Vehicle-in-the-Loop Gesamtfahrzeugprüfstand

Gesamtfahrzeugprüfstand für dynamische Lastsimulationen bei Geradeaus- und Kurvenfahrt

Ansprechpartner: Philip Rautenberg
Michael Frey

Der Prüfstand in Aktion:

Am Institutsteil Fahrzeugtechnik können Pkw und Lkw (2WD oder 4WD) auf dem lenkbaren Vehicle-in-the-Loop Gesamtfahrzeugprüfstand (kurz: ViL) getestet werden. Der ViL-Prüfstand verwendet eine Fahrdynamiksimulation für die realistische Simulation der Fahrzeugumgebung. Durch die geringe Trägheit und die leistungsstarken elektrischen Lastmaschinen wird ein direktes und dynamisches Ansprechen der Fahrwiderstandssimulation erreicht. Dieser Aufbau ermöglicht Leistungs-, Energie- und Verbrauchsuntersuchungen von Fahrzeugen bei kombinierter Geradeaus- und Kurvenfahrt sowie die Analyse von dynamischen Regeleingriffen von Fahrerassistenzsystemen (ADAS) bei unterschiedlichen Reibwertniveaus (trocken, nass, Schnee). Eine erhöhte Genauigkeit und Reproduzierbarkeit wird durch den Einsatz und die Kombination eines Pedal- und eines Lenkroboters erreicht, die Tests ohne menschliche Fahrer und deren Einflüsse ermöglichen.

Der ViL-Prüfstand besteht aus vier Lastmaschinen (1) zur Simulation der Fahrwiderstände an den Radnaben des Fahrzeugs. Die Lastmaschinen werden durch am KIT entwickelte hochdynamische Frequenzumrichter (4) betrieben. Als Besonderheit verfügt der Prüfstand über zwei Rückstellmomentsimulatoren (2) an den lenkbaren Vorderrädern des Prüflings. Ein Fahrtwindgebläse (3) an der Vorderseite des Prüflings versorgt den Antriebsstrang des Prüflings mit ausreichend Kühlluft. Durch den Einsatz von homokinetischen Gleichlaufgelenkwellen und Drehmomentsensoren an der Radnabe können Geschwindigkeiten und Drehmomente präzise und verlustfrei geregelt werden.

Das Automatisierungssystem von OPVengineering ermöglicht eine schnelle Anpassung an individuelle Testfälle. In der Regel wird der Prüfstand drehzahl- oder drehmomentgeregelt betrieben. Dabei wird zwischen dem Modus der Drehzahl- oder Geschwindigkeitsregelung und dem Modus der Fahrwiderstandsregelung unterschieden. In beiden Modi können verschiedene manuelle oder vollautomatische (und individuell anpassbare) Prüfabläufe durchgeführt werden. Darüber hinaus ist auch die Software CarMaker TestBed von IPG Automotive in das Prüfstandsautomatisierungssystem integriert und kann beispielsweise für Test querdynamischer Fahrmanöver verwendet werden. Der Fahrroboter kann in allen Modi eingesetzt werden. Für einen menschlichen Fahrer steht ein Fahrerleitsystem vor dem Fahrzeug zur Verfügung. Der Datenaustausch zwischen dem Prüfling und dem ViL ist über verschiedene Schnittstellen möglich. Die Messdaten des Prüfstands liegen in verschiedenen Formaten vor (HDF5, MDF4, TDMS, CSV).

Optionen

Fahrdynamiksimulation in CarMaker TestBed
Sensorsimulation in CarMaker TestBed
Pedalroboter (Eigenentwicklung)
Lenkroboter (Stähle)
Einbindung weiterer analoger oder digitaler Messtechnik
Kommunikationsschnittstelle zum Prüfling
Prüfstandsvernetzung (XiL-BW-e)

Technische Daten
Technical Data

Max. Fahrzeuggewicht Max. vehicle weight	12.000 kg
Max. Radlast Max. wheel load	3.000 kg
Radstand Wheelbase	1,8 - 4,9 m
Spurweite Track width	1,2 - 3,9 m
Max. Drehzahl am Rad (1) Max. wheel speed	2.000 min-1 (260 km/h bei r_dyn ≈ 0,34m)
Max. Drehmoment am Rad (1) Max. wheel load torque	2.500 Nm (@800 min-1)
Dauerleistung je Rad (1) Nom. wheel load power	209 kW
Max. Lenkwinkel Vorderachs-Räder (2) Max. steering angle at the front wheels	+/- 20°
Max. Gegenmoment beim Lenken am Rad (2) Max. steering load torque at the front wheels	1.000 Nm
Max. simulierbarer Fahrtwind (3) Max. simulated airstream	135 km/h

Galerie

Abgasabsaugung

Ansicht Front

Ansicht Heck

Automatisierung

CarMaker

Fahrerleitsystem

Pedal- und Lenkroboter

Radrückstellung

Beiträge zu Fachzeitschriften und Monografien, Berichte

A Generic Approach to Modeling Vehicle Pitch Dynamics on a Vehicle Test Bench
Kurz, C.; Stangenberg, L.; Gauterin, F.
2023. IEEE Open Journal of Vehicular Technology, 4, 739–748. doi:10.1109/OJVT.2023.3315317

Driving Robot for Reproducible Testing: A Novel Combination of Pedal and Steering Robot on a Steerable Vehicle Test Bench
Rautenberg, P.; Kurz, C.; Gießler, M.; Gauterin, F.
2022. Vehicles, 4 (3), 727–743. doi:10.3390/vehicles4030041

Radar Target Simulation for Vehicle-in-the-Loop Testing
Diewald, A.; Kurz, C.; Kannan, P. V.; Gießler, M.; Pauli, M.; Göttel, B.; Kayser, T.; Gauterin, F.; Zwick, T.
2021. Vehicles, 3 (2), 257–271. doi:10.3390/vehicles3020016

Tagungsbeiträge

Battery Electric Vehicle-in-the-Loop Power and Efficiency Measurement Test Method
Rautenberg, P.; Reick, B.; Engelmann, D.; Frey, M.; Gauterin, F.
2023. 16th International Conference on Engines & Vehicles, Capri, Italy, 10-14 September 2023, 2023–24, SAE International. doi:10.4271/2023-24-0182

MeaSURe DriVe: Methods and Sensors to Understand and Regard Driver Attentiveness in Autonomous Vehicles
Knoch, E.-M.; Rautenberg, P.; Yüksel, K.; Knebel, R.
2022, September 21. IPG Automotive "Apply and Innovate" (2022), Karlsruhe, Deutschland, 20.–21. September 2022

Driving and Steering Robot for Vehicle in the Loop Tests on a Steerable Vehicle Test Bench
Rautenberg, P.; Kurz, C.; Gießler, M.; Gauterin, F.
2021, Juni 15. wkm-Symposium (2021), Stuttgart, Deutschland, 15.–16. Juni 2021

Validating Reliability of Automated Driving Functions on a Steerable VEhicle-in-the-Loop (VEL) Test Bench
Han, C.; Seiffer, A.; Orf, S.; Hantschel, F.; Li, S.
2021. 21. Internationales Stuttgarter Symposium – Automobil- und Motorentechnik. Hrsg.: M. Bargende, 546–559, Springer Fachmedien Wiesbaden. doi:10.1007/978-3-658-33521-2_37

Consumption-relevant load simulation during cornering at the vehicle test bench VEL
Gießler, M.; Rautenberg, P.; Gauterin, F.
2020. 20. Internationales Stuttgarter Symposium : Automobil- und Motorentechnikg. Hrsg.: M. Bargende, 159–172, Springer. doi:10.1007/978-3-658-30995-4_19