91 Fahrzeugkonstruktion
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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen alternativer Antriebskonzepte auf die Fahrdynamik von Pkw. Es werden einleitend die konventionellen und alternativen Antriebskonzepte sowie Unterschiede in Hinblick auf die Fahrdynamik herausgearbeitet. Die Ergebnisse einer Recherche zur Fahrwerksentwicklung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen zeigen keine klaren Trends zu neuartigen oder geänderten Fahrwerkskonzepten, sodass auf eine getrennte Betrachtung von Fahrwerken für Fahrzeuge mit konventionellen und alternativen Antrieben verzichtet werden kann. Die erarbeiteten Unterschiede zwischen konventionellen und alternativen Antrieben zeigen, dass die Möglichkeit der Rekuperation von Hybrid- und E-Fahrzeugen insbesondere bei kombinierten Längs- und Querkräften zu deutlichen Auswirkungen auf die Fahrdynamik führen kann. Im nächsten Schritt werden daher Fahrmanöver zusammengestellt und in Bezug auf die Relevanz für die Rekuperation analysiert. Dabei erweist sich das nach DIN ISO 7975 genormte Fahrmanöver "Bremsen im Kreis" als zielführend, die Auswirkungen der Rekuperation auf die Fahrdynamik zu analysieren. Außerdem wird das Fahrzeugverhalten bei einer Geradeausbremsung und folgender Lenkanregung sowie bei einer Bremsung auf μ-Split untersucht, da auch hier Wechselwirkungen von Antrieb und Fahrwerk auftreten. Zur Beurteilung der Ergebnisse wird neben der Fahrstabilität auch die Wahrnehmbarkeit eines geänderten Fahrverhaltens betrachtet. Anhand einer Literaturrecherche wurde für die Giergeschwindigkeit ein Schwellwert von 3-°/s für die Wahrnehmbarkeit gefunden. Die Ergebnisse einer Simulationsstudie mit zwei Fahrzeugkonzepten (Front-/Heckantrieb) in den drei genannten Fahrmanövern zeigen, dass die Rekuperation in weiten Bereichen der Längsverzögerungen sinnvoll eingesetzt werden kann. Bei der Bremsung in der Kurve führt die Rekuperation an der Vorderachse zu einer deutlichen Reduzierung störender Fahrzeugreaktionen und kann auch bei höheren Querbeschleunigungen verwendet werden. Bei der Rekuperation an der Hinterachse kann es insbesondere auf Niedrigreibwerten bei Bremsungen in der Kurve zu kritischen Fahrzuständen kommen. Durch die Begrenzung des Rekuperationsmomentes bei großen Schlupfwerten kann die Stabilität des Fahrzeugs jedoch sichergestellt werden. Auch die Ergebnisse der Simulationen der anderen Fahrmanöver zeigen, dass bei geringen Schlupfwerten keine wahrnehmbaren fahrdynamischen Unterschiede festzustellen sind.
Fahrerassistenzsystemen mit Umfeldwahrnehmung wird ein hohes Potenzial zur Unfallvermeidung zugeschrieben, wenn diese umfassender und intensiver in die Fahrdynamik von Fahrzeugen eingreifen und weiter vernetzt werden. Diese erweiterten Eingriffsmöglichkeiten erzeugen auch neue Risiken, welche vor der Genehmigung und Zulassung für den öffentlichen Straßenverkehr abgesichert werden müssen. Neuartig ist bei diesen Systemen, dass sie nur über eine Situationsrepräsentation die unfallvermeidenden Handlungen ableiten können. Somit kommt zum Risiko des Versagens von Systemkomponenten, das bereits durch die ISO 26262-Norm zur funktionalen Sicherheit adressiert ist, das Risiko aufgrund einer falschen Interpretation auftretenden, nicht situationsgemaessen Auslösung, z. B. durch Situationskonstellationen, die bei der Entwicklung nicht berücksichtigt wurden und daher in den Funktionsspezifikationen nicht enthalten sind. Um die Anforderungen an Absicherungsmethoden für diese Assistenzsysteme zu identifizieren, werden diese zusammengestellt und der Absicherungsaufwand mit bestehenden Methoden, bspw. aufbauend auf den Anforderungen der ISO 26262, bestimmt. Die Analyse zeigt, dass bisherige Ansätze sowohl hinsichtlich der objektiven Nachweisbarkeit der Vollständigkeit der theoretisch möglichen Situationen Lücken aufweisen als auch hinsichtlich des Umfangs der notwendigen Spezifikationen und deren Prüfung in Versuchen. Aufgrund des daher zu erwartenden Aufwands für den Nachweis eines sicheren Verhaltens der Systeme sind eine Priorisierung von Fahrsituationen und die Gewährleistung einer hohen Übertragbarkeit von Bewertungsergebnissen notwendig. Um die Vollständigkeitsproblematik zu adressieren, wird ein Ansatz vorgestellt, der eine objektive Bewertung und den Vergleich von Fahrsituationen ermöglicht. Abschließend werden die Erkenntnisse zusammengefasst und notwendige weitere Schritte für die Schaffung einer einheitlichen Absicherungsstrategie für Fahrerassistenzsysteme abgeleitet.
Past European collaborative research involving government bodies, vehicle manufacturers and test laboratories has resulted in a prototype barrier face called the Advanced European Mobile Deformable Barrier (AE-MDB) for use in a new side impact test procedure . This procedure offers a better representation of the current accident situation and, in particular, the barrier concept is a better reflection of front-end stiffness seen in today- passenger car fleet compared to that of the current legislative barrier face. Based on the preliminary performance corridors of the prototype AE-MDB, a refined AE-MDB specification has been developed. A programme of barrier to load cell wall testing was undertaken to complete and standardise the AE-MDB specification. Barrier faces were supplied by the four leading manufacturers to demonstrate that the specification could be met by all. This paper includes background, specification and proof of compliance.
Unfälle im Straßenverkehr sind in aller Regel Konsequenzen normalen Fahrverhaltens, das an eine bestimmte Situation nicht angepasst war und daher zum Unfall beigetragen hat. Zur Klassifikation dieses mutmaßlich fehlerbehafteten Verhaltens wurde im hier berichteten Projekt eine Taxonomie entwickelt. Sie dient der Klassifizierung von Fahrerfehlverhalten und integriert Aspekte des menschlichen Informationsverarbeitungsprozesses sowie die drei Fehlertypen von RASMUSSEN (1983). Als Bestimmungsstücke beinhaltet die Taxonomie Fehlertypen (regel-/wissens-/fertigkeitsbasiert) und Entscheidungsknoten mit Fragen, deren Beantwortung den Analysten zum jeweiligen Fehler führt. Zusammengefasst bietet die erarbeitete Taxonomie eine breite Anwendbarkeit für die Klassifikation von Fahrfehlern und fehlerfreiem Verhalten bei Manövern, kritischen Situationen bis hin zu Beinaheunfällen oder Unfällen, z. B. zur Harmonisierung der (Video-)Auswertung von FOT- und NDS-Datensätzen oder für In-Depth-Unfallerhebungen. Die Taxonomie wird komplementiert durch eine Übersicht über Fehlervorläuferbedingungen, die im Sinne von Genotypen (HOLLNAGEL 1998) in ihrer jeweiligen Ausprägung auslösende und begünstigende Bedingungen für Fehler, Beinaheunfälle und Unfälle darstellen. Die Übersicht ist als erweiterbares strukturierendes Dokument zu sehen, welches je nach wissenschaftlichen Erkenntnissen verändert werden kann. Gemeinsam mit der Taxonomie bildet sie die Basis für die Ableitung von Fahrerassistenzbedarf und andere Maßnahmen, zur Generierung von Hypothesen und zur strukturierten Sammlung von Studienergebnissen. Der vorliegende Bericht adressiert die FOT- und NDS-Community sowie allgemein verkehrspsychologisch-wissenschaftlich Interessierte. In acht Kapiteln widmet er sich den Arbeitsschritten und Ergebnissen der Taxonomieentwicklung.
The European Enhanced Vehicle-safety Committee wants to promote the use of more biofidelic child dummies and biomechanical based tolerance limits in regulatory and consumer testing. This study has investigated the feasibility and potential impact of Q-dummies and new injury criteria for child restraint system assessment in frontal impact. European accident statistics have been reviewed for all ECE-R44 CRS groups. For frontal impact, injury measures are recommended for the head, neck, chest and abdomen. Priority of body segment protection depends on the ECE-R44 group. The Q-dummy family is able to reflect these injuries, because of its biofidelity performance and measurement capabilities for these body segments. Currently, the Q0, Q1, Q1.5, Q3 and Q6 are available representing children of 0, 1, 1.5, 3 and 6 years old. These Q-dummies cover almost all dummy weight groups as defined in ECE-R44. Q10, representing a 10 year-old child, is under development. New child dummy injury criteria are under discussion in EEVC WG12. Therefore, the ECE-R44 criteria are assessed by comparing the existing P-dummies and new Q-dummies in ECE-R44 frontal impact sled tests. In total 300 tests covering 30 CRSs of almost all existing child seat categories are performed by 11 European organizations. From this benchmark study, it is concluded that the performance of the Q-dummy family is good with respect to repeatability of the measurement signals and the durability of the dummies. Applying ECE-R44 criteria, the first impression is that results for P- and Q-dummy are similar. For child seat evaluation the potential merits of the Q-dummy family lie in the extra measurement possibilities of these dummies and in the more biofidelic response.
In the EC FP6 Integrated Project Advanced Protection Systems, APROSYS, the first WorldSID small female prototype was developed and evaluated by BASt, FTSS, INRETS, TRL and UPM-INSIA during 2006 and 2007. Results were presented at the ESV 2007 conference (Been et al., 2007). With the prototype dummy scoring a biofidelity rating higher than 6.7 out of 10 according to ISO/TR9790, the results were very promising. Also opportunities for further development were identified by the evaluation group. A revised prototype, Revision1, was subsequently developed in the 2007-2008 period to address comments from the evaluation group. The Revision1 dummy includes changes in the half arms and the suit (anthropometry and arm biomechanics), the thorax and abdomen ribs and sternum (rib durability), the abdomen/lumbar area and the lower legs (mass distribution). Also a two-dimensional chest deflection measurement system was developed to measure deflection in both lateral and anterior-posterior direction to improve oblique thorax loading sensitivity. Two Revision1 prototype dummies have now been evaluated by FTSS, TRL, UPM-INSIA and BASt. The updated prototype dummies were subjected to an extensive matrix of biomechanical tests, such as full body pendulum tests and lateral sled impact tests as specified by Wayne State University, Heidelberg University and Medical College of Wisconsin. The results indicated a significant improvement of dummy biofidelity. The overall dummy biofidelity in the ISO rating system has significantly improved from 6.7 to 7.6 on a scale between 0-10. The small female WorldSID has now obtained the same biofidelity rating as the WorldSID mid size male dummy. Also repeatability improved with respect to the prototype. In conclusion the recommended updates were all executed and all successfully contributed in achieving improved performance of the dummy.
A legform impactor with biofidelic characteristics (FlexPLI) which is being developed by the Japanese Automobile Research Institute (JARI) is being considered as a test tool for legislation within a proposed Global Technical Regulation on pedestrian protection (UNECE, 2006) and therefore being evaluated by the Technical Evaluation Group (TEG) of GRSP. In previous built levels it already showed good test results on real cars as well as under idealised test conditions but also revealed further need for improvement. A research study at the Federal Highway Research Institute (BASt) deals with the question on how leg injury risks of modern car fronts can be revealed, reflected and assessed by the FlexPLI and how the impactor can be used and implemented as a legislative instrument for the type approval of cars according to current and future legislations on pedestrian protection. The latest impactor built level (GTα ) is being evaluated by a general review and assessment of the certification procedure, the knee joint biofidelity and the currently proposed injury criteria. Furthermore, the usability, robustness and durability as a test tool for legislation is examined and an assessment of leg injuries is made by a series of tests with the FlexPLI on real cars with modern car front shapes as well as under idealised test conditions. Finally, a comparison is made between the FlexPLI and the current european legislation tool, the legform impactor according to EEVC WG 17.
The use of proper child restraint systems (CRS) is mandatory for children travelling in cars in most countries of the world. The analysis of the quantity of restrained children shows that more than 90% of the children in Germany are restrained. Looking at the quality of the protection, a large discrepancy between restrained and well protected children can be seen. Two out of three children in Germany are not properly restrained. In addition, considerable difference exists with respect to the technical performance of CRS. For that reason investigations and optimisations on two different topics are necessary: The technical improvement of CRS and the ease of use of CRS. Consideration of the knowledge gained by the comparison of different CRS in crash tests would lead to some improvements of the CRS. But improvement of child safety is not only a technical issue. People should use CRS in the correct way. Misuse and incorrect handling could lead to less safety than correct usage of a poor CRS. For that reason new technical issues are necessary to improve the child safety AND the ease of use. Only the combination of both parts can significantly increase child safety. For the assessment of the safety level of common CRS, frontal and lateral sled tests simulating different severity levels were conducted comparing pairs of CRS which were felt to be good and CRS which were felt to be poor. The safety of some CRS is currently at a high level. All well known products were not damaged in the performed tests. The performance of non-branded CRS was mostly worse than that of the well known products. Although the branded child restraint systems already show a high safety level it is still possible to further improve their technical performance as demonstrated with a baby shell and a harness type CRS.
At the 2005 ESV conference, the International Harmonisation of Research Activities (IHRA) side impact working group proposed a 4 part draft test procedure, to form the basis of harmonisation of regulation world-wide and to help advances in car occupant protection. This paper presents the work performed by a European Commission 6th framework project, called APROSYS, an further development and evaluation of the proposed procedure from a European perspective. The 4 parts of the proposed procedure are: - A Mobile Deformable Barrier test; - An oblique Pole side impact test; - Interior headform tests; - Side Out of Position (OOP) tests. Full scale test and modelling work to develop the Advanced European Mobile Deformable Barrier (AE-MDB) further is described, resulting in a recommendation to revise the barrier face to include a bumper beam element. An evaluation of oblique and perpendicular pole tests was made from tests and numerical simulations using ES-2 and WorldSID 50th percentile dummies. It was concluded that an oblique pole test is feasible but that a perpendicular test would be preferable for Europe. The interior headform test protocol was evaluated to assess its repeatability and reproducibility and to solve issues such as the head impact angle and limitation zones. Recommendations for updates to the test protocol are made. Out-of-position (OOP) tests applicable for the European situation were performed, which included additional tests with Child Restraint Systems (CRS) which use is mandatory in Europe. It was concluded that the proposed IHRA OOP tests do cover the worst case situations, but the current test protocol is not ready for regulatory use.
The PDB, BASt and Opel conducted two test series to evaluate possible effects on the results obtained using the EEVC WG17 Lower Legform Impactor as a test tool for the assessment of pedestrian safety. The reproducibility and repeatability of the test results were assessed using six legform impactors while keeping the test parameters constant. In the second series one impactor was used and the test parameters were varied to assess the effects on the readings of the legform. The test parameters were velocity, temperature, relative humidity, the point of first contact regarding the deviation in z-direction and the deviations of the pitch, roll and yaw angle. The tests were performed using an inverse setup, i.e. the legform was hit by a guided linear impactor equipped with a honeycomb deformation element. This setup was chosen to be able to vary each single parameter while avoiding variations of the other test parameters at the same time. The test parameters were varied stronger than allowed in regulatory use in order to determine possible dependencies between the parameters and the readings which were acceleration, bending angle and shear displacement.