Warum es sich lohnt, auf Standardisierung zu setzen – Interview von Softing Automotive mit Prof. Dr.-Ing. Stefan Goß, Leiter des Instituts für Fahrzeugsystem- und Servicetechnologien und Professor an der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, zu den aktuellen und zukünftigen Herausforderungen in der Automobilindustrie und deren Auswirkungen auf die Standardisierung in der Fahrzeugelektronik.

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Softwareentwicklung

Safety / Security

Elektronik

Kfz-Elektronik

Prüflabor

Dienstleistungen

Messtechnik-Dienstleister

Fahrerassistenzsysteme / Automatisiertes Fahren

Kfz-Systeme

OEM Supplier

Entwicklungs-Tools

Sensoren / Aktoren

Connectivity (Bussysteme, Telekommunikation, 4G / 5G, WLAN)

Mobile Automation

Messtechnik, Testlösungen, Diagnose

Diagnosesysteme

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Prüfstände für Kfz

Messgeräte für Automobiltechnik

Standardisierung als Qualitätstreiber und Effizienzhub in der Fahrzeugdiagnose

Die offene Integrations- und Testplattform CarMaker bietet mit dem 12. Release innovative Funktionen für den virtuellen Fahrversuch und die 3D-Visualisierung.

Elektromobilität

Mobilität

Beratung und Consulting

Softwareentwicklung Automotive

CarMaker 12 – Neue Dimensionen des virtuellen Fahrversuchs

Neue Technologien und Systeme in Fahrzeugen stellen Werkstätten vor große Herausforderungen: Wartung und Reparatur werden komplexer und erfordern ein stärkeres Verständnis für Systemzusammenhänge. Der Fachkräftemangel verschärft die Lücke zwischen Bedarf und örtlich vorhandener Expertise zusätzlich.

Service-orientierte Geschäftsmodelle | Fachkräftemangel | Aftersales-Service ►Schulungen reduzieren und Services in Form des Remote-Supports abrechne

Durch Remote-Expert-Support dem Fachkräftemangel trotzen

Rund um die Absicherung Software-definierter, elektrischer und automatisierter Fahrzeuge drehte sich die dSpace World Conference, die am 24. und 25. Mai 2023 zum zweiten Mal stattfand.

Die dSpace World Conference fand am 24. und 25. Mai 2023 im Hilton Munich Airport statt.

Software / Betriebssysteme / KI

Software-definierte, elektrische und automatisierte Fahrzeuge absichern

Die neue App-Suite VIRTO bietet auch Nicht-Simulations-Experten Zugang zum virtuellen Fahrversuch. Sie öffnet den virtuellen Fahrversuch und vereinfacht die Fahrzeugentwicklung.

Vereinfachen Sie mit VIRTO die virtuelle Fahrzeugentwicklung!

Die Redaktion der HANSER automotive blickt auf den Juni 2023 zurück.

Der Juni zeigte sich fast überall meteorologisch von seiner besten Seite ─ wie hier am oberbayrischen Walchensee. Aber auch die automotive-Branche beeindruckte durch Veranstaltungen, Werkseröffnungen und nicht zuletzt mit neuen Technologien für die Mobilität der Zukunft.

Batterien

Energiespeicherung

KFZ-Regelsysteme (Motor, Fahrwerk, Komfort, Licht, Getriebe)

Brennstoffzellen

Was im Juni aus Automotive-Sicht wichtig war

Functional Safety und Cybersecurity sind untrennbar miteinander verbunden. Wie Bosch Engineering im Folgenden zeigt, schafft die gemeinsame Entwicklung daher erhebliches Synergiepotenzial.

Optimaler Gesamtschutz durch kombinierte Betrachtung von Aspekten der Functional Safety und Cybersecurity. 

hanser-automotive.de

Functional Safety und Cybersecurity als gemeinsamer Schutzschirm

Funktionen der SAE-Level 1–5 schnell und gezielt testen – IPG Automotive unterstützt über alle Testprozesse hinweg mit Softwarelösungen und Echtzeit-Hardware.

Autonome Fahrfunktionen: Entwicklung leicht gemacht

Intelligente Kameras steigern die Produktqualität: Präzise Endmontagekontrolle, Ersatzteilehandling & mehr mit IDS NXT!

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Sensortechnik

Elektronische Bauelemente

Optische Automatisierungskomponenten

Automatisierungstechnik

Automatisierungskomponenten

Alles richtig montiert? Intelligente Kameras in der Wertschöpfungskette

Vector bietet ab sofort SiL-Tests auf der Zielhardware integriert als Feature in CANoe4SW an.

Funktionsprinzip eines SIL-Tests auf realer Hardware.

SiL-Tests auf der Zielhardware

Spezialist für Display-Touch-Systemlösungen: Cockpitlösungen, Kombiinstrumente, Cockpit-Displays, Testmonitore, Videokonverter und Displayprüfstände.

SemsoTec GmbH Headquarter  

https://www.semsotec.de

Anzeige- und Bedienelemente

Display im Automobil

Elektromechanik

Embedded Systeme

HMI, Bedienelemente, Displays

Infotainment

Ladesäulen / Ladekonzepte

Stromversorgung

MMI / HMI im Kfz

In der Entwicklung von offroadtauglichen Nutzfahrzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen ist der nächste Schritt deren Automatisierung zur Rationalisierung des Betriebs.

Ein Baustellenszenario als  typische  Anwendung von Off-Highway-Fahrzeugen. 

Herausforderungen in der Simulation

Neuentwicklungen und zukunftsorientierte Lösungen im Bereich Fahrzeugelektronik sollten auf der einen Seite leistungsfähigere Produkte sein. Auf der anderen Seite müssen diese so kostengünstig und nachhaltig wie möglich generiert werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bedarf es effiziente, flexible und kostensparende Lösungen.

Mit den kompakten und robusten MRS Produkten lassen sich mittels der CAN-Vernetzung unterschiedlichste Funktionen am Fahrzeug ansteuern.

Steuerungen (Hardware und Software)

Steuerungen, sonstige elektr.

Für kosteneffiziente  Fahrzeugentwicklung

 Die Herausforderungen, mit denen Baumaschinenkonstrukteure und -betreiber konfrontiert sind, reichen von mechanischen Ausfällen bis hin zu elektronischen Störungen. Diese Probleme können den Fortschritt von Bauprojekten verzögern, zu erheblichen Kostensteigerungen führen und die Sicherheit der Arbeiter gefährden.

Lösung komplexer Fahrzeugprobleme mit Expertenunterstützung aus der Ferne 

Software

Effiziente Reparatur:  Die Rolle des Remote Supports

In den letzten Jahren hat die Entwicklung von elektronischen Fahrzeugfunktionen in der Nutzfahrzeugindustrie enorm an Bedeutung gewonnen. Um sicherzustellen, dass diese Funktionen sicher und zuverlässig sind, hat die International Organization for Standardization (ISO) den Standard ISO 26262 entwickelt. Darüber hinaus gewinnen Anforderungen an die Cybersicherheit der EE-Architektur gemäß ISO 21434 in immer mehr Anwendungsfällen an Bedeutung

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Produktentwicklung (F+E)

Produktentwicklung(sprozess)

Qualitätsmanagement

TÜV-zertifizierte generische ASIL-C Steuergeräte nach ISO26262 und ISO21434

Simulation der Fahrdynamik mobiler Arbeitsmaschinen auf weichem Untergrund

Moderne mobile Land-, Forst- und Baumaschinen enthalten eine Vielzahl komplexer Steuergeräte. Neben der Steuerung der jeweils eingesetzten Arbeitsgeräte werden sie auch zur Stabilisierung und Regelung des Fahrzeugs selbst eingesetzt.

Diese Steuergeräte bzw. die Auslegung der Fahrzeuge wird heutzutage in zunehmendem Maße in der Simulation mittels Mehrkörperdynamik-Simulationstools getestet. Oftmals erfolgt die „virtuelle Testfahrt“ auch in bestimmten Fahrszenarien mithilfe der Closed-Loop-Simulation, des sogenannten szenarienbasierten Testens. Dabei testet das Simulationsprogramm das Steuergerät, welches für die Fahrzeugsteuerung zuständig ist, in Echtzeit in einem virtuellen Fahrzeug.

Um mobile Arbeitsmaschinen in einer solchen Simulation realistisch zu erproben, muss insbesondere auf die Interaktion des Fahrzeugs mit dem Untergrund geachtet werden. Für die Auslegung der Antriebstechnik ist dieser Teil der Fahrdynamik am kritischsten. Beispielsweise, wenn bei einem Allrad-Antrieb die Stabilität des Fahrzeugs auf schlammigem Untergrund getestet werden soll oder bei der Kurvenfahrt. Aufgrund der Echtzeitanforderung muss hierfür ein terramechanisches Modell verwendet werden, das ausreichend schnell berechnet werden kann. Entsprechend scheiden Modelle aus, die den Boden mittels Partikelsimulation berechnen. Stattdessen müssen vereinfachte, analytische oder empirische Modelle eingesetzt werden, welche die Effekte weicher Untergründe und die Interaktion zwischen Rad und Untergrund abbilden.

Bei genauerer Betrachtung überlagern sich auf weichem Untergrund mehrere fahrdynamische Effekte. Zunächst sinkt das Rad, abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, in den Untergrund ein. Da hierbei Untergrundmaterial vor dem Rad hergeschoben wird, erhöht sich der Fahrwiderstand in Längsrichtung. Hier spricht man vom sogenannten Bulldozing-Effekt. Aber auch Seitenführungskräfte sind vom Einsinkverhalten abhängig, sodass sich die effektive Schräglaufsteifigkeit dynamisch mit dem Einsinken des Rads ändert.

Ein bekanntes Modell zur Abbildung einiger dieser Effekte wurde unter anderem von BEKKER vorgestellt. Es bildet wiederum die Vorlage für zahlreiche abgeleitete Modelle, etwa das BEKKER-WONG-Modell oder das REECE-Modell. [1]

Eine besondere Herausforderung stellt nicht nur die Implementierung des Modells selbst dar, sondern vielmehr die Parametrierung desselben. Denn die Bandbreite von Ausprägungen weicher Untergründe ist ungleich höher als die fester Untergründe wie etwa Asphaltstraßen oder verdichteter Schotterwege. Mobile Arbeitsmaschinen werden auf schlammigen Untergründen, auf Schnee, auf Sand oder auch auf grobem Schotter eingesetzt. Bei der Parametrierung kann unterschiedliches Verhalten des Untergrunds abgebildet und somit das zugrunde liegende Modell stets beibehalten werden.

Sofern eine experimentelle Parametrierung angestrebt wird, sind komplexe Messaufbauten erforderlich. Besonders bei großen Rädern mobiler Arbeitsmaschinen sind diese allerdings nur sehr schwer realisierbar. Das Messrad wird dabei von einem Anhänger oder ähnlichem geführt, wobei verschiedene Schräglaufwinkel pro Messung eingestellt werden können. Zur Ermittlung von schlupfabhängigen Parametern ist es zudem notwendig, dass das Rad nicht nur gebremst, sondern auch angetrieben werden kann. Sowohl Kräfte am Rad als auch kinematische Größen wie die Einsinkrate müssen ermittelt und die Radlast auf verschiedenen Höhen konstant gehalten bzw. variabel eingestellt werden können. Auch sich ändernde Wetter- und Bodenbedingungen erschweren die Nachvollzieh- und Reproduzierbarkeit der Messungen.

Einfacher ist daher oft eine Parametrierung mithilfe hochgenauer Simulationsmodelle. Dabei kann der Boden selbst mithilfe der Discrete Element Method als Agglomeration miteinander verbundener Partikel simuliert werden. Ein validiertes Simulationsmodell ist hierfür jedoch Voraussetzung. Ferner ist die Finite Element Method eine Option. Sie stößt aber insbesondere bei der Anhäufung von Material vor dem Rad aufgrund des Bulldozing-Effekts an ihre Grenzen. Die Ergebnisse der hochgenauen Simulationsmodelle können schließlich genutzt werden, um die echtzeitfähigen, empirischen Modelle zu parametrieren. Damit ist es möglich, in kurzer Zeit verschiedene Varianten zu erzeugen und nachvollziehbare, reproduzierbare Werte zu erhalten. Ein Simulationstool, mit dem die szenarienbasierte Simulation der Fahrdynamik mobiler Arbeitsmaschinen umgesetzt werden kann, ist TruckMaker von IPG Automotive.

<a href="https://www.ipg-automotive.com/de/" target="_blank">www.ipg-automotive.com/de/</a>

Dr. Sami Bilgic Istoc ist Consultant bei der IPG Automotive GmbH: <a href="mailto:sami.bilgic@ipg-automotive.com">sami.bilgic@ipg-automotive.com</a>

[1] Lichtenheldt, Roy und Hellerer, Matthias und Barthelmes, Stefan und Buse, Fabian (2015) Heterogeneous,multi-tier wheel ground contact simulation for planetary exploration. ECCOMAS Thematic Conference on Multibody Dynamics, Barcelona, 2015.

IPG Automotive GmbH  

https://www.ipg-automotive.com/de/

Ausgabenartikel

Landmaschine auf weichem Untergrund in TruckMaker 

Dr. Sami Bilgic Istoc ist Consultant bei der IPG Automotive GmbH: <a href="mailto:sami.bilgic@ipg-automotive.com">sami.bilgic@ipg-automotive.com</a>

Hauptartikel

Simulation

ausgabe 05/2023

ausgabe 04/2023

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