Speziell entwickelte Drehmomentaufnehmer für den realen Fahrbetrieb ermöglichen hochgenaue, dynamische Drehmomenterfassung am Powertrain des PKWs

Manner: Verbesserte Messmittel sind eine wesentliche Voraussetzung für die weitere Fahrzeugoptimierung und damit auch Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen.

Mittlerweile ist bekannt, dass Tests und Messungen am Prüfstand nur bedingt der Realität entsprechen. Für aussagekräftige Verbrauchs- beziehungsweise Emissionsbetrachtungen sind Messungen im realen Fahrbetrieb unerlässlich.

Für die Beurteilung und Erhebung von Optimierungspotenzialen ist die präzise Kenntnis des dynamischen Drehmomentverlaufs an verschieden Punkten des Antriebsstrangs von entscheidender Bedeutung. Zwischenzeitlich sind jedoch die großen Optimierungspotenziale ausgeschöpft. Um weitere Optimierungspotentiale im unteren %-Bereich zu erfassen, ist der Anspruch an die Genauigkeit der Messtechnik enorm gestiegen. Es müssen auch kleinste Verbesserungen/Differenzwerte reproduzierbar erfasst werden können. Um dies zu gewährleisten, muss die entsprechende Messtechnik um Faktor 10 besser werden.

Am Prüfstand hat man in der Regel konstante Umgebungstemperaturen und Platz für die Drehmomentmesstechnik. Auch die mechanische Entkopplung der Messglieder von parasitären Kräften ist ebenfalls kein Problem.

Im Gegensatz dazu ist im Fahrzeug weder Platz, noch sind konstante Umgebungsbedingungen vorhanden. Die reale Umgebungstemperatur kann zwischen -40 und +160°C je nach Ort im Antriebsstrang und Fahrzeugzustand variieren.  Auch die mechanische Entkopplung hinsichtlich parasitärer Kräfte ist aufgrund der Platzverhältnisse nicht möglich.

Die größten Fehler sind jedoch den großen Temperaturschwankungen geschuldet. Eine Temperaturspanne von 200°C (-40...+160°C) im realen Fahrzeugbetrieb stellt eine echte Herausforderung an die Messtechnik dar. Hierbei ist nicht nur der Nullpunktdrift ein Problem, sondern insbesondere auch die Änderung der Materialsteifigkeit über die Temperatur (E-Modul). Die Messwertabweichung resultierend aus diesem Effekt ist ohne Kompensationsmaßnahme ca. 2,5 % pro 100°C Temperaturänderung – somit sind 5 % Messwertabweichung bei fehlender Kompensation realistisch. Leider sind diese Abweichungen zudem nicht zwangsläufig linear und können somit nicht errechnet werden.

Um weitere Optimierungspotenziale zu erschließen, kommt man nicht umhin, diese Abweichungen zu korrigieren.

Um den heutigen Anforderungen der Fahrzeugingenieure und der messtechnischen Realität der Prüfumgebung gerecht zu werden, hat die Firma MANNER einen Echtzeit-Signalprozesser entwickelt, der aus dem erfassten Drehmomentwert, der Aufnehmertemperatur und den entsprechenden Kalibrierkurven, den realen Drehmomentwert errechnet. Dazu werden bei verschiedenen Umgebungstemperaturen Kalibrierungen durchgeführt. Ein entsprechend klimatisierter und hoch präziser Drehmomentkalibrierstand liefert die Referenzdaten für Nullpunkt und Messwert.

Über maximal 8 Temperaturpunkte kann die Temperaturcharakteristik des Aufnehmers mit hoher Genauigkeit feinfühlig beschrieben werden. Das daraus abgeleitete Polynom erlaubt eine hochpräzise Korrektur.

Mit diesen Verfahren können Drehmomentaufnehmer realisiert werden, die über den gesamten Umgebungstemperaturbereich konstante Messwerte mit einer Messgenauigkeit von besser 0,05 % liefern.

Neben dieser Neuentwicklung ist das Minimieren von Übersprecheffekten von parasitären Kräften durch entsprechende Aufnehmergestaltung sowie eine hochwertige und aufwendige DMS-Beklebung von hoher Relevanz.

MANNER Sensortelemetrie verfügt seit vielen Jahren über dieses spezielle Know-How und bietet dadurch die entsprechende Betriebssicherheit.

Unsere hochgenaue Drehmomentmesstechnik wird auch erfolgreich in Getrieben eingesetzt, die ebenfalls erhöhte Betriebstemperaturen aufweisen.

MANNER Sensortelemetrie bietet Ihnen als Spezialist auf dem Gebiet der berührungslosen Messung mit Telemetrie Lösungen, die die Entwicklung und Erprobung effizienter Antriebsstränge unterstützen.