winADAM (Automatisierte DAtenerfassung im Mobilen Einsatz)

Realistische Fahrzyklen sind für die Vorhersage von Lebensdauer, Emissionen und Kraftstoffverbrauch von großer Bedeutung. Das speziell für diesen Zweck entwickelte Messdatenerfassungssystem winADAM erfasst neben verschiedenen fahrdynamischen und mechanischen Größen auch Video- und Positionsdaten. Für Fahrversuche steht ein eigenes Messfahrzeug (MB EQA 250) zur Verfügung.

winADAM ist ein Messdatenerfassungssystem, das

  • innerhalb von ca. 1 Minute im Fahrzeug installiert und die Messung gestartet werden kann
  • umfangreiche Betriebsdaten erfasst, ohne dass zusätzliche Sensoren installiert werden müssen
  • extrem robust ist. Panzereinsätze und Fahrten auf dem Nürburgring verliefen problemlos

Die Messdaten von winADAM werden zur Beurteilung von Fahrzeugantrieben, Fahrerverhalten, zur Steuerung von Leistungsprüfständen in Echtzeit oder zur Erfassung von Basisdaten für Simulationen verwendet.

winADAM Videofahrt

Messystem winADAM

Messsystem winADAM, zum Transport geschlossen

Aufbau des Messsystems

winADAM besteht aus einem Messkoffer (Bild 1), in dem neben einem Notebook-Rechner folgende Sensoren installiert sind: 

  • Gierratensensor
  • GPS-Empfänger
  • Drucksensor
  • Videokamera
  • 3 Beschleunigungssensoren in Längs-, Quer- und Vertikalrichtung
  • Temperatur- und Feuchtigkeitssensor

Vorbereitete Anschlüsse für weitere Messgrößen

Ein Analog-Digital-Wandler ermöglicht die Erfassung von weiteren 5 analogen Kanälen mit einer Spannung zwischen -10 und + 10 V. Die Aufzeichnung dieser 5 Kanäle erfolgt immer, auch wenn keine externen Eingangssignale vorhanden sind.

Eine CAN-Schnittstelle ist integriert und die Aufzeichnung von 20 CAN-Signalen erfolgt ebenfalls immer. Die Konfiguration der CAN-Daten wird aus der vom Kunden definierbaren *.dbc-Datei ausgelesen. Damit ist es dem Anwender möglich, die auszulesenden Daten selbst zu definieren.

Der Anschluss weiterer Temperaturmessstellen über USB ist vorbereitet.

Messfrequenzen

winADAM kann sowohl für Langzeitmessungen über mehrere Tage oder gar Wochen mit niedriger Abtastrate als auch für hochdynamische Kurzzeitmessungen eingesetzt werden. Dazu können die Abtastraten in folgenden Grenzen eingestellt werden:

  • Video, 1-24 Hz
  • Analoge Kanäle, 1-200 Hz
  • CAN-Kanäle, 1-200 Hz
  • USB ( z.B. Temperatur) 1 Hz

Einbau in das Fahrzeug

Für den Einbau des Messkoffers sind folgende Schritte erforderlich:

  • Der Koffer muss waagerecht im Fahrzeug positioniert werden
  • Die GPS-Antenne mit Magnetfuß muss auf dem Dach befestigt werden
  • Die Kamera wird mit einem Saugstativ an der Windschutzscheibe befestigt
  • Wenn CAN-Daten aufgezeichnet werden sollen, muss das CAN-Interface mit dem CAN des Fahrzeugs verbunden werden, was mit Hilfe eines USB-Steckers erfolgt. Nach dem Einschalten des Rechners wird das Messprogramm automatisch gestartet. Das Fahrzeug sollte dabei möglichst waagerecht stehen, da zunächst eine Kalibrierung der Beschleunigungsaufnehmer durchgeführt wird. Bei Schräglage des Fahrzeugs ist eine nachträgliche Korrektur möglich.

Durchführung der Messung

winADAM erfordert während der Messung keine Bedienung durch den Benutzer. Während der Messung wird die korrekte Funktion durch Sprachausgabe signalisiert. Auftretende Fehler werden durch Sprachausgabe im Klartext (z.B. „Versorgungsspannung fehlt“) gemeldet, so dass winADAM allein akustisch überwacht werden kann. Es kann auch dort eingesetzt werden, wo nur der Fahrer das System überwachen soll.

Während der Messung können Benutzereingaben gemacht werden, die bei der Darstellung der Messdaten dem Ort zugeordnet werden. Dadurch lässt sich die Strecke umfassend dokumentieren. Diese sind:

  • Texteingaben: über die Tastatur (z.B. Ortsnamen)
  • Funktionstasten: z.B. zur Beschreibung von Verkehrsbeschränkungen

Es wird ein GPS-Tracking durchgeführt, bei dem die gefahrene Strecke dargestellt wird und somit eine visuelle Kontrolle der GPS-Funktionalität möglich ist. winADAM kann bis zu 4 h mit Akkus betrieben werden. Bei längeren Messzeiten empfiehlt sich der Anschluss an den Zigarettenanzünder. Die Abtastrate der Messgrößen kann unterschiedlich gewählt werden: Das GPS-Signal wird 1x pro Sekunde abgetastet, bei Verwendung eines DGPS-Empfängers erfolgt die Abtastung 10x pro Sekunde. Das Videobild kann mit maximal 20 Bildern pro Sekunde aufgezeichnet werden, bei Langzeitmessungen über mehrere Tage wird man sich aus Speicherplatzgründen auf weniger Bilder beschränken, z.B. 1 Bild pro Sekunde. Die Abtastrate der Analogsignale ist für alle Analogkanäle identisch mit maximal 200 Hz pro Kanal einstellbar. Die CAN-Daten sind ebenfalls identisch einstellbar, jedoch ebenfalls mit maximal 200 Hz.

Auswertungssoftware

Die leistungsfähige Auswertungssoftware stellt folgende Funktionen zur Verfügung:

Plausibilitätsprüfung und Erzeugung von Dateien für weitere Anwendungen

In einem ersten Schritt werden die gemessenen Daten auf Verfügbarkeit und Plausibilität geprüft, eventuell fehlerhafte Bereiche markiert und ggf. interpoliert. In diesem Schritt werden auch Dateien für eine optionale Verwendung in den Programmen EXCEL und DIADEM geschrieben und Dateien für die Simulation und Prüfstandssteuerung mit winEVA erzeugt.

Visualisierung der Daten

Die Visualisierung der Messdaten erfolgt in den folgenden drei weg/zeitsynchronen Fenstern (Abb. 2), was die Nachvollziehbarkeit der Ereignisse während der Messung wesentlich erleichtert:

  • über den Verlauf der Stecke (in der Karte),
  • als Signalverlauf über Weg und Zeit und
  • als Videobild

Nachbearbeitung der Daten

Die Messung kann interaktiv grafisch nachbearbeitet werden. Es können Teilstrecken erzeugt werden, die dann in beliebiger Reihenfolge kombiniert werden können. Beim Zusammenfügen mehrerer Teilstrecken wird automatisch eine Korrektur der Koordinaten für Zeit und Weg durchgeführt.

Die gemessenen GPS-Koordinaten werden mit Hilfe einer Spline-Funktion verbunden.

Da bei vielen Messfahrten der Fahrer allein unterwegs ist und während der Fahrt keine Marker eingegeben werden können, kann dies auch in der Nachbearbeitung erfolgen, indem aus dem Videobild Verkehrsbeschränkungen, Ortsnamen, Verkehrseinflüsse etc. ermittelt werden.

Die Auswertesoftware ermöglicht es, eine geographische Karte in die Zwischenablage zu kopieren und den Streckenverlauf zu hinterlegen. Zusätzlich wird automatisch eine Datei erzeugt, die direkt in Google-Earth dargestellt werden kann. Auf diese Weise können auch im Nachhinein noch sehr detaillierte Informationen gewonnen werden, die ein sehr umfassendes Bild der Messfahrten ergeben. In Google-Earth können auch einzelne oder alle gemessenen Strecken dargestellt werden, so dass eine geographische Datenbank der Messfahrten entsteht.

Um die gemessene Topographie möglichst genau zu erfassen, wird diese mit Hilfe des GPS-Signals, des Drucksignals und optional mit Hilfe weiterer Messgrößen bestimmt. Die Genauigkeit der Daten hängt von verschiedenen Bedingungen ab und wird ständig evaluiert, um die optimale Korrektur zu berechnen.

Screenshot der Darstellung der Messergebnisse in drei zeitsynchronen Fenstern
Durchgeführte Messfahrt (gelb-rot), die sofort in Google-Earth dargestellt werden kann

Veröffentlichungen

[10] Willmerding, G.: Jehlicka, E.: Verbrauchsuntersuchungen an Stadtbussen; Der Nahverkehr Heft 5 1986

[11] Willmerding, G.: A simulation system to study the working conditions of vehicles and to develop fuel efficient drivetrains, publication on the FISITA-congress 1992, Institution of mechanical engineers, London 1992

[12] Willmerding, G.: Ein Simulationsmodell für Kraftfahrzeuge im Verkehrsfluß, publication on ASIM-congress TU-Berlin 1993, Fortschritte in der Simulationstechnik, 8. Symposium 1993, Band 6, ISBN 3-528-06555-9

[13] Böhm, Jehlicka, Willmerding: research of a modern freight traffic-system by using computer simulation, publication on the FISITA-congress in Peking 1994

[14] Willmerding, G.; Trübswasser, F.; Häckh, J.: A simulation system to predict fuel consumption and emissions considering the traffic flow. 5. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnik 1995. Tagungsband.

[18] Willmerding, G.; Dietzel, B.; Körner, T.: Rechnergestützte Entwicklung von Schaltprogrammen für Automatikgetriebe, 3. Stuttgarter Symposium Kraftfahrwesen und Verbrennungsmotoren 1999, Universität Stuttgart, Seite 843 - 856, ISBN-Nr. 3-8169-1751-8

[19] Willmerding G.: Vorhersage der Lebensdauer dynamisch belasteter Bauteile durch Kombination von Lebensdauerberechnung mit Finite Element Methode, Vortrag Nr. 14 auf der Tagung Fahrwerk-Tech 99 Adaptive Fahrwerksysteme, 4-5. März, München, Tagungsunterlagen TÜV-Akademie München.

[22] Willmerding, G; Häckh, J; Berthold, A:Driving Cycle, Load and Fatigue Life Predictions based on measured Route Data , Vortrag auf der ATT-Tagung in Barcelona 2001, SAE-Paper 01ATT120

[23] Häckh, J.; Willmerding, G.; Kley, M.; Binz, H.; Körner, T.: Rechnerische Lebensdauerabschätzung von Getriebegehäusen unter Einbeziehung realer multiaxialer Belastungen, DVM-Tagung Fulda vom 5. bis 6.6.2002, VDI-Berichte N2. 1689, 2002 Seite 303 - 317

[24] Körner, T.; Depping, H.; Häckh, J.; Willmerding, G.; Klos, W.: Rechnerische Lebensdauerabschätzung unter Berücksichtigung realer Belastungskollektive für die Hauptwelle eines Nutzfahrzeuggetriebes, DVM-Tagung Fulda vom 5. bis 6.6. 2002, VDI-Berichte N2. 1689, 2002 Seite 275 - 285

[25] Körner, T.; Depping, H.; Häckh, J.; Willmerding, G.: Fatigue Life Prognosis for Transmissions based on critical Component Spectrum, World Automotive Congress FISITA 2002, Helsinki, Paper Nr. F02V091

Lieferbare Konfigurationen

Zwei Versionen sind erhältlich:

  • Standardkonfiguration: In der Standardkonfiguration wird winADAM mit einem GPS-Empfänger mit einer Abtastrate von 1 Sekunde ausgeliefert.
  • Erweiterte Version: Die erweiterte Version verwendet einen DGPS-Empfänger mit Korrekturdaten, die über Satellit gesendet werden. Position und Geschwindigkeit werden 10 mal pro Sekunde gemessen. Für den Betrieb ist eine Lizenzgebühr für die Nutzung der Satellitendaten erforderlich.

Preise

Einsatz des Steinbeis-Messfahrzeuges

Steinbeis verfügt über 1 Messfahrzeug (MB EQA 250), mit dem Messungen und Fahrversuche nach Kundenvorgaben durchgeführt werden können.
Die Kosten für eine eintägige Fahrt nach Kundenvorgabe inklusive Auswertung der Daten betragen:

MB EQA 250 2.500 € / Tag

 

Vermietung des Systems

Das System kann auch tageweise gemietet werden.
Tagesmiete (Minimum 2 Tage)  280,00 €
 

Kaufpreis des Systems

winADAM Standard-Konfiguration inklusive Hard- und Software ohne
CAN-Interface 9.900 €
Zusatzmodul für CAN-Datenerfassung 1.500 €
Advanced Version mit DGPS-Empfänger und CAN-Schnittstelle  19.900 €
Abweichungen und Erweiterungen sind nach Absprache mit dem Kunden möglich und werden entsprechend verrechnet. Ein Festpreisangebot wird vorab erstellt.