Theorie von Leistungsprüfständen

Prinzipien des gebremsten Fahrgestellprüfstands (ausgestattet mit Wirbelstrombremse und Wiegezellen)

  • Auf den Prüfständen von Bapro werden Leistung und Drehmoment an der Antriebswelle erfasst, wobei die Messung am vollständigen Fahrzeug unter normalen Betriebsbedingungen erfolgt.

    Bei der Prüfung an einem gebremsten (kontrollierten) Prüfstand ist die Messung der tatsächlichen Leistung des geprüften Fahrzeugs dank der Wirbelstrombremse wesentlich genauer und repräsentativer,  als das an den Prüfständen der früheren Generation, den sogenannten Inertial Prüfständen, der Fall war.

    Die dynamometrischen Prüfstände zeichnen sich vor allem durch die Möglichkeit aus, die „Rampenzeit“ einstellen zu können (im Allgemeinen nie weniger als 15 Sekunden) oder sie „punktweise“ für ein bestimmtes Drehzahl-/Zeit-Intervall durchführen zu können, sodass äußerst zuverlässige Ergebnisse erhalten werden und die Anpassung an jede Art von Motordrehmoment oder Leistung möglich ist.

    Im Allgemeinen muss bei diesen Messungen verschiedenen Dispersionen der übertragenen Energie Rechnung getragen werden, um die reale Leistung an der Antriebswelle feststellen zu können. Diese Dispersionen haben verschiedene Ursachen, man denke nur an alle Kontaktflächen des Motors (Lager und Lagerbuchsen), durch die das Drehen des Motors möglich wird, an das Schaltsystem (mit kontinuierlicher/automatischer Drehzahlregelung), an das Getriebeöl (wenn vorhanden) und an die Übertragung, ganz zu schweigen von den Dispersionen, zu denen es durch die Reifen kommt.

    Für den einwandfreien Betrieb (und die Gewährleistung genauer Messungen) des Wirbelstrom-Leistungsprüfstandes sind daher verschiedene Faktoren verantwortlich, die – wenn sie genau unter Kontrolle gehalten werden – zu folgenden Ergebnissen führen:

    • äußerst geringe Gesamt-Inertial Masse (wodurch die Leistung an der Antriebswelle mit großer Genauigkeit festgestellt werden kann)
    • keine Vibrationen (durch Vibrationen können dagegen das Erfassen und die Kommunikation zwischen Prüfstand und den Ausgangssignalen beeinflusst werden)
    • maximale Haftung Rad / Rolle (bei Rutschbewegungen, auch geringster Art, könnte die Leistung des Fahrzeugs nicht mehr korrekt erfasst werden)
    • keine unkontrollierten Widerstände (welche die Gesamt-Inertial Masse beeinflussen und die Daten verfälschen könnten)

    Die Beachtung dieser Anforderungen, die Entwicklung von Produkten und ihre Optimierung, der ausschließliche Einsatz von Bauteilen und Spezifikationen höchster Qualität und die Sorgfalt bis ins Detail sind seit jeher die Grundprinzipien von Bapro.

    Dank der jahrzehntelangen Zusammenarbeit mit bedeutenden Unternehmen aus der Automobilbranche wie Magneti Marelli, Ducati und Maserati und ihren Abteilungen Forschung und Entwicklung haben wir besondere Kompetenzen entwickeln können,

    sodass sich unsere Produkte heute durch ein hohes Maß an Qualität und Zuverlässigkeit auszeichnen und außerdem immer wieder aktualisiert werden, um den Anforderungen eines sich rasant entwickelnden Marktes nachkommen zu können.
Theorie von Leistungsprüfständen

Die Evolution der Leistungsprüfstände.

  • Die Evolution der Fahrzeugelektronik und der Bau erster Prüfstände mit gekoppelten Achsen gehen auf die 90er Jahre zurück.

    Mitte der 90er Jahre haben die Automobilhersteller dann begonnen, in ihre Fahrzeuge elektronische Systeme zur Antriebsschlupfregelung einzubauen, die im Laufe der Jahre immer ausgeklügelter wurden (TCR, ASR, ESP usw.).
    Bei diesen Systemen, die verschiedenen Zwecken dienen und in verschiedenen Modalitäten arbeiten, wird die vom Fahrzeug erbrachte Leistung zugunsten der Straßenlage und Stabilität des Fahrzeugs während der Fahrt reduziert. Doch eben aufgrund dieser Systeme wurde es damals dann so schwierig, ein Fahrzeug mit Allradantrieb auf Prüfständen mit nicht gekoppelten Achsen zu testen, da nämlich keine Funktion zur Deaktivierung der Traktionskontrolle vorgesehen war (mit dem Risiko falscher Testergebnisse, weil nicht die gesamte Motorleistung verfügbar war).

    Um dieses Problem zu lösen, wurden in den 90er Jahren Prüfstände mit gekoppelten Achsen gebaut, in der Überzeugung, dass damit ein Produkt geschaffen wurde, mit dem die Bedingungen der Fahrt auf der Straße einwandfrei simuliert werden konnten. Entsprechend diesem Prinzip HÄTTE man in der Lage sein MÜSSEN, jedes Fahrzeug schnell und fehlerfrei testen zu können, ohne sich weiter um das Eingreifen der Traktionskontrolle kümmern zu müssen.

    Doch die Produkte entsprachen nicht den Erwartungen, da sie sich als einfach in der Anwendung darstellten, was aber auf Kosten der Genauigkeit der Messungen und der Wiederholbarkeit der Tests ging.

    UNGENÜGENDE Genauigkeit bei Messungen an Prüfständen mit gekoppelten Achsen

    Jeder gekoppelte Prüfstand muss den zusätzlichen Trägheiten Rechnung tragen, die durch die Übertragungsorgane und entsprechende Reibung entstehen, wodurch die Fähigkeit einer genauen Messung auf jeden Fall beeinträchtigt wird. Allgemein gesprochen ist – abgesehen von den Problemen mit der perfekten Synchronisierung der Achsen – auch die Tatsache in Betracht zu ziehen, dass eine erhöhte Trägheit immer mit einer geringeren Genauigkeit der Messungen einhergehen wird. Und einer geringen Kontrolle der verschiedenen Reibungen (Übertragungsorgane) wird eine geringere Wiederholbarkeit der Tests entsprechen.

    Bei einer Vielzahl von auf dem Markt angebotenen technischen Lösungen können keine Testergebnisse mit Toleranzwerten von unter +/- 10% gewährleistet werden, wodurch die Prüfstände praktisch nutzlos sind (viele Anwender versuchen, sich mit Lösungen wie wiederholten Tests zu behelfen, was Zeit und Energie kostet, oder sie nehmen Berechnungen mit ‚gewichteten Durchschnittswerten‘ vor).

    Die Prüfstände mit einfach gekoppelten Achsen (ohne elektrische Traktionssysteme) versprechen, jedes Fahrzeug testen zu können. Dabei können sie jedoch nicht die erforderliche Präzision gewährleisten, denn sie sind nicht in der Lage, die Bedingungen auf der Straße zu simulieren, weil die Elektronik bei diesen Systemen unkontrolliert auf die Motorleistung einwirkt (was zu einer Verfälschung der Testergebnisse führt).

    EINFACHER GESAGT: Wenn die Elektronik des Fahrzeugs ‚fühlt‘, dass sich Vorder- und Hinterachse synchron drehen, sollte sie nicht eingreifen, eben weil die (theoretischen) Bedingungen während der Fahrt auf der Straße simuliert werden und keine Anomalie vorliegt, welche die Stabilität des Fahrzeugs beeinträchtigen könnte.

    TECHNISCHE UNMÖGLICHKEIT, EINE PERFEKTE SYNCHRONIE ZU SCHAFFEN: Die Erwartungen, die in das Produkt gesetzt wurden, müssen jedoch den unvermeidlichen technischen Schwierigkeiten bei seiner Anwendung standhalten. Aufgrund der ständig steigenden Sensibilität der elektronischen Kontrollsysteme können auch kleinste Abweichungen erfasst werden, wodurch die Motorleistung reduziert und der Test ungültig wird.

    Die Gewährleistung einer perfekten Synchronie bei gleichzeitiger Präzision der Messungen ist technisch unmöglich, soweit man nicht zu Technologien und Lösungen greift, die wesentlich komplexer und kostspieliger sind als bei den heute auf dem Markt angebotenen Geräten (so gibt es zum Beispiel von Elektromotoren angetriebene Prüfstände für den Bereich Zulassungen, die mit hohen Kosten in Anschaffung und Betrieb verbunden sind, angefangen bei der Installation und Wartung bis hin zu umfangreichen Anpassungen des Stromnetzes bei Mindestanforderungen von 60 kWh, während unsere Prüfstände mit 7 kWh auskommen).

    Ein einfacher Test mit einem Fahrzeug mit eingeschaltetem ESP-System kann die obigen Ausführungen verdeutlichen: Während des Tests werden Sie beobachten können, dass die Kontrollleuchte auf dem Armaturenbrett aufleuchtet, was zu einer Reduzierung der Motorleistung führt. Das Ergebnis ist ein ungültiger Test, der nicht die reale Motorleistung wiedergibt.

    Doch auch wenn die genannte Elektronik nicht eingreifen sollte, könnten bei dieser Art von Prüfstand keine ausreichende Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Tests gewährleistet werden.

    Im Rahmen jüngster Entwicklungen wurden neue Kontrollsensoren (wie zum Beispiel Gyroskope) im Fahrgastraum installiert, eine weitere technische Neuerung, die – wie auch die Neuerungen, die noch folgen werden und heute noch nicht vorhersehbar sind – die Wirksamkeit der Lösung mit dem ‚gekoppelten‘ Prüfstand immer weiter einschränken wird. Daher geht die Entwicklung jetzt in die Richtung elektronischer Lösungen, welche derartige Sensoren während der Tests auf dem Prüfstand ausschließen können (erste Schritte sind schon getan, was auch den immer strengeren Umweltschutzvorschriften zuzuschreiben ist).

    Weitere Entwicklungen im Bereich Elektronik (auch zur Steigerung der aktiven und passiven Sicherheit der Fahrzeuge) sehen schließlich ein engeres Zusammenwirken zwischen den verschiedenen Steuergeräten des Fahrzeugs vor. So entwickeln die Hersteller heute Protokolle, die einer erhöhten Kontrolle und einem besseren Zusammenwirken der verschiedenen Systeme dienen, wobei die gemeinsame Zielsetzung (zum Beispiel) darin besteht, die Reduzierung der vollen Motorleistung dann zu verfügen, wenn ein Signal von einem der ‚peripheren‘ Steuergeräte vorliegt.

    Der Body-Computer würde dies als Fehler auslegen und die Motorleistung dementsprechend reduzieren (wodurch das Testen von Fahrzeugen auf Prüfständen ohne geeignete Systeme zum Ausschalten der elektronischen Kontrollen noch schwieriger werden würde).

    Genau aus diesem Grund hat Bapro nie Lösungen mit ‚mechanisch gekoppelten Achsen‘ angeboten und wird dies auch nicht tun, soweit es sich nicht um spezifische Anfragen handelt.

    Bapro hat eine ELEKTRONISCHE SYNCHRONISIERUNG DER ACHSEN entwickelt und patentieren lassen, bei der unter Einsatz einer Hochfrequenzkontrolle die typische Genauigkeit unserer dynamometrischen Leistungsprüfstände gewährleistet werden kann.

    Die Philosophie von Bapro ist es, Prüfstände anbieten zu können, die sich durch ihre Genauigkeit, die Wiederholbarkeit der Tests und ihre Zuverlässigkeit auszeichnen – Eigenschaften, die eine derartige technische Lösung nicht bieten kann.

    Daher hat Bapro sich für die Entwicklung und Implementierung von Softwaresystemen mit der Bezeichnung DYNO MODE entschieden, die in der Lage sind, derartige Kontrollsensoren auszuschalten, sodass genaue und zuverlässige Leistungstests an der Antriebswelle vorgenommen werden können, ganz abgesehen einmal von den heutigen und zukünftigen Entwicklungen der Fahrzeugelektronik.

Theorie von Leistungsprüfständen

PRÜFSTÄNDE MIT MECHANISCH GEKOPPELTEN ACHSEN

kritische Analyse der VOR- UND NACHTEILE der verschiedenen technischen Lösungen:

  • Hydraulische Kopplung der Achsen:Vorteile: Geringe Inertiallast, mittlere bis untere Kostenklasse

Nachteile: Hohe Kosten für planmäßige und außerplanmäßige Wartung; keine Eigenmontage möglich; Verzögerungen der Synchronie zwischen den Achsen aufgrund technischer Einschränkungen bei der hydraulischen Übertragung, wodurch die Durchführung von Tests an Fahrzeugen mit besonders sensiblen elektronischen Kontrollen (das Eingreifen der Elektronik ist äußerst wahrscheinlich) wie auch die Wiederholbarkeit der Tests unmöglich werden.

Die Sensibilität und Eichung des Prüfstandes können durch unterschiedlichen Betriebsbedingungen und die Viskosität des Öls im Hydrauliksystem verfälscht werden. Das gilt besonders für die Phase des ‚coast down‘ (Berechnung der Leistungsverluste), sodass es zu Messungen mit Fehlern von über 20% kommt (Test der Wiederholbarkeit der Prüfung).

Keine Eigenmontage möglich, die Anlage ist zu komplex.

  • Mechanische Kopplung mit Kardangelenk:Vorteile: Gute Synchronisierung, mittlere Kostenklasse.

Nachteile: Hohe Kosten, keine Eigenmontage möglich, Eingreifen der elektronischen Systeme aufgrund der hohen Inertiallast sehr wahrscheinlich, Unmöglichkeit einer genauen Bestimmung der Leistungsverluste durch Reibung der Übertragungsorgane, wodurch es zu Messfehlern von über +/- 15% kommt und keine Wiederholbarkeit des Tests gegeben ist.

Besonders ungeeignet für Fahrzeuge mit geringer Leistung, bei denen die hohe Inertiallast die oben aufgeführten Probleme noch weiter verstärkt.

Keine Eigenmontage möglich, die Anlage ist zu komplex. Hoher Platzbedarf aufgrund des Übertragungssystems.

  • Mechanische Kopplung mit Riemen:Vorteile: Akzeptable Synchronisierung, geringe Gesamt-Inertiallast und mittlere/untere Kostenklasse.

Nachteile: Unmöglichkeit, die durch die Reibung der Übertragungsorgane und bei der Hysterese des Riemens entstehenden Leistungsverluste (vor allem in der Phase des ‚coast down‘) festzustellen, wodurch es zu Messfehlern von +/- 15% kommt.  Keine Wiederholbarkeit der Tests.

Sehr wartungsaufwändig (Maschinenstillstände), da die Riemenspannungen wiederhergestellt bzw. die Riemen durch teure Ersatzriemen ausgewechselt werden müssen, damit die Leistungsfähigkeit der Anlage erhalten bleibt und ein Durchrutschen der Riemen auf der Riemenscheibe verhindert wird. (Ein derartiges Durchrutschen ist bei den meisten handelsüblichen Prüfständen festzustellen.) Häufiges Eingreifen der elektronischen Traktionskontrollen, wodurch die Wiederholbarkeit der Tests unmöglich wird.

Keine Eigenmontage möglich, die Anlage ist zu komplex.

  • Synchronisierter Prüfstand mit ElektromotorenVorteile: Akzeptable, aber immer noch ungenügende Synchronisierung; es können fast alle Fahrzeuge bis maximal 250 PS getestet werden.

Nachteile: Hoher Anschaffungspreis und hohe Betriebskosten (Anpassung des Stromnetzes auf mindestens 60 kWh); außerdem ist die Synchronisierung zum Testen von Fahrzeugen mit über 250 PS aufgrund der begrenzten Leistungen der Elektromotoren und einer Höchstbeschleunigung von nicht mehr als 2 m/s2 nicht ausreichend.

Keine Eigenmontage möglich, die Anlage ist zu komplex. Hohe Energiekosten und hohe Kosten zum Anpassen der Anlagen (mindestens 60 kWh).

Qualität

Gründe, um sich für einen Bapro zu entscheiden

Bapro sieht seine besondere Aufgabe darin, Prüfstände herzustellen und zu verkaufen, die Präzision und Wiederholbarkeit der Leistungen gewährleisten. Wir zeichnen für alle Aspekte unserer Produkte verantwortlich, vom Entwurf bis hin zur Produktion: Vom Herstellungsverfahren bis zur Abnahme entspricht jedes einzelne Bauteil den Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit und Genauigkeit, die unsere Produkte seit jeher auszeichnen. Prinzipien, die uns erlaubt haben, zu offiziellen Lieferanten bedeutender Forschungs- und Entwicklungsabteilungen bei Unternehmen wie Magneti Marelli, Ducati, der Audi-Gruppe und vielen anderen mehr zu werden.

Alle von uns hergestellten Leistungsprüfstände sind vom italienischen Verkehrsministerium für die Zulassung von Fahrzeugen genehmigt, was eine wichtige Anerkennung der Konstruktionsgenauigkeit und Besonderheit unserer Technologie bedeutet, die ein Höchstmaß an Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der Ergebnisse gewährleisten kann.

Das eben sind die Grundlagen, dank derer wir dem Markt ein optimales Verhältnis von Qualität und Preis und unseren Kunden einen ausgezeichneten Service bieten können, ohne bei unseren Produkten irgendwelche Abstriche in Sachen Qualität, Präzision und Zuverlässigkeit machen zu müssen.

Aufgrund dieser Prinzipien unterscheidet Bapro sich von den Herstellern ‚preisgünstigerer‘ Produkte. Im Angebot von Bapro haben Leistungsprüfstände, die keine ausreichende Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Ergebnisse gewährleisten können (darunter die üblichen Prüfstände mit mechanisch gekoppelten Achsen).

 

Welcher Prüfstand eignet sich am besten?

Wir empfehlen, zuerst einmal die maximalen Leistungen zu bestimmen, mit denen wir es zu tun haben werden.

Gewöhnlich empfehlen wir unsere Standard-Linie (S) für Anwendungen mit ‚mittleren‘ Leistungen und die Linie HP für alle Anwendungen mit sehr hohen Drehmomenten und Leistungen.

So sind wir zum Beispiel seit über einem Jahrzehnt offizielle Lieferanten von Ducati: Unsere Lösung mit zwei Rollen (der einzige auf dem Markt erhältliche Prüfstand seiner Art – Modell BPM-2RHP) ist als einzige in der Lage, die enormen Leistungen der Motorräder aus Borgo Panigale korrekt zu erfassen.

Wenn Ihre Wahl dagegen auf Prüfstände für Fahrzeuge mit Allradantrieb fällt, werden Sie die unzähligen Vorteile entdecken können, die unsere patentierte Lösung der elektronischen Synchronisierung und der BETRIEBSART DYNO MODE auszeichnen.

Zuverlässigkeit der Tests

Zuverlässigkeit der Tests, die Betriebsart DYNO MODE und die Deaktivierung der elektronischen Kontrollen

Das gleichzeitige Vorliegen von Faktoren normativer Art (darunter die Vorschrift zur Durchführung von Stichproben auf Prüfständen am Ende der Produktionslinien – Prüfnormen ECE), deren Implementierung aufgrund der jüngsten Ereignisse (‚Dieselgate‘) noch vordringlicher geworden ist, und der Notwendigkeit verbesserter Umweltschutzkontrollen hat zu einer entschiedenen Beschleunigung bei der Entwicklung und Einführung spezifischer Software-Funktionen geführt, die bei der Durchführung von Tests an Rollenprüfständen eingesetzt werden. Allgemein sind diese Softwares unter der Bezeichnung DYNO MODE bekannt.

Die Hauptzielsetzung dieser Funktionen besteht darin, alle Kontrollen elektronischer Art, die sich auf die Tests auswirken könnten, auszuschließen, womit die Leistung an der Antriebswelle mit Sicherheit und Genauigkeit bestimmt werden kann.

Die Tendenz der Hersteller, Prüfstände dieser Art einzusetzen, ist auch dadurch belegt, dass einige der größten Autohersteller an ihren Verkaufsstellen derartige Leistungsprüfstände der Öffentlichkeit als besondere Dienstleistung anbieten. Siehe dazu:

http://www.audicentresydney.com.au/au_partner/p_au_20120/en/offers/dynamometer.html

Viele europäische Hersteller haben zum Beispiel bei fast all ihren Modellen vorgesehen, dass eine solche Funktion mit wenigen Handgriffen, wenn nicht sogar automatisch, eingeschaltet werden kann (sodass die Betriebsbedingung ‚Rollen-Leistungsprüfstand‘ erkannt wird). Die Funktion wird von der Software des Fahrzeugs erkannt und auf dem Armaturenbrett oder im Infotainment des Fahrzeugs angezeigt.

Aufgrund der 2014 von den Herstellern rezipierten ECE-Normen (Test der Fahrzeuge in der Produktionslinie) sind heute fast 90% der Fahrzeuge mit einer solchen Funktion (Dyno Mode) ausgerüstet. Es handelt sich dabei um eine allgemeine, auf dem Markt zu beobachtende Tendenz, die sich innerhalb kurzer Zeit auf alle in Umlauf befindlichen Fahrzeuge erstrecken wird (auch als Folge der neuen Vorschriften zur Fahrzeugsicherheit, die ein umfassenderes Zusammenwirken zwischen den verschiedenen Kontrollgeräten vorsieht).

Allein schon durch diesen Aspekt ist der geringe Nutzen eines gekoppelten Prüfstandes belegt, der – mit all seinen Problematiken und technischen Einschränkungen – nicht in der Lage ist, wirklich nützliche Daten für eine Analyse oder Entwicklung der Leistungen zu liefern.

Der Anwender erwartet ein Produkt, mit dem alle Fahrzeuge getestet werden können (was die Werbung auch häufig verspricht), doch in Wirklichkeit tragen diese Prüfstände nicht der enorm hohen Sensibilität der elektronischen Traktionskontrollsysteme Rechnung, die auch bei kleinsten Störungen der Synchronie zwischen Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs eingreifen.

Dazu kommen bei den Fahrzeugen der jüngsten Generation die Längs-/Beschleunigungssensoren (Gyroskope), die sicherlich nicht durch einen gekoppelten Prüfstand umgangen werden können (der Sensor reduziert die Leistung, wenn er feststellt, dass der Fahrgastraum sich nicht bewegt!).

Dank der jahrzehntelangen Zusammenarbeit mit den bedeutendsten Forschungs- und Entwicklungsabteilungen des Sektors steht uns eine umfassende Datenbank mit Informationen zu den verschiedenen Aktivierungsmodalitäten zur Verfügung, auch mit Daten zu den neuesten auf den Markt gebrachten Fahrzeugen.

Vergleicht man unsere AWD-Leistungsprüfstände mit einem Prüfstand mit gekoppelten Achsen zeichnet sich unser Produkt durch geringere Kosten, eine höhere Genauigkeit der Messungen sowie Zeit- und Geldersparnis bei Installation und Wartung aus.

Das Techniker-Team von Bapro kann Ihnen die erforderliche Unterstützung zur Aktivierung der Betriebsart ‚Dyno Mode‘ bei den geprüften Fahrzeugen geben.

Qualität

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