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Alt 24.03.2006, 10:45     #8
Albert   Albert ist offline
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7. Die Zukunft: Supervisor für noch mehr Dynamik. BMW baut Antriebs- und Regelsysteme zum Integrated Chassis Management (ICM) aus.

Motorleistung, Kraftübertragung, Bremsen, Federung, Lenkung – fast alle Antriebs- und Stabilisierungsfunktionen eines Automobils können inzwischen elektronisch geregelt werden. Das macht die Autos nicht nur sicherer, sie lassen sich auch dynamischer und mit mehr Freude am Fahren bewegen als jemals zuvor. Bei BMW dienen Fahrwerkregelsysteme längst nicht mehr ausschließlich der aktiven Sicherheit, indem sie in Ausnahmesituationen die Stabilität und die Kontrolle des Fahrzeugs optimieren. Vielmehr verbessern sie – zusätzlich zu ihrer Nothelferfunktion – im normalen Fahralltag Agilität, Handling, Komfort und damit auch den Fahrspaß. Unter dem Projekttitel Integrated Chassis Management (ICM) setzt BMW diesen Weg jetzt konsequent fort, zugleich wird mit dieser Innovation eine ganz neue Entwicklungsstufe erreicht. Das System ICM koordiniert sämtliche Eingriffs- und Steuerungsfunktionen mit dem Ziel, in jeder Situation das optimale Fahrverhalten zu gewährleisten.

Immer neue Funktionen erfordern eine klare Struktur.

Fahrdynamikregelungen wie DSC (Dynamische Stabilitäts Control) integrieren mehrere Eingriffsfunktionen zu einem hierarchisch geordneten System. In erster Linie steuert das DSC die in unterschiedlichen Situationen nötigen und für den Fahrer hilfreichen Bremseneingriffe. Außerdem bewirkt es bei Bedarf eine Reduzierung der Motorleistung. Daneben existieren andere Steuerungssysteme, wie etwa der Allradantrieb xDrive, die Aktivlenkung sowie geregelte Dämpfersysteme, die ebenfalls das Fahrverhalten beeinflussen.

Mit zunehmender Anzahl an Systemen und Funktionen entsteht jedoch der Bedarf, die einzelnen Systeme in einer geeigneten Struktur anzuordnen. Auf diese Weise soll grundsätzlich sichergestellt werden, dass sie sich nicht gegenseitig behindern oder blockieren, sondern im Sinne von höchster Effizienz und Dynamik zusammenwirken.

ICM als Supervisor über allen Steuerungssystemen.

Für übergeordnete Aufgaben ist zukünftig eine höhere Instanz erforderlich, die Ingenieure von BMW haben deshalb jetzt eine integrierte Fahrdynamik-Steuerung entwickelt. Das System Integrated Chassis Management (ICM) koordiniert gleichsam als Supervisor alle im Fahrzeug vorhandenen Steuerungssysteme. Diese Struktur hat den Vorteil, dass die einzelnen Systeme ihre unmittelbaren Funktionen weiterhin sehr schnell und selbstständig abarbeiten können, ICM als übergeordnete Steuerungszentrale diese aber kontrolliert und koordiniert. Die Folge ist eine neue Dimension der Fahrdynamik, der Fahrsicherheit, und des Fahrkomforts.

Vom Nothelfer zum permanenten Assistenten.

Die Fülle nebeneinander agierender Regelungssysteme bringt die Möglichkeit mit sich, dass diese sich gegenseitig behindern oder in anderer Weise negativ beeinflussen. Schon allein das war für die Ingenieure von BMW Grund genug, ein zentrales „Entscheidungsorgan“ zu installieren. Das reibungslose Zusammenwirken der Steuerungsfunktionen ist aber auch aus Gründen des Fahrvergnügens und des Komforts von Bedeutung. Schließlich werden die Steuerungssysteme nicht nur in Extremsituationen aktiv, sondern auch in der ganz alltäglichen Fahrpraxis. Genügt in Notfällen zumeist noch ein konsequenter Bremseneingriff, um die Situation zu meistern, so kommt es beim permanenten Einsatz zugunsten von Dynamik und Komfort auf ein harmonisches Miteinander aller Systeme an.

Die modernen Regelungssysteme helfen bei der Beeinflussung der Fahrzeugbewegungen in allen drei Dimensionen. Daher müssen vom ICM vielfältige Funktionen koordiniert werden. Auf dem Gebiet der längsdynamischen Funktionen sind Motor- und Bremsen-Management – von ABS über Dynamic Traction Control (DTC) bis hin zu xDrive – aktiv. Die Querdynamik wird unter anderem von lenkenden und stabilisierenden Eingriffen an Vorder- und Hinterachse beeinflusst. Und für die Steuerung der Vertikaldynamik sind beispielsweise das System Elektronische Dämpfer Control (EDC) sowie die Aktive Wankstabilisierung zuständig. Diese Funktionsgruppen agieren bisher relativ unabhängig voneinander. Der technologische Aufwand, der nötig ist, um die einzelnen Systeme im Fahrzeug zu integrieren und eventuelle Störungen mit einem anderen Regelungssystem zu unterbinden, wächst mit jedem neu hinzukommenden Steuerungselement. Mit einer übergeordneten Steuerung kann die Komplexität dagegen deutlich reduziert werden.

Neue Instanz für komplexe Entscheidungen.

Wie eng die Funktionen miteinander verknüpft sind, zeigt das Beispiel des Antriebs. Verlagert das Allradsystem xDrive aus Traktionsgründen einen Teil des Antriebsmoments von der Hinter- auf die Vorderachse, so wirkt sich dies unmittelbar auf das Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs aus. In diesem Fall prüft der Supervisor ICM, welche Regelungssysteme mit welchen Aktivitäten und in welchem Umfang darauf reagieren sollten und ob die Anweisungen dazu parallel oder sequenziell erfolgen müssen. Die Komplexität einer solchen Struktur ergibt sich aus der Vielfalt der Regelungssysteme und der gegenseitigen Überlagerung ihrer Stelleingriffe. So wird die Kraftübertragung am Reifen von der Antriebsschlupfregelung ebenso beeinflusst wie über das Antiblockiersystem, über die Radlast oder den Reifenschräglaufwinkel. Die optimale Lösung kann nur von einer übergeordneten Entscheidungsinstanz, dem System ICM, gefunden werden.

Der Aufbau des Systems ICM entspricht einer vertikalen Hierarchie: Informationen, die für eine gemeinsame Nutzung geeignet sind, stehen prinzipiell allen Systemen zur Verfügung. Fahrzeug-, Umgebungs- und Fahrer-Signale werden im übergeordneten Steuergerät (Domain Controller) gesammelt und bewertet. Anweisungen werden von dort an intelligente Aktuatoren geschickt, um beispielsweise Bremsen-, Lenk- oder Drehmomenteingriffe vorzunehmen.

Integration ist bei BMW bereits Gegenwart.

BMW arbeitet bereits seit Jahren intensiv an der Integration verschiedener Regelungssysteme zu einer ganzheitlichen Kontrolle aller Fahrzeugbewegungen. Mittlerweile hat die Entwicklung dieser Zukunftstechnologie das Theorie-Stadium verlassen und fließt in die Serienpraxis ein. So können die Kunden im neuen BMW 3er die Möglichkeiten, die das System ICM für die Zukunft eröffnet, bereits heute erleben. Im neuen BMW 3er wurden erstmals die Funktionen der Aktivlenkung und des DSC miteinander vernetzt. Beim Bremsen auf unterschiedlichen Reibwerten (m-Split-Bremsung) wird ein aktiver Lenkeingriff zur Fahrzeugstabilisierung eingesetzt. Die Aktivlenkung kompensiert in diesem Fall die Fahrzeugreaktion (Giermoment), die von unterschiedlichen Bremsdrücken auf Hoch- und Niederreibwertseite verursacht wird. Die Vernetzung von Aktivlenkung und DSC, also einer Quer- mit einer Längsdynamikregelung, zeigt, welches Potenzial das System ICM erschließt. Beim neuen BMW 3er profitiert der Fahrer beispielsweise von einem kürzeren Bremsweg und einer leichteren Fahrzeugkontrolle. Auch das Zusammenwirken des Allradsystems xDrive mit dem DSC stellt eine in der Fahrpraxis spürbare Integration von Regelungssystemen für Längs- und Querdynamik dar. So wird der Tendenz zum Über- oder Untersteuern in Kurven zunächst vom xDrive entgegen gewirkt, erst danach greift DSC ein. Konsequent weiterentwickelt wird ICM die Längs-, Quer- und Vertikaldynamik insgesamt deutlich verbessern.

Zusammenarbeit mit Systemlieferanten wird intensiviert.

Für die nun folgenden Entwicklungsschritte sind unter anderem leistungsfähige und vielseitig einsetzbare Sensoren und Aktuatoren erforderlich. Ebenso müssen die von ihnen generierten Informationen über die Fahrsituation, die Fahrzeugumgebung und den Fahrerwunsch auch den Subsystemen zur Verfügung stehen. Dies ist auch für die Systemlieferanten eine große Herausforderung. Sie müssen unter anderem sicherstellen, dass Schnittstellen für eine Vernetzung mit anderen Regelungssystemen und der ICM Zentrale zur Verfügung stehen. Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, dass nicht alle Regelungssysteme zur Serienausstattung jedes Fahrzeugs gehören können. Unterschiede in der Zusammensetzung der Regelungssysteme dürfen keinen Einfluss auf die Wirksamkeit der zentralen Steuerung des Systems ICM haben.

Ideale Erprobungsbedingungen für ICM in Arjeplog.

Die Komplexität, die das System ICM mit sich bringt, macht deutlich, dass künftig noch stärker als bisher Teamarbeit, aber auch eine klare Führungsrolle von BMW gegenüber seinen Entwicklungspartnern notwendig ist. Mit der Eröffnung des neuen Erprobungsgeländes im schwedischen Arjeplog sind dafür die optimalen Voraussetzungen entstanden. Das Wintertestgelände der BMW Group ist wie geschaffen für eine effiziente und erfolgreiche Weiterentwicklung von ICM. Die für die Arbeit an integrierten Systemen erforderliche enge Zusammenarbeit zwischen allen BMW Entwicklungsbereichen und deren Partnern findet in Arjeplog ihre perfekte räumliche Umsetzung. Die interdisziplinären Entwicklungsteams aus verschiedenen Unternehmen finden nicht nur moderne Werkstätten und variabel nutzbare Büroräume vor – sondern direkt vor der Tür auch die idealen Bedingungen, um ICM erproben zu können.
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