaufbereitungseinheit zu den Druckluftbehältern geleitet und dort gespeichert. Bei einer Bremsung oder Beladungsänderung wird die Druckluft über Steuerventile bzw. Steuermodule zu den Bremszylindern bzw. Federungsbälgen geleitet, und dies bei Systemdrücken über 10 bar. Quelle: 18

20 Mechanik Die eigentliche Bremsleistung wird mechanisch erbracht. Scheibenbremsen von Knorr-Bremse mit einem Systemgewicht von unter 50 kg erzeugen gegenwärtig eine Zuspannkraft von 300 kn und eine Spitzenleistung von 900 kw. Mit der Einführung der pneumatisch zugespannten Scheibenbremse in den Nutzfahrzeug-Markt hat Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge neue Standards gesetzt. Durch überzeugende Einsatzvorteile steigt der Ausrüstungsgrad in Lkws, Sattelzugmaschinen, Bussen und Anhängern weiter an. Quelle: 19

21 Elektronik und Komplexe Regelungstechnik Die Elektronik hat in modernen Brems-, Sicherheits- und Federungssystemen für Nutzfahrzeuge viele Bereiche der Pneumatik substituiert. Mit den im Millisekundenbereich liegenden Steuerzeiten elektronischer Steuergeräte werden Stellbefehle beispielsweise zu den entsprechenden Ventilen und Modulen geleitet. So können Brems- und Fahrverhalten blitzschnell neuen Situationen angepasst werden - daraus resultieren extrem verbesserte Standards bezüglich Fahrzeugstabilität, Bremskontrolle, Fahrkomfort und vor allem Fahrsicherheit. Komplexe Regelungstechnik Knorr-Bremse hat seit über 100 Jahren Erfahrung in der Regelung von komplexen, pneumatischen Regelsystemen. Diese werden zunehmend auch außerhalb von Brems- und Federungssystemen, z.b. im Powertrain, nutzbringend eingesetzt. Quelle: commercialvehicles/products_1/systems/ systems_1.jsp 20

22 Bremssysteme Art der Bremse 21 Charakterisierung Mechanisch Direkte Betätigung der Bremse über Seilzug Hydraulisch PNEUMATISCH!! Bremssignal geht mechanisch an Hydraulikeinheit Bremskraftverstärker Elektrohydraulisch Bremssignal geht elektronisch an Hydraulikeinheit Elektromechanisch Bremssignal geht elektronisch an Elektromotoren Hybrid Kombination z. B. aus Elektrohydraulischer und elektromechanischer Bremse

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25 Elektromechanische Bremse (EMB) und Elektrohydraulische Bremse (EHB) 1 2 EMB EHB RaddrehzahlRaddrehzahlsensoren sensoren Lenkwinkelsensor Lenkwinkelsensor 3 Sensorcluster (Gierraten- & Querbeschleunigungssensor) 4 EMB Radbremsmodule EMB Pedalmodul mit ECU EMB Batterie Generator Sensorcluster (Gierraten- & Querbeschleunigungssensor) Konventionelle Radbremsen EBB Hydraulikeinheit mit ECU 9 10 Pedal- / Verstärkereinheit (Booster) Signal- & Energienetz Hydraulikverbindungen 24 Elektromechanische Bremse (EMB) Elektrohydraulische Bremse (EHB)

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27 2. X-by-Wire: Technologien und Anwendungen 1. X-by-Wire-Technik 2. X-by-Wire-Technik: Elektrische Bremsen im Detail 3. X-by-Wire und Elektrifizierung: Warum eigentlich 26

28 X-by-Wire: Warum eigentlich Quellen: Vorträge auf chassis.tech plus 1. Internationales Münchner Fahrwerk-Symposium 8. und 9. Juni 2010 München [Gaedke] Electric power steering in all vehicle classes state of the art Alexander Gaedke, Markus Heger, Alexander Vähning ZF Lenksysteme GmbH, Schwäbisch Gmünd [Meitinger] Die elektrischen Lenksysteme im neuen BMW 5er Dr. Th. Meitinger, Dr. Ch. Debusmann, P. Herold BMW Group, München Siehe auch Teil 8 Beispiele aus der Praxis: Entwicklung einer Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug in einer Rapid Prototyping-Umgebung 27

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30 %#&'-'-.( %1#( *33'$'/"( 37#"( $*-,7)%'*-( /-<( OGE( #',,'*-,( 3'.7&#,=( %1',( /*7-%,( %*( Energieverbrauch der Lenkung %#,%(&'.,(/-<(%1#&#3*&#(<*#,(-*%(<#3'-#(/-:(,%##&'-.(/-*#70&#,(>7%(*-":(%1#("*-.'%7<'H #0#-('-(-*&/"(<&'0'-.(>:(%1#(#-<($7,%*#&(61',(#V$#""#-%($*&&#,)*-<#-$#($/-(>#(#VH )"/'-#<( >:( %1#( 3/$%( %1/%(,%##&'-.( "'A#+',#( *-":( /$%7/"":( %/A#,( )"/$#( 3*&( /-( '-,'.-'3'H Quelle: [Gaedke] $/-%":(,/""(%'#(<7&'-.(-*&/"(<&'0'-.=(,##(K'.7&#(E( ( K'.7&#(EW(K&#X7#-$:(<',%&'>7%'*-(*3(!89('-)7%()*+#&(3*&(-*&/"(#-<($7,%*#&(<&'0'-.(*3(/(#H <'7H,'Y#<(0#1'$"#(( 29

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32 Energieverbrauch von elektrischen Lenkungen Electric power steering (EPS) EPSc!"#$%&'$()*+#&(,%##&'-.('-(/""(0#1'$"#($"/,,#,(2(,%/%#(*3(%1#(/&%( Basismodell für kleinere Fahrzeuge EPSdp MIttelklasse EPSapa Oberklasse Quelle: [Gaedke] ( 6'.7&#(889(:))"'$/%'*-,(*3(,%##&'-.(,,%#<,('-(='33#&#-%(0#1'$"#(/-=()*+#&($"/,,#,( 31 >'%1(%1#(,%##&'-.($*"7<-(0#&,'*-(!@A$(%1#(,#&0*(7-'%(',(<*7-%#=('-,'=#(%1#(0#1'$"#(

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34 Lenkgetriebebaukasten im neuen BMW 5er Weitgehend Gleichteile in der Elektronik Quelle: [Meitinger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

35 Ball Screw: Kugelgewindetrieb Ein Kugelgewindetrieb (KGT) ist die Gesamtheit eines Wälzschraubtriebes mit Kugeln als Wälzkörper. Er dient zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung oder umgekehrt (Definition nach DIN ). 34

36 Ähnliches Prinzip: Eines der wichtigsten Werkzeuge 35

39 Rack Pinion: Zahnstange Die Zahnstange war ursprünglich eine vertikal montierte, technische Vorrichtung mit Zähnen, meist aus Metall, um Gegenstände in verschiedenen Höhen hängen zu können. So wurde z. B. in der Küche die Temperatur in Töpfen über offenen Feuerstellen durch Höhenänderungen an der Zahnstange reguliert. Im Rahmen der fortschreitenden Industrialisierung wurden Zahnstangen auch als Maschinenelemente eingesetzt. Sie dienen in der Regel zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung oder umgekehrt. 36

40 Zahnradbahn 37

41 Zahnradbahn 38

42 Ball Screw/Kugelgewindetrieb und Rack Pinion/Zahnstange in der Lenkung 39

43 Tie Rod: Spurstange Querlenker Stabilisator Hilfsrahmen Inneres Wellengelenk / Gleichlaufgelenk Antriebswelle Äußeres Gleichlaufgelenk Lenkgetriebe Manschette vom Lenkgetriebe Spurstange Spurstangenkopf Federbein (mit den folgenden Komponenten 12 bis 16) Unterer Federteller Schraubenfeder Stoßdämpfer Oberer Federteller Domlager Kolben im Bremssattel (ein oder Zweikolbensättel je nach Modell und Motorisierung) Bremssattel Bremsbelag Bremsscheibe

44 Lenkgetriebebaukasten im neuen BMW 5er Kugelgewindetrieb Riementrieb Motoren Spurstange Steuergerät E Zahnstange Steuergerät I!"#$#%#&'(")*+#,$-#,&).)'#/#$"/$,#0#,$123$4#($ Gehäuse Drehwinkel Drehmoment -"%123$*$(* 0$.&-(4#!.,0&4-$5.!",,&#%-./ 0(-6).&#.*#(-.%)&,(+$%.%)&3(/.- 7(0(- 7(0(-&3),,.8 9: 9= 9A 9@ 9C 9E 6 "*+),"-&"%0(-!"#$%&#0..-$*+ "%0$5.&#0..-$*+&:=> "%0$5.&#0..-$*+&=@>!"#$%&#0..-$*+ "%0$5.&#0..-$*+&:=> "%0$5.&#0..-$*+&=@> #.*#(-&'()#$*+,.F0 '"*4 4-$5. -$+'0 '"*4 4-$5.!",,&#%-./&'()#$*+ #0..-$*+ #8#0.7.,.%0-(*$%#!"#$%&'()#$*+ 7.%'"*$%# B D = = < < : B D : = = : : = = = $ 788"%90,:$5$-#,&:#'("#8#8<0&<)'#,$"/$4#(! 41 =,$ 9#,$ /#")'#,$ A@#"$ 0,'#()*+"#9%"*+#$ 70)BC+(0,:)BD(/#,$ 9#($ 1<0'#"%#$

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46 CC$ J#"='$ 7#,$ H(",'#,8$ Y(0$ )",7$ 7"#$ Basisbordnetz (12V) mit Erweiterung auf 24V 7#($ M'('#($ SMWE$ 7"#$ 1''#("#E$ 7#($ 2<'<($ 7#($ K%#&'(<%#,&0,=$ 0,7$ #",$ L#"'#(#($ )*+#/'")*+$ #",=#J#"*+,#'8$!)$ 6GH$ =#&#,,I J#"*+,#'E$ #)$ ")'$ #",#$ K(L#"'#(0,=$ Z"#(J0$ L"(7$ #",#$ Quelle: [Meitinger] &%#",#$ 1''#("#$ /"'$ C6:+[C6HE$ L"#$ )"#$ 0)$ 7#/$ ")'E$ ",$ \#"+#$ J0/$ Siehe auch: =#)*+%'#'8$ M"#$ L"(7$ #",#,$ C4O3$!][!]I3,7%#($ =#%7#,$ 0,7$ Kabelbaum und Energiebordnetze 7"#,'$0*+$J0($^0#(0,=$><,$-)')N"'J#,8$ '8$'*(%9*,-. 42V-Bordnetz und 2 SpBN !"!" 2 0,34 /"$$ :634 /"$$ /"(%# 0,.!! 0,. /"(%# ($'')%*+ :@@"%70,=$CC_$1)")@<(7,#'J$SC6HW$/"'$K(L#"'#(0,=$0$6GH* 43 $ *,-. "#$%&' ($'')%*+ $

47 CC$ J#"='$ 7#,$ H(",'#,8$ Y(0$ )",7$ 7"#$ Basisbordnetz (12V) mit Erweiterung auf 24V 7#($ M'('#($ SMWE$ 7"#$ 1''#("#E$ 7#($ 2<'<($ 7#($ K%#&'(<%#,&0,=$ 0,7$ #",$ L#"'#(#($ )*+#/'")*+$ #",=#J#"*+,#'8$!)$ 6GH$ =#&#,,I J#"*+,#'E$ #)$ ")'$ #",#$ K(L#"'#(0,=$ Z"#(J0$ L"(7$ #",#$ Quelle: [Meitinger] &%#",#$ 1''#("#$ /"'$ C6:+[C6HE$ L"#$ )"#$ 0)$ 7#/$ ")'E$ ",$ \#"+#$ J0/$ Motorradbatterie Siehe auch: =#)*+%'#'8$ M"#$ L"(7$ #",#,$ C4O3$!][!]I3,7%#($ =#%7#,$ 0,7$ Kabelbaum und Energiebordnetze 7"#,'$0*+$J0($^0#(0,=$><,$-)')N"'J#,8$ '8$'*(%9*,-. 42V-Bordnetz und 2 SpBN !"!" 2 0,34 /"$$ :634 /"$$ /"(%# 0,.!! 0,. /"(%# ($'')%*+ :@@"%70,=$CC_$1)")@<(7,#'J$SC6HW$/"'$K(L#"'#(0,=$0$6GH* 43 $ *,-. "#$%&' ($'')%*+ $

48 !"#$#%#&'(")*+#,$-#,&).)'#/#$"/$,#0#,$123$4#($ Virtuelle Änderung des Radstandes durch die Hinterachslenkung 6#07$ +#(8,9$ #)$ :"($ &0(<#,:"%%"7#($ 0,$ 87"%#(=$!"#)$ ")'$ 7%#"*+>##0'#,$ /"'$ #",#($ G8))"#('$ >#"/$ 7#7#,)",,"7#,$ -#,&#,$ #($ H",'#(8*+)#=$!80(*+$ <#()*+"#>'$ )"*+$ #($ Quelle: [Meitinger] 2B/#,'8,(#+G0,&'$,8*+$80E#,=$!8)$#,')G("*+'$#",#($<"('0#%%#,$#(%I,7#(0,7$#)$A8J )'8,#)=$!8)$ C8+(6#07$ :"($ 80(*+$ >#"$ +B+#,$ F#)*+:","7&#"'#,$ )'8>"%#($ 0,$ )B0<#(I,#(=$! )!"#$%&' ()**' +&,*!)"-)! )!"#$%&' ()**' +&,*!'.( /*0$*#.1 #.$&$".0 $ K>>"%0,7$LMN$"('0#%%#$O,#(0,7$#)$A8)'8,#)$0(*+$"#$H",'#(8*+)%#,&0,7! 44!"#$8,)*+80%"*+#$P(%I0'#(0,7$#($Q,'#(8&'"B,$6:")*+#,$H",'#(8*+)%#,&0,7$0,$R>#(J %87#(0,7)%#,&0,7$ 8,$ #($ B(#(8*+)#$ #(SB%7'$ ",$ K>>"%0,7$ L4$ 8/$ #(%80S$ #)$

50 Unterschiede PKW - LKW Verhältnis Leistung / Masse Verhältnis Zulässiges Gesamtgewicht / Leergewicht Kinetische Energie Fahrdynamik Konsequenzen LKW-spezifische Entwicklungen einschliesslich Software Beispiel: Telligent (Mercedes): home/distribution/axor_distribution_haulage/safety.fb0005.html Beispiel: Getriebefunktionen Beispiel: Assistenzsysteme ( ESP ) 46

51 Verhältnis Leistung / Masse Masse (t) 47 Leistung (PS) PS / t VW Käfer (1965) 1, VW Polo (1985) 1, Mercedes C300 2, BMW 760i 2, Actros , , Actros , , Sprinter 524 5, ,

64 Mercedes Nutzfahrzeuge t zulässiges Gesamtgewicht 43(0) PS 48

65 Verhältnis Zulässiges Gesamtgewicht / Leergewicht 49 Zulässiges Gesamtgewicht (t) Leergewicht (t) Verhältnis VW Käfer (1965) 1,5 1,1 1,4 VW Polo (1985) 1,6 1,0 1,6 Mercedes C300 2,040 1,555 1,3 BMW 760i 2,695 2,180 1,2 Actros ,0 8,0 2,3 40,0 8,0 5,0 Actros ,0 8,0 3,1 40,0 8,0 5,0 Sprinter 524 5,0 2,8 1,8 7,0 2,8 2,5

66 Kinetische Energie (1) Masse (t) 50 Geschwindigkeit (km/h) Kinetische Energie Leistung beim (kj) Abbremsen in 20 sec (kw) VW Käfer (1965) 1, VW Polo (1985) 1, Mercedes C300 2, BMW 760i 2, Actros , , Actros , , Sprinter 524 5, ,

67 Kinetische Energie (2) 51 Masse (t) Geschwindigkeit (km/h) Kinetische Energie (kj) Leistung beim Abbremsen in 20 sec (kw) VW Käfer (1965) 1, VW Polo (1985) 1, Mercedes C300 2, BMW 760i 2, Actros , , Actros , , Sprinter 524 5, ,

68 Konsequenz: Getriebefunktionen Automatikgetriebe LKW (Auswahl) Überdrehzahlschutz Anfahrgang Defaultanfahrgang Verhalten bei Bremsung mit blockierenden Rädern Rückschaltung im Motorbremsbetrieb Maximaler Anfahrgang Rückschaltung mit Betriebsbremse Jeweils vorwärts und rückwarts Automatisches Hoch- und Rückschalten unter Automatisiertes Anfahrgangschalten im Stand Hoch- und Rückschalten um eine oder mehrere Schlupf Bremsschlupfreaktion Gangstufen Automatisiertes Gangnachschieben bei Schaltabbruch während der Fahrt Automatisiertes Gangnachschieben bei Schaltabbruch im Stand Schaltung in RW-Gänge 3-4 während der Fahrt Gang einlegen entgegen Fahrtrichtung Splitwechsel in Neutral Automatisches Hoch- und Rückschalten bei konstanter Masse und Steigung Verhalten bei aktiver ABS-Regelung 52

69 Telligent -Schaltung Mit der für Baufahrzeuge serienmäßigen Telligent -Schaltung erfüllt der Actros alle Ansprüche, die eine moderne Schaltung erfüllen muss: Die ergonomische Anordnung des Schalthebels auf einer klappbaren Konsole am Fahrersitz ermöglicht in jeder Situation kräfteschonendes, komfortables Schalten aus dem Handgelenk. Das entlastet den Fahrer und sorgt dafür, dass er sich auf das Straßengeschehen konzentrieren kann. Um hoch- oder zurückzuschalten, muss der Fahrer den Schalthebel nur leicht nach vorne beziehungsweise nach hinten bewegen dann nur noch kuppeln fertig. Dabei wird der gewählte und nach dem Kuppeln auch der eingelegte Gang im Kombiinstrument angezeigt. Und die Schaltwippe ermöglicht es dem Fahrer, die Gänge bequem zu splitten, also zum Beispiel nur einen halben Gang nach oben oder nach unten zu schalten. Für noch mehr Schaltkomfort gibt es auf Wunsch Mercedes PowerShift offroad. 53

70 Fahrdynamik (1) Batterie vorne: Batterie hinten Hohe Ströme Schwere Kabel 54

71 Fahrdynamik (2) Durch den (i.a. unbekannten ) Anhänger bzw. Auflieger mit zusätzlichen teilweise beweglichen Achsen kommt beim LKW ein weiterer Freiheitsgrad hinzu. Beladung und Beladungsverteilung spielen beim LKW eine entscheidende Rolle Verhältnis Zulässiges Gesamtgewicht / Leergewicht Load Sensing : Auch für bestimmte PKW-Baureihen (Geländewagen) interessant Der PKW ist von der Fahrdynamik her vollständig bekannt, der LKW nicht. Weiterer Unterschied LKW / PKW: Mechanische (Ent-) Kopplung Kabine / Rahmen Bremsregelung bei LKW pneumatisch ( by wire ), bei PKW (elektro-)hydraulisch. Oft unterschiedliche Zulieferer, z.b. bei LKW Wabco und Knorr, bei PKW Bosch und Conti Teves Konsequenz für Assistenzsysteme: Übernahme ESP bei LKW blauäugig LKW-spezifische Entwicklungen, z.b. Telligent (Mercedes): axor_distribution_haulage/safety.fb0005.html 55

72 Telligent -Stabilitätsregelung Die für 4x2-, 6x2- und 6x4*-Sattelzugmaschinen als Sonderausstattung erhältliche Telligent Stabilitätsregelung erkennt drohende Instabilitäten wie Schleudern oder Ausbrechen und wirkt diesen Tendenzen, soweit physikalisch möglich, entgegen. Ein Plus an Sicherheit, das durch die gezielte Beeinflussung des Motordrehmoments, radweise Eingriffe in das Bremssystem des Zugfahrzeugs und durch die Ansteuerung der Aufliegerbremsanlage so manchen brenzligen Moment erst gar nicht entstehen lässt. Aber eine vorsichtige und vorausschauende Fahrweise kann auch dieses System nicht ersetzen. 56

73 Telligent -Stabilitätsregelung Die für 4x2-, 6x2- und 6x4*-Sattelzugmaschinen als Sonderausstattung erhältliche Telligent Stabilitätsregelung erkennt drohende Instabilitäten wie Schleudern oder Ausbrechen und wirkt diesen Tendenzen, soweit physikalisch möglich, entgegen. Ein Plus an Sicherheit, das durch die gezielte Beeinflussung des Motordrehmoments, radweise Eingriffe in das Bremssystem des Zugfahrzeugs und durch die Ansteuerung der Aufliegerbremsanlage so manchen brenzligen Moment erst gar nicht entstehen lässt. Aber eine vorsichtige und vorausschauende Fahrweise kann auch dieses System nicht ersetzen. 57

75 Landmaschinen Automatisches Fahren im Verbund mit Präzisionsnavigation: Mähdrescher Zahlreiche unbekannte Anbaugeräte Schnittstellen Mechanisch Elektrisch Daten Bedienung ISOBUS ISO Developed on base of J1939 and the former LBS for specific purposes of the agriculture and forestry electronics. Furthermore used in some series of Public Community Vehicles. Dr. G. Kormann, M. Hoeh, H.J. Nissen: Service Oriented Architecture for Agricultural Vehicles 8. Workshop Automotive Software Engineering, Leipzig, Vorlesung: Datei... Kormann.pdf Prüfung 59