Simulation Lenksysteme effizient im Verbund simulieren

Autor / Redakteur: Sven Dronka, Peter Hamann, Lukas Hollenhorst / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Für die Entwicklung hydraulischer Blocklenkungen in Nutzfahrzeugmodellen setzt die Daimler AG auf Methoden der Co-Simulation mittels FMI-Schnittstellen.

Firmen zum Thema

Bei der Entwicklung hydraulischer Blocklenkungen mittels Co-Simulation kann der Einfluss der hydraulischen Komponenten auf das Gesamtfahrzeugverhalten bewertet werden.
Bei der Entwicklung hydraulischer Blocklenkungen mittels Co-Simulation kann der Einfluss der hydraulischen Komponenten auf das Gesamtfahrzeugverhalten bewertet werden.
(Bild: Daimler AG)

In Nutzfahrzeugen werden Blocklenkungen mit hydraulischer Servounterstützung verbaut. Zur simulationsgestützten Auslegung des Lenksystems am Gesamtsystem ist die Abbildung des Fahrzeuges und des Lenksystems notwendig. Für Untersuchungen zum Fahrzeugverhalten bzgl. Lenkvorgaben haben sich Mehrkörpersysteme (MKS) etabliert, die eine auf mechanische Systeme angepasste Umgebung zur Verfügung stellen; im vorliegenden Fall kommt die MKS-Umgebung Simpack für das Modellieren eines Busmodells zum Einsatz. Die detaillierte Modellierung von hydraulischen Systemen hingegen ist mit solchen MKS-Werkzeugen nicht oder nur sehr umständlich möglich. Daher wird ein für diesen Einsatz angepasstes Werkzeug verwendet. Im Fall der Blocklenkung kommt Simulation-X von ITI zum Einsatz, dass eine multiphysikalische Modellierung ermöglicht und moderne Technologiestandards wie Modelica und das Functional Mockup Interface (FMI) unterstützt.

Herausforderung: verschiedene Softwareumgebungen

Eine Herausforderung heutiger Simulationslösungen ist die Abstimmung der verschiedenen CAE-Anwendungen, die bei Herstellern und Zulieferern zum Einsatz kommen. So wird sichergestellt, dass die komplexer werdenden Systeme effektiv und effizient in einem vielschichtigen Arbeitsprozess simuliert werden können, ohne durch die Kopplung von Modellen und Werkzeugen Abstriche beim Systemverständnis machen zu müssen. Die Standardschnittstelle FMI, die von immer mehr Simulationswerkzeugen unterstützt wird, ist dabei ein wichtiger Baustein und wird auch in der beschriebenen Lösung für die Kopplung des mechanischen Modells und des hydraulischen Teilsystems verwendet.

Simulationsverbund als Werkzeug für die Produktentwicklung

Für die Modellierung der Blocklenkung werden ein mechanisches und ein hydraulisches Teilsystem abgebildet. Beide Teilsysteme könnten auch komplett in Simulation-X abgebildet werden, was allerdings zu einem numerisch ungünstigen Satz an Koppelgrößen führen würde. Daher wird der mechanische Teil als Subsystem in Simpack und der hydraulische Teil in Simulation-X abgebildet. Damit ergibt sich eine Kopplung, die einen minimalen Satz an Koppelgrößen beinhaltet und numerisch stabiler funktioniert. Nach dem Vorbereiten des Hydraulikmodells in Simulation-X wird das Modell inklusive des Integrators als FMU (Functional Mockup Unit) exportiert, das als selbstintegrierendes System in Simpack als Control-Element eingebunden werden kann.

Mithilfe eines solchen Simulationsverbundes sind die Entwicklungsingenieure u.a. in der Lage, den Einfluss der hydraulischen Komponenten und Parameter wie Leitungen, Ölversorgung und Ventilkennlinien, auf das Gesamtfahrzeugverhalten zu bewerten. Die Ergebnisse verdeutlichen die Vorteile der Simulationskopplung über die FMI-Schnittstelle für Co-Simulation: Damit steht ein Werkzeug zur Verfügung, das für eine Vielzahl von Anwendungen in allen Phasen der Produktentwicklung genutzt werden kann. (mz)

* Dr.-Ing. Sven Dronka und Dr. Peter Hamann, Berechnungsingenieure, Daimler AG.

* Dipl.-Ing. Lukas Hollenhorst, Berechnungsingenieur, MesH Engineering GmbH.

Artikelfiles und Artikellinks

(ID:42799452)