3f methodik dt
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3F-Methode, Requirement Engineering (Anforderungsermittlung)
© by IfF
Kunden-nutzung
Anforderung
Repräsentative Anforderungen
decken den gesamten Bereich der
Kundennutzung: Der im Kundenbetrieb mögliche, gesamte 3F-Bereich
Anforderung: Während der Erprobungsphase abgedeckter Bereich
ab.Kundennutzung
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Kunden-nutzung
Repräsentative Anforderungen
decken den gesamten Bereich der
Kundennutzung: Der im Kundenbetrieb mögliche, gesamte 3F-Bereich
Anforderung: Während der Erprobungsphase abgedeckter Bereich
Anforderungoptimale, repräsentativeAnforderungen
ab.Kundennutzung
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Requirement Engineering
• Fahrwerk• Antrieb• Karosserie• FAS
• VKM• E-Motor• Batterie• Anfahrmodul• Leistungselek.• Getriebe• Gelenkwellen• Achsgetriebe• Lenkung• Bremse• Räder• Achslenker• Aufhängung• …
• Lenker• Radträger• Dämpfer• Feder• …• Gangräder• Schaltkupplung• Lager• Wellen• Gelenke• …• Batterie-Management
• Betriebsstrategie• …• Energie-Management
• Thermo-Management
• Energie-verbrauch
• Reichweite• Fahrleistung• Kosten• Komfort• …
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Requirement Engineering
• Basis der EntwicklungWelche Eigenschaften bezüglich Funktion und Dauerhaltbarkeit müssen von Komponenten, Baugruppen, Modulen, Systemen und dem Gesamtfahrzeug erfüllt werden?
• Basis für Dimensionierung, Auslegung und ErprobungWelche Fahrmanöver, Funktions- und Belastungskollektive treten im "Feld" auf?
Welche von ihnen sind repräsentativ für die betrachtete Komponente, Baugruppe/System und das Gesamtfahrzeug und müssen deshalb im Entwicklungsprozess berücksichtigt werden?
Alle Anforderungen hängen mit den Eigenschaften des 3F-Parameterraums zusammen!
Fahrer Fahrzeug Fahrumgebung
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Entwicklung der 3F-Methode, Parameterauswahl
Fahrer FahrerFahrstil • schonend
• durchschnittlich
• sportlich
Fahrumgebung Umgebungstyp
Fahrbahneigenschaften
• Stadt
• Landstraße
• Autobahn
• Berg
Fahrzeug Fahrzeuge unter-schiedlicher Klasseund Beladung
• leichte Beladung• mittlere Beladung• volle Beladung• Anhängerbetrieb
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3F-Methode: Auswahl des Fahrers
PotenzielleTestfahrer
Fahrzeug mitBlackbox
Messung aller Parameter für Fahrerhandlungen, Umgebung
Bewertungs-fahrten
Stadt Landstrasse Autobahn Berg
Bewertung Beschleunigung (längs, quer), Geschwindigkeit, Lenkung etc.
Fahrstil-identifikation
schonend durchschnittlich sportlich
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Hamburg
Ruhrgebiet(Dortmund)
BraunschweigHannover
Regensburg
Würzburg
Magdeburg
Bad Pyrmont
Hof
Kassel
Berlin
Leipzig
Startpunkt
Hamburg
Ruhrgebiet(Dortmund)
BraunschweigHannover
Regensburg
Würzburg
Magdeburg
Bad Pyrmont
Hof
Kassel
Berlin
Leipzig
Startpunkt
3F-Methode: Auswahl der Fahrumgebung
Stadt
Landstrasse
Berg
& Autobahn
Hamburg, Berlin, München, Braunschweig, Peking, Shanghai, Changchun etc. in Planung: Istanbul, London, Tokyo,Mumbai, Neu-Dehli
D, EU, Polen, Lettland, Litauen, China, in Planung: USA, Türkei, Indien, Japan
Alpen (D, A, CH), Mittelgebirge (Harz)
GewöhnlicheUnebenheiten
Sonderereignisse MissbrauchUnebenheits-messungen
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3F-Methode: Auswahl der Fahrzeuge
900 1300 1700 2100 2500Fahrzeugmasse [kg]
100
200
300
400
500
600
Leistungsgewichts‐klassen [kg/kW]:
7…99…1111..1313…1515…17> 17D
rehm
omen
t [N
m]
Messgrößen
• Fahrer Fahrpedal, Bremsdruck,Lenkwinkel, Gang, Kupplung
• Fahrzeug Momente und Kräfte, Translationen und Rotationen
• Fahrum- Krümmung, Steigung,gebung Unebenheiten, Tempatur
Datenbasis50.0000-70.000 km je Fahrzeug• Konventionelle Antriebe• Hybridantriebe• Elektrische Antriebe• Front-, Heck- and
Allradantriebe• Unterschiedliche Getriebe
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Fahrer
Stadt
Landstrasse
Autobahn
Berg
leer mittel voll Anhänger
schonend durchschnittlich sportlich
3F-Methode: Messprogramm
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schonend durchschnittlich sportlichFahrer
3F-Methode: Messprogramm
Stadt
Landstrasse
Autobahn
Berg
leicht mittel voll Anhänger
Stadt
Landstrasse
Autobahn
Berg
leicht mittel voll Anhänger leicht mittel voll Anhängerleicht mittel voll Anhänger leicht mittel voll Anhängerleicht mittel voll Anhänger
• Lieferbetrieb• Post Service• Sonderereignisse• Missbrauch• …
Sonderkunden
900 1300 1700 2100 2500Fahrzeugmasse [kg]
100
200
300
400
500
600
Dre
hmom
ent
[Nm
]
900 1300 1700 2100 2500Fahrzeugmasse [kg]
100
200
300
400
500
600
Dre
hmom
ent
[Nm
]
© by IfF
schonend durchschnittlich sportlichFahrer
3F-Methode: Messprogramm
Stadt
Landstrasse
Autobahn
Berg
leicht mittel voll Anhänger
Stadt
Landstrasse
Autobahn
Berg
leicht mittel voll Anhänger leicht mittel voll Anhängerleicht mittel voll Anhänger leicht mittel voll Anhängerleicht mittel voll Anhänger
• Lieferbetrieb• Post Service• Sonderereignisse• Missbrauch• …
Sonderkunden
900 1300 1700 2100 2500Fahrzeugmasse [kg]
100
200
300
400
500
600
Dre
hmom
ent
[Nm
]
900 1300 1700 2100 2500Fahrzeugmasse [kg]
100
200
300
400
500
600
Dre
hmom
ent
[Nm
]
SimulationMOVE3D
© by IfF
Fahrermodell
Fahrumgebungsmodell
Fahrzeugmodell
Modulare Variantenbasierte Entwicklungsplattform für 3F-Simulationen (MOVE 3F)
• Simulationsumgebung auf Basis vonMatlab/Simulink
• unterschiedliche Antriebsstränge(Front-Quer, Standard, …) mit diversen Getriebevarianten(MT, AT, …)
• Bedarfsgerechte Einbindung von Simulationsprogrammen wie z.B. Dymola
Simulationsumgebung
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3F-Methode: Fahrer-Modell *)
Fahreraktionen
• Gaspedal (Beschleunigung)
• Bremspedal (Verzögerung)
• Wunschgeschwindigkeit
• Schaltung, Kupplungspedal (MT)
• Lenkung (Querbeschleunigung)
*) problem-spezifische Modellierungstiefe; Berücksichtigung der natürlichen, statistischen Streuungen
1 3 5
2 4 R
Fahrzeug
• Klasse (klein … groß)
• Beladung (leicht, mittel,
voll, Anhänger)
• Antriebsleistung (M-n)
• Getriebe/Schaltung
Fahrumgebung
• Umgebung− Stadt− Landstraße− Autobahn− Berg
• Fahrbahnparameter− Steigung/Krümmung− Unebenheiten, Schlaglöcher
• Verkehr & Witterung
abhängig von
Fahrstil
• schonend
• durchschnittlich
• sportlich
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3F-Methode: Fahrumgebung - Modelle *)
Berücksichtigung der Umgebungsparameter fürStadt, Landstraße, Autobahn, Berg• Verkehrsparameter
− Geschwindigkeit, inkl. Stop&Go
− Beschleunigungsstrecken
− Verzögerungsstrecken
− Fahrzeugabstände
− …
• Fahrbahnparameter− Steigung, Krümmung
− Unebenheiten (periodische,
stochastische, transiente),
Schlaglöcher, Bremshügel,
Bahnübergänge, …
− Reibwert
• Wetterdaten− Temperatur
− Sichtweite *) problem-spezifische Modellierungstiefe; Berücksichtigung der natürlichen, statistischen Streuungen
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3F-Methode: Fahrzeug-Modelle *)
Berücksichtigung der Funktions- und Dauerhaltbarkeitseigenschaften von
• Elementen, Bauteilen
• Baugruppen/Modulen
• Gesamtfahrzeug
zur Behandlung der Themen für• Antrieb
• Fahrwerk
• Karosserie
• FAS
*) problem-spezifische Modellierungstiefe; Berücksichtigung der natürlichen, statistischen Streuungen
MKS-Modelle
Zweispurmodelle
FyiFxi
Mzi
viαiδi
FyiFxi
Mzivi
αi
δi
xFzg
yFzgvFzg
FLuft, x
FLuft, y
MLz
ψ
mv2/ρmvFzg•
Jzψ•• SPβ
M
FyiFxi
Mzi
viαiδi
FyiFxi
Mzivi
αi
δi
FyiFxi
Mzi
viαiδi
FyiFxi
Mzi
viαiδi
FyiFxi
Mzivi
αi
δi
FyiFxi
Mzivi
αi
δi
xFzg
yFzgvFzg
FLuft, x
FLuft, y
MLz
ψ
mv2/ρmvFzg•
Jzψ•• SPβ
M
xFzg
yFzgvFzg
FLuft, x
FLuft, y
MLz
ψ
mv2/ρmvFzg•
Jzψ•• SPβ
M
FyiFxi
Mzi
viαiδi
FyiFxi
Mzivi
αi
δi
FyiFxi
Mzivi
αi
δi
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Eigenschaften der 3F-Methode und MOVE3F
• Virtuelles Mess- und Versuchsprogramm im 3F-Parameterraum
• Berücksichtigung der natürlichen statistischen Streuungen derEigenschaften von
- Fahrer- Fahrumgebung- Fahrzeug
• Erfassung aller representativen Fahrmanöver und Parameter alsZeitverläufe und/oder Häufigkeitsverteilungen(Histogramme)
EWPStadtLandBABBerg
EWPStadtLandBABBerg
10002000
30004000
0100
200300
012
x 105
EWP
nmot [1/min]Mgetr,ein [Nm] 10002000
30004000
0100
200300
012
x 105
L_sc_M
nmot [1/min]Mgetr,ein [Nm]
Lastkollektive Ganganteile
Belastungszahlen Motorbetriebspunkte
3F-Kubus
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3F-Methode: Nutzen
• Fahrwerk• Antrieb• Karosserie• FAS
• VKM• E-Motor• Batterie• Anfahrmodul• Leistungselek.• Getriebe• Gelenkwellen• Achsgetriebe• Lenkung• Bremse• Räder• Hilfsrahmen• Aufhängung• …
• Lenker• Radträger• Dämpfer• Feder• …• Gangräder• Schaltkupplung• Lager• Wellen• Gelenke• …• Batterie-Management
• Betriebsstrategie• …• Energie-Management
• Thermo-Management
• Energie-verbrauch
• Reichweite• Fahrleistung• Kosten• Komfort• …
Bewertung, Optimierung bezüglich 3F
optimaleDimensionierung
AuslegungFunktion
Dauerhaltbarkeit
Ermittlung repräsentativer Anforderungen• repräsentative Fahrmanöver• Belastungskollektive• Histogramme für Funktions-parameter
3F-Methode, Requirement Engineering (Anforderungsermittlung)
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