- Intelligente Chassis‑Systemprüftechnologien für die Automobilindustrie
1.1 Branchenhintergrund und ingenieurtechnische Herausforderungen
Mit der Entwicklung der Automobilindustrie hin zu Elektrifizierung, Intelligenz und Steer-by-Wire wandeln sich Chassis‑Systeme wie Lenkung, Bremssysteme und Fahrwerke von “mechanischen Aktuatorelementen” zu hochintegrierten Systemen, die auf Software, Elektronik und Aktuatoren basieren.
Traditionelle Prüfmethoden genügen nicht mehr, um folgende entscheidende Anforderungen zu erfüllen:
– Validierung der dynamischen Konsistenz unter kooperativen Betriebsbedingungen mehrerer Systeme;
– Sicherheits- und Redundanzprüfung von Steer-by-Wire‑Systemen unter extremen Bedingungen;
– Wiederholbare und quantifizierbare Tests vom Komponenten‑ bis zum Systemniveau;
– Schnelle Verifikations‑ und Regressionstestkapazitäten, die mit den Entwicklungszyklen der Fahrzeuge abgestimmt sind;
– Rasche Reaktion auf die durch intelligente Chassis‑Upgrades entstehenden Prüfherausforderungen.
Für OEMs und Tier‑1‑Zulieferer stellt sich nicht mehr die Frage “Kann man das überhaupt testen?”, sondern vielmehr:
Können wir bereits in einer frühen Entwicklungsphase eine effektive Validierung durchführen – realistisch, kontrolliert und reproduzierbar?”
- KTS Systematischer Ansatz
KTS verfolgt eine systemtechnische Perspektive auf das gesamte Fahrzeugchassis und hat ein umfassendes intelligentes Prüfsystem für Fahrgestelle entwickelt, das Folgendes abdeckt:
Komponentenebene → Subsystemebene → Systemebene → Hardware-in-the-Loop (HIL)-Simulation.
Dieses System ist kein einzelnes Gerät, sondern besteht aus drei Funktionsstufen:
- Hochpräzise Aktuierung und Belastungsfähigkeit;
- Mehrkanalige, synchrone Mess- und Regelungsfunktion;
- Modellierung von Testbedingungen sowie datenbasierte Regelkreisfähigkeit.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Testergebnisse nicht nur “messbar”, sondern auch glaubwürdiger, benchmarkfähig und für designbezogene Entscheidungen nutzbar sind.
- Kernmodule für Prüfkapazitäten
3.1 Prüfmodul für elektrische/elektrohydraulische Kugelumlauflenksysteme
– Prüfung der kraftunterstützenden Eigenschaften und der Ansprechzeit des Systems;
– Bewertung der Rückstellfähigkeit sowie der Hystereseeigenschaften;
– Validierung der aktiven Lenkung, der intelligenten Lenkungsredundanz sowie möglicher Fehlermodi;
– Synchronisierte Belastung und Messung mehrerer Variablen, darunter Drehmoment, Winkel, Kraft, Betriebsstrom und Arbeitsöldruck.
Anwendbar für:
– Hydraulische Kugelumlauflenksysteme und -komponenten;
– Elektrische Kugelumlauflenksysteme und -komponenten (X‑EPS);
– Steer-by-Wire-Systeme;
– Hinterradlenksysteme;
– Corner-Modul-Fahrwerksysteme.
3.2 Prüfung von Bremssystemen (Bremse / BBW)
– Prüfung der Bremskraftabgabe und der Ansprechcharakteristik;
– Simulation des Bremspedalgefühls und der Rückmeldungscharakteristik;
– Prüfung der dynamischen Konsistenz und Haltbarkeit des Bremssystems;
– Validierung der Sicherheitsstrategie für Brake‑by‑Wire‑Systeme.
Anwendbar für:
– EHB-/i‑Booster‑Baugruppen, EMB‑Baugruppen;
– Konventionelle Bremssysteme;
– Elektronisch gesteuerte Bremssysteme;
– Brake-by-Wire-Systeme.
3.3 Federung und vertikale Dynamikprüfung
– Prüfung der Federungskraft‑Weg‑Charakteristik;
– Bewertung der dynamischen Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften;
– Vertikale Belastung unter mehreren Bedingungen sowie gekoppelte Analyse.
3.4 System-Level- und HIL-Co-Tests
– Closed‑Loop‑Prüfung von Fahrwerkreglern mit Aktuatoren;
– Semi‑physikalische Simulation und gemeinsames Debugging mit Fahrzeugsteuerungsstrategien;
– Virtuelle Validierung extremer und fehlerhafter Betriebsbedingungen.
Durch die Kombination von HIL mit physischen Aktuatorsystemen werden “Risiken von Straßentests” bereits im Labor vorgezogen.
- Wesentliche technische Vorteile
– Hochdynamische, hochpräzise Aktuatorsysteme
– Servo‑Lastsysteme mit hoher Bandbreitenreaktionsfähigkeit;
– Unterstützung der Mehrmodusregelung für Kraft / Weg / Drehmoment;
– Erfüllung der Prüfanforderungen für hochfrequente dynamische und stoßartige Bedingungen.
– Mehrkanalige synchrone Steuerung und Messung
– Strenge Synchronisation über mehrere Achsen und Kanäle;
– Unterstützung komplexer gekoppelter Betriebsbedingungen;
– Gewährleistung von Authentizität und Konsistenz bei Systemtests.
– Zustände modellierbar und reproduzierbar
– Unterstützung typischer Straßenbedingungen, Betriebsbedingungen sowie benutzerdefinierter Bedingungsmodelle;
– Die Prüfprozesse sind wiederholbar, abspielbar und vergleichbar;
– Geeignet für die Designvalidierung und Regressionstests.
– Anpassungsfähige Systemintegrationsfähigkeit
– Abgestimmt auf die Fahrwerksarchitektur und den Entwicklungsstand des Kunden;
– Anwendbar für Prüfstände, Produktionslinienprüfungen sowie Forschungs- und Entwicklungstests;
– Kann in die bestehenden Software- und Steuerungsplattformen des Kunden integriert werden.
- Typische Anwendungsszenarien
– OEM-Fahrwerksystem-Forschung und -Validierung
*Zu den repräsentativen Kunden zählen:* BYD, GAC-Forschungs- und Entwicklungszentrum, BAIC New Energy, JAC, Geely, Chery, Dongfeng-Forschungsinstitut, Great Wall Honeycomb, Chang’an Chenzhi Technology, FAW Hongqi, NIO, XPeng usw.
– Entwicklung von Lenk- und Bremssystemen der ersten Stufe
*Zu den repräsentativen Kunden zählen:* FAW Guangyang, Nanyang Neismot, Bosch, Huawei, Zhejiang Shibao, Yubei Lenksysteme, Honeycomb Lenksysteme, BYD Fudi Power, Chenzhi Technology.
– Validierung neuer Lenk‑by‑Wire‑Fahrwerksarchitekturen
FAW Hongqi, NIO, XPeng.
– Frühzeitige Tests zur Entwicklung neuer Fahrzeugplattformen.
– Schnelle Regressionstests nach Designänderungen.
- Implementierungs- und Liefermodell
KTS bietet einen vollständigen Engineering‑Service von der Anforderungsanalyse bis zur Systemlieferung:
- Analyse der Testanforderungen und Betriebsbedingungen;
- Systemkonzeptentwicklung und Simulationsvalidierung;
- Anlagenfertigung und Systemintegration;
- Vor-Ort‑Installation, Inbetriebnahme und Schulung;
- Langfristiger technischer Support und Systemupgrades.
- Ausgewählte Fallstudien
7.1 Prüflösungen für Automobillenksysteme
Da sich die Verantwortlichkeiten für Produktentwicklung und -prüfung schrittweise weiter entlang der Lieferkette nach unten verlagern, erwarten Kunden zunehmend, eigenständige Forschung und Entwicklung betreiben sowie die Leistung und Haltbarkeit von Prototypen validieren zu können. Um den Kunden die erforderlichen Mittel zur Komponentenprüfung und -validierung bereitzustellen, greift KTS auf das Konzept standardisierter Sonderanfertigungen zurück und bietet ausgereifte Standardmodule sowie Lösungen an.
Die Lösungen von KTS ermöglichen die Durchführung vordefinierter Prüfmethoden und erlauben gleichzeitig den Kunden, eigene Systeme zu konzipieren und aufzubauen. Das standardisierte modulare Design kann entsprechend den Kundenbedürfnissen konfiguriert werden. Die standardisierte KEYEN‑Prüfplattform ermöglicht die Systemsteuerung, erfasst Testdaten in Echtzeit und zeigt sie auf der Benutzeroberfläche an; zudem sind flexible Kombinationen von Kurvenbeziehungen möglich.
Lösungs- und Designbereiche:
– Leistungstestlösungen für Steer-by-Wire‑Systeme;
– Dauerfestigkeitstestlösungen für Steer-by-Wire‑Systeme;
– Testlösungen für Hinterradlenksysteme;
– Statische Torsionsprüfungen für Lenkgetriebe;
– Stoßprüfungen für Lenkgetriebe;
– Umweltbeständigkeitstestlösungen;
– KTS‑MT intelligentes Motorenprüf‑ und Analysegerät;
– KTS‑STM100 Servo‑Drehmoment‑Sondermaschine.
7.2 Prüflösungen für Automobilbremssysteme
Mit der zunehmenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen und dem Einsatz autonomer Fahrsysteme treten Vakuum‑Verstärker allmählich vom Markt ab. Elektronische hydraulische Bremssysteme (EHB) sind mittlerweile zum Standard in Automobilen geworden, während elektronische mechanische Bremssysteme (EMB) ebenfalls aktiv weiterentwickelt werden. Zur Erfassung der Leistungs‑ und Lebensdauerprüfungen von EHB hat KTS an der Ausarbeitung mehrerer Branchenstandards mitgewirkt und eine Reihe standardisierter Prüflösungen entwickelt.
7.3 Prüflösungen für Fahrwerksysteme im Automobilbereich
Im Zuge der raschen Entwicklung der Fahrzeugintelligenz und Elektrifizierung werden Luftfederung, elektromagnetische aktive Federung sowie KI‑adaptierte Systeme zu zentralen Branchentrends. Federungssysteme wandeln sich von einer “passiven Reaktion” hin zu einer “intelligenten Vorhersage”. KTS bietet praxisnahe Prüflösungen für sämtliche Anwendungsszenarien, die speziell auf die Eigenschaften der nächsten Generation von Federungstechnologien abgestimmt sind, und unterstützt die Branche dabei, die Produktleistung präzise zu validieren.
Lösungsschwerpunkte:
– Multi‑Modus‑Dynamikprüfung: Kombiniert hochpräzise Schwingungstische mit geschlossener Datenregelungstechnologie, um verschiedene komplexe Szenarien zu simulieren und eine dynamische Kalibrierung der Feder‑/Dämpfungsparameter auf Millisekundenebene zu ermöglichen.
– Intelligente Kompatibilitätsauslegung: Unterstützt die Signalanalyse und Dauerfestigkeitsprüfungen neuer Architekturen wie Luftfedern, CDC‑Solenoidventile und aktive-by‑Wire‑Fahrwerke.
– Realitätsnahe Lastsimulation am Fahrzeug: Die Aufbringung von Fahrwerksbelastungen erfolgt mittels fest installierter Gewichte oder elektrischer Zylinder, um reale Fahrzeugbedingungen nachzubilden.
Diese Lösung wurde bereits erfolgreich in zahlreichen OEM‑ und Tier‑1‑Projekten zur Entwicklung von Lenk-, Brems- und Steer‑by‑Wire‑Fahrwerksystemen eingesetzt und hat die Testeffizienz sowie die Validierungstiefe in Bereichen wie der dynamischen Konsistenz der Systeme und der Sicherheitsüberprüfung erheblich verbessert.
7.4 System-Level- und HIL-Co-Tests
Um das zu prüfende System (SUT) ordnungsgemäß zu validieren, muss der für die Tests eingesetzte Hardware‑in‑the‑Loop‑Simulator über höhere Genauigkeit, Präzision und Bandbreite sowie geringere Latenz verfügen, damit er reale Einsatzszenarien des SUT authentisch abbilden kann.
Mit der rasanten Entwicklung intelligenter Fahrwerkstechnologien entwickeln sich auch die Lenksysteme der Automobile zunehmend in Richtung “elektrifiziert, steer‑by‑wire, intelligent und leichtgewichtig”. Für Tests autonomer Fahrsysteme im Labor stellt die HIL‑Simulation nun noch größere Herausforderungen dar: Es sind komplexere mathematische Modelle, schnellere Echtzeitsteuerung sowie eine Belastungssimulation erforderlich, die den tatsächlichen Fahrzeugzuständen möglichst nahe kommt, um Validierungsbedingungen perfekt nachzubilden.
Aktuelle HIL‑Simulationstests müssen folgende Herausforderungen bewältigen:
– Mehrkanalige Signalsynchronisation: Nicht nur die Simulation von Sensoren, sondern auch die Synchronisation mit anderen digitalen Signalen;
– Präzise analoge Reaktion: Analog‑E/A muss in der Lage sein, komplexere Signale anzunehmen und wiederzugeben;
– Modellkomplexität: Einbeziehung höherer Ordnungseffekte in die Modelle;
– Reduzierung der analogen Latenz: Eine signifikante Latenz ist bei HIL‑Tests nicht akzeptabel.
Der Weg in eine rein elektrische Zukunft der Automobilindustrie: Bereitstellung von Prüf‑ und Messlösungen für Elektrofahrzeuge.
