Laboratory of Automotive Mechatronics
Der im Auftrag der FSD Fahrzeugsystemdaten GmbH gemeinsam genutzte Versuchsträger für Car2x-Funktionen wurde mit einem neuen Design ausgestattet. Somit ist das Fahrzeug im Dresdener Stadtbild deutlich sichtbar als Entwicklungsplattform für künftige sicherheitsrelevante Fahrzeugfunktionen zu erkennen.
Das Labor für Kfz-Mechatronik hat seine Patentanmeldung für ein Fahrerassistenzsystem der Gründerinitiative „The Venture“ zur Verfügung gestellt. Im Rahmen eines Wettbewerbs können interessierte Teams auf Basis des Patentes ein Geschäftsmodell entwicklen. Bis zum 15.08.2015 ist eine Beteiligung noch möglich. Die Beschreibung des Systems findet sich hier:
The Venture – Fahrerassistenzsystem
Die erste Seite der Patentschrift findet sich hier:
Die vollständige Patentschrift ist über die Recherche beim Deutschen Patent- und Markenamt kostenfrei zugänglich.
Auch in diesem Jahr hat sich das Team des Labors für Kfz-Mechatronik aktiv an der Langen Nacht der Wissenschaften am 03.07.2015 in Dresden beteiligt. Erstmals fanden die Vorstellungen im neuen Technikum für Fahrzeugtechnik statt. Präsentiert wurden Praktikumsversuche mit Lego-Mindstorms, eine automatische Erkennung und Bewertung von Lichtfunktionen sowie Messungen zur Charakterisierung einer Notbremsfunktion mit dem neuen Rollenprüfstand (Test Notbremsassistent).
Das Team des Labors für Kfz-Mechatronik hat am Gesamtfahrzeugpraktikum „Lausitzring“ der TU Dresden vom 02.07-03.07.2015 teilgenommen und den Versuchstand „Fahrzeugakustik und Umfeldsensorik“ betreut. Die folgenden Versuche wurden an der Station durchgeführt:
Das Praktikum fand in diesem Jahr erstmals auch für Fahrzeugtechnik-Studenten der HTW Dresden statt. Insgesamt mehr als 160 Studenten beider Einrichtungen konnten an den 7 Versuchsständen aktuelle Entwicklungen der Fahrzeugtechnik selbst erproben und somit einen praxisnahen Einblick in das Berufsbild gewinnen.
Durch die Erweiterung des neuen Prüfstandes vom Typ MFP 3000 mit einem beweglichen Target ist es nun möglich, Assistenzsysteme mit Umfeldsensorik wie die automatische Notbremse, systematisch zu untersuchen. Als bewegliches Ziel dient ein nachgebildetes Fahrzeugheck mit Tripelspiegeln, das auf einer Schiene in Richtung des zu untersuchenden Fahrzeugs bewegt wird. Die aktuell manuelle Auslösung soll künftig durch eine automatisierte Lösung ersetzt werden. Ein erster erfolgreicher test erfolgte mit dem neuen Nissan Qashqai von Prof. Trautmann.
Das Video zur Messung ist hier zu finden:
Am 05.03.2015 erfolgte die Einweisung der FSD-Mitarbeiter, die künftig im Rahmen der Kooperation mit der HTW Dresden neue Prüfverfahren für Fahrerassistenzsysteme und vernetzte Fahrzevzuge entwickeln werden. Neben dem Prüfstand MFP 3000 stehen auch Bereiche zur direkten Auswertung der Prüfstandsversuche zur Verfügung.
Am 26.02.2015 erfolgte die Übergabe des neuen Prüfstandes MAHA MFP 300 zur Entwicklung neuer Prüfverfahren für Fahrerassistenzsysteme und lichttechnische Einrichtungen. Damit verfügt das Labor für Kfz-Mechatronik der HTW Dresden über eine der modernsten Einrichtungen auf diesem Gebiet.
Der Prüfstand ist Teil einer langfristigen Kooperation der HTW Dresden mit der FSD Fahrzeugsystemdaten GmbH Dresden (www.fsd-web.de) zur Entwicklung neuer Prüftechnik für die periodische Hauptuntersuchung. Am 06.02.2015 unterzeichneten der Rektor der HTW und der Geschäftsführer der FSD eine auf 5 Jahre angelegte Kooperationsvereinbarung.
Im aktuellen Heft der Zeitschrift für Verkehrssicherheit ist ein Beitrag des Labors Kfz-Mechatronik zur automatisierten Erkennung von Fahrerprofilen erschienen. Es werden erste Ergebnisse der DDS21-Studie vorgestellt, die in Kooperation mit der FSD Fahrzeugsystemdaten GmbH durchgeführt wird. Weitere Informationen sind über die beiden Autoren erhältlich (trautmann@htw-dresden.de).
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Bei realen Messfahrten ist es oft wünschenswert, dass ein vorgegebener Geschwindigkeitsverlauf möglichst exakt und bei wiederholenden Versuchen gleichermaßen nachgefahren wird, um somit reproduzierbare Versuchsbedingungen zu gewährleisten. Aus diesem Grund erfolgte die Entwicklung eines embedded systems bestehend aus einem Steuergerät (FlexDevel) und einem Hardwaremodul zur Generierung äquivalenter Spannungssignale für eine autonome Ansteuerung des elektronischen Gaspedals (EGas) am Versuchsträger Citroen C6. Dadurch können im Bezug auf die Längsführung des Fahrzeugs reproduzierbare Bedingungen für die Fahrzustände Beschleunigen und Konstantfahrt erreicht werden. Die Messwerte werden dann nicht mehr vom Fahrer durch die manuelle Betätigung des Gaspedals beeinflusst und liefern so für die Auswertung vergleichbarere Ergebnisse. Beispielsweise könnte man dieses System zum Nachfahren eines Geschwindigkeitszyklus (v-t-Verlauf) auf einem Rollenprüfstand einsetzen.
Der Citroen C6 verfügt über eine Automatikschaltung und ein elektronisches Gaspedal, das als eine Einheit bestehend aus Pedal mit Kickdownschalter und zwei induktiven Drehwinkelgebern ausgestattet ist. Über einen speziellen Stecker, der aus vier Pins besteht, werden die Signale zwischen Gaspedal und Motorsteuergerät übertragen. Dieser Stecker wird für die Systemintegration genutzt und ermöglicht einen leichten Ein- und Ausbau der Systemkomponente (Hardwaremodul), so dass der Ausgangszustand jederzeit wieder vollständig hergestellt werden kann. Bei der Analyse dieser Steckverbindung stellt sich heraus, dass zwei Pins für die beiden induktiven Drehwinkelgeber vorgesehen sind. In Abhängigkeit des Pedalwinkels werden von den Sensoren entsprechende Spannungssignale ausgegeben. Die anderen beiden Pins übertragen die Potentiale 5 V und 0 V.
Zunächst werden die beiden Kennlinien des EGas am Versuchsfahrzeug aufgenommen, um später die passenden äquivalenten Spannungssignale durch das embedded system erzeugen zu lassen. Es ergaben sich die folgenden linearen Verläufe.
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Die beiden Kennlinien unterscheiden sich im Anstieg und y-Achsenabschnitt.
Einen Überblick über die Verknüpfung der einzelnen am System beteiligten Komponenten erhält man aus der folgenden Abbildung.
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Zur Generierung der Spannungssignale in Abhängigkeit der Gaspedalstellung (siehe obiges Diagramm) wird das Entwicklungssteuergerät FlexDevel eingesetzt. Dieses verfügt u.a. über zwei CAN-Schnittstellen, von denen eine zur Übermittlung des Gaspedalwertes verwendet wird und über vier PWM Ausgänge mit DC-Filter, so dass hierüber zwei analoge Spannungssignale im Bereich von 0 bis 5V bereitgestellt werden können. Diese Signalquellen sind allerdings nicht belastbar und werden durch Operationsverstärker (Invertierende Verstärker, Impedanzwandler), die im sogenannten Hardwaremodul verbaut sind, an die erforderlichen Spannungspegel angepasst und belastbar gemacht.
Des Weiteren ist am Hardwaremodul ein Schalter vorgesehen, über den ein Relais geschaltet wird. Demnach werden entweder die originalen Spannungssignale des EGas vom Citroen C6 oder die generierten Spannungssignale ausgegeben. Ein manuelles Fahren wird dadurch auch bei verbautem System ermöglicht und in kritischen Situationen kann das System durch den Schalter deaktiviert werden.
Durch die Verwendung eines CANcase und der „Embedded Target for Motorola MPC555 library“ aus Simulink wird eine CAN Kommunikation des Notebooks mit dem Fahrzeug-CAN und einem zweiten CAN aufgebaut. Vom Fahrzeug-CAN werden die Signale: Geschwindigkeit, Gang, Bremslichtschalter und Bremsdruck eingelesen. Der zweite CAN dient zur Übertragung des Gaspedalwertes an das Entwicklungssteuergerät.
Zur Regelung der Geschwindigkeit wurde ein PI-Regler in einem Simulinkmodell implementiert.
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Die Eingangs- bzw. Ausgangsgrößen sind rot bzw. grün dargestellt. Aus der Istgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Sollgeschwindigkeit (die beispielsweise aus einem Fahrzyklus kommt) wird die Regeldifferenz berechnet. Diese wird im P-Anteil (proportionaler Anteil) mit einer Konstanten (Kp) multipliziert und auf einen bestimmten Wertebereich begrenzt. Im I-Anteil (integraler Anteil) wird die Regeldifferenz unter bestimmten Voraussetzungen mit einer Konstanten (Ki) multipliziert und über diskrete Zeitabstände aufsummiert. Beide Regleranteile werden abschließend addiert, auf einen Wert zwischen 0 und 100 begrenzt und ausgegeben, falls kein Unterbrechungssignal vorliegt. Eine Unterbrechung liegt bei eingelegtem Rückwärtsgang, Neutral- oder Parkstellung, sowie bei betätigter Bremse vor. In dem Fall wird die Gaspedalstellung 0 ausgegeben.
Da das System natürlich nicht auf der realen Straße eingesetzt werden darf, wurde die Funktionsweise auf einem Rollenprüfstand getestet. Dazu wurden rampen- und sprungartige Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe vorgegeben und durch das neue System autonom nachgefahren. Die Überstimmung des autonomen Gaspedals durch eine Betätigung der Fußbremse wird ebenfalls aufgezeigt. Die nachfolgenden drei Abbildungen bestätigen eine korrekte Funktionsweise.
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Das MechLab wünscht allen Studierenden, Mitarbeitern und Angehörigen der HTW Dresden ein frohes Weihnachtsfest und einen guten Rutsch ins neue Jahr 2013.
