Fahrdynamik-Regelung. Modellbildung, Fahrerassistenzsysteme, Mechatronik

Fahrdynamische Regelungen haben einen hohen Anteil an den Innovationen von Kraftfahrzeugen. Der Entwurf und die Erprobung dieser mechatronischen Systeme bei Bremsen, Lenkungen und Radaufhaengungen erfordern zunehmend ein modellgestuetztes Vorgehen mit verschiedenen Arten der Simulation, modellbasierten Regelungen sowie Ueberwachungs- und Diagnosemethoden. Weitere Entwicklungen sind die Vernetzung der Steuergeraete und die automatisierte Fahrzeugfuehrung. Nach einer Uebersicht ueber Begriffe und Entwicklungen fuer mechatronische Systeme allgemein und fuer Kraftfahrzeuge werden im Teil A Grundlagen zur "Modellbildung und Simulation" von Kraftfahrzeugen behandelt. Dabei wird zunaechst eine Uebersicht der verschiedenen Modelle fuer die Laengs-, Quer- und Vertikaldynamik gegeben. Es folgt die Aufstellung grundlegender Gleichungen fuer das laengs- und querdynamische Verhalten, im letzten Fall mit Einspur- und Zweispurmodellen und mit verschiedenen Reifen/Strasse-Modellen. Dann wird eine objektorientierte Modellbildung mit einer modular-hierarchischen Struktur fuer alle drei Achsen und eine Uebersicht kommerzieller Fahrzeug-Simulationssysteme betrachtet. Eine domaenenuebergreifende Modellierung fuer ein aktiv gefedertes Nutzfahrzeug schliesst sich an. Der Teil B beschreibt "fahrdynamische Laengs- und Querdynamik-Regelungen". Es wird eine ABS-Regelung mit kontinuierlich einstellbarem Bremsdruck untersucht und ausfuehrlich das Elektronische Stabilitaetsprogramm (ESP) einschliesslich ABS und ASR sowie die elektrische Ueberlagerungslenkung (AFS) dargestellt. Die Integration von Querdynamik-Regelungen (gleichzeitiger Eingriff ueber ESP, AFS und aktivem Fahrwerk) ist der naechste Schritt. Es wird das Potenzial aufgezeigt, das durch eine regelungstechnische Koppelung der Steuergeraete entsteht. Im Teil C zur "Regelung der Vertikaldynamik" werden semiaktive Stossdaempfer, aktive Radaufhaengungen und elektronisch geregelte Luftfedersysteme beschrieben. Zwei neue "Fahrerassistenzsysteme" werden in Teil D vorgestellt. Dabei handelt es sich um Systeme zur automatischen Spurfuehrung auf Autobahnen und einen Parkassistenten. Im Teil E "Fahrdynamischer Systemverbund" werden die Moeglichkeiten der Systemvernetzung und Verteilung der Funktionsentwicklung auf Hersteller und Zulieferer beschrieben. Dann folgt eine Betrachtung der verschiedenen Schritte eines fahrdynamischen Systemverbundes von entkoppelt betrachteten Einzelsystemen bis hinzu ganzheitlichen Strukturen. Abschliessend wird eine geeignete Entwicklungsumgebung fuer sicherheitsrelevante Fahrerassistenzsysteme beschrieben. Der Teil F "Ueberwachung, Diagnose und Fehlertoleranz" beschreibt die Moeglichkeiten zur Fehlerdiagnose in Sensoren, Aktoren und im Prozess. Es werden Beispiele fuer Anwendungen dieser Methodik fuer die Pruefung von Querdynamik-Sensoren und fuer zwei aktive hydraulische Fahrwerke gegeben. Das ATZ/MTZ-Fachbuch wurde von 23 Autoren aus Wissenschaft und Industrie erarbeitet.