DE102004029661B4 - Bremsanhänger zur Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Bremsanhänger zur Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges mittels einer in den Bremsanhänger integrierten, elektronisch gesteuerten Belastungseinheit aus einer Leistungselektronik im Zusammenhang mit einem Generator (5) und einem anschließenden Widerstand (7) dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator (5), vorzugsweise ein Drehstromsynchrongenerator, welcher ein bis zu der maximalen Nenndrehzahl wirkendes konstantes Drehmoment aufweist, ein Getriebe (4) vorgeschaltet ist, womit eine formschlüssige Kraftübertragung möglich ist und weiterhin an dem Generator (5) eine Leistungselektronik (6) mit anschließendem Widerstand (7) mit der Kühlung (8) nachgeschaltet ist, wobei der Generator (5) kraftschlüssig mit beiden Rädern (1) über ein Differential (2) verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Bremsanhänger zur Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges mittels einer in den Bremsanhänger integrierten, elektronisch gesteuerten Belastungseinheit. Dabei werden durch die integrierte Belastungseinrichtung Fahrwiderstände und Anhängerlasten simuliert. Es ist ein Bremsanhänger entwickelt worden, der variable, dauerhafte Bremslasten bei verschiedenen Geschwindigkeiten aufbringt. Diese Bremslasten entsprechen auftretenden Hangabtriebskräften bei simulierten Steigungen gemäß dem Gesamtgewicht des zu testenden Fahrzeuges. Dem Nutzungsbereich dieses Bremsanhängers sollen Fahrzeuge der PKW-Klasse einschließlich Vans, Geländefahrzeuge, Wohnwagen und Gespanne unterliegen.
• Aus dem Stand der Technik ist eine Europäische Patentschrift EP 0 362 346 bekannt, wobei dabei die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Inspektion von Fahrzeugen und im Besonderen aber nicht ausschließlich zur Inspektion von öffentlichen Verkehrsmitteln und Lastkraftwagen dienlich ist. Diese technische Lösung, wie aus der Patentschrift ersichtlich, ist nicht für die Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen einer Zugmaschine einsetzbar, da sie grundsätzlich nur zur Inspektion von Fahrzeugen dienlich ist.
• Bekannt ist weiterhin die Patentschrift DE 35 26 813 C1 „Vorrichtung zur Simulation von Belastungszuständen". Sinn der in diesem Schriftstück genannten Erfindung ist die Simulation von Seitenwindkräften. Im Gegensatz dazu werden bei unserem Anspruch Längskräfte (Hangabtriebskräfte) nachgebildet. Die Anlenkung der genannten Erfindung geschieht an der Seite des untersuchenden Fahrzeuges entsprechend so steif, dass keine seitliche Relativbewegung zwischen beiden stattfindet.
• Dabei wird bei der erfinderischen Lösung der Anmeldung (nachfolgend „unsere Erfindung" genannt) das gezogene Fahrzeug an der serienmäßigen Anhängerkupplung des Zugfahrzeuges angehängt.
• Die genannte Erfindung beschreibt ein mindestens zweiachsiges Fahrzeug. Unsere Erfindung bezieht sich auf ein einachsiges Fahrzeug.
• Nachteil der Lösung ist es, dass die Bremseinrichtung aus Batterien des Zugfahrzeuges gespeist wird und der Hänger zweiachsig aufgebaut ist.
• Eine weitere Patentschrift DE 27 55 184 C3 „Vorrichtung zur Simulation von wechselnden Belastungszuständen eines Kraftfahrzeuges bei Fahrten auf einer ebenen Versuchsstrecke" ist bekannt. Als Bremse kommt hier ein Hydraulikaggregat zum Einsatz. Die Kraftmesseinrichtung an der Deichsel ist längsverschiebbar in einem Kugellager gelagert und übt somit keine tragende Funktion aus. Das Bremsaggregat erzielt seine Wirkung durch hydr. Druckregelung, welche von einem Magnetband abgelesen wird, was wesentlich zum Nachteil der Lösung beiträgt.
• Die DE 101 57 976 A1 „Fahrzeuganhängersteuersystem" ist ebenfalls gegeben. Die Lösung prüft kritische Fahrzustände des Kombinationsfahrzeuges, wie z. B. ein Zugfahrzeug plus Anhängefahrzeug. Jeder Reluktanzmotor, wobei 2 vorhanden sind, ist mit einer Kraftübertragung mit jeweils einem Rad des Anhängefahrzeuges verbunden. Dabei wird bei der technischen Lösung auf eine Trommel- oder Scheibenbremse hingewiesen, welche elektrisch betätigt wird. Dies entspricht eindeutig einer Bremswirkung durch Reibung.
• Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass zwei Bremsensteuereinheiten auf die jeweiligen Räder des Anhängefahrzeuges wirken, worin der Nachteil der technischen Lösung besteht.
• Weiterhin ist bekannt die US-Patentschrift US 6,516,925 B1 „System and method for braking a towed conveyance". Diese Lösung beschreibt die Verkürzung des Bremsweges von Gespannen, die aus 2 Kraftfahrzeugen bestehen, und die Stabilität des Zuges, wobei das hintere Kraftfahrzeug vom vorderen Kraftfahrzeug gezogen wird. In weiten Teilen des genannten Schriftstückes wird sich auf Reibungsbremsen bezogen. Der gegebene Stand der Technik bezieht sich also auf mehrachsige Anhänger, worin der Nachteil der Erfindung dadurch gegeben ist, dass dieses Verfahren nicht auf einachsige Starrdeichselanhänger anwendbar ist.
• Des Weiteren ist eine Patentschrift SU 1 733 314 A1 „Tractor-and-Trailer Rig" bekannt, in der eine Zugfahrzeug-Trailer-Kombination beschrieben ist, wobei ein Generator im Zugfahrzeug vom Verbrennungsmotor des Fahrzeuges angetrieben wird und dessen elektrische Energie zum Antreiben der Anhängerräder mittels des im Anhänger befindlichen Elektromotors benutzt wird.
• Der Anhänger ist im Gegensatz zu unserer Erfindung zweiachsig und über eine stromführende Leitung mit dem Zugfahrzeug verbunden. Der Motor im Anhänger treibt über zwei Kupplungen die Räder des Anhängers (Hinterachse) an. Diese Kupplungen können auch als Bremsen dienen. Da die Wirkungsweise der Bremsen auf Reibung beruht. Der Nachteil dieser technischen Lösung ist dahingehend gegeben, dass die Bremsen auf Reibung funktional ausgerichtet sind.
• Des Weiteren gibt es verschiedene Anbieter, welche Prüfeinrichtungen in Form von Bremshängern oder allgemein gesagt von Anhängern zur Simulation von Fahrwiderständen ausführen. Dabei sind insbesondere die Volke Entwicklungsring GmbH, die Firma SuperFlow Corporation und die Firma Mustang Dynamometer Corporation bekannt. Die Firma Volke Entwicklungsring GmbH stellt einen Bremsanhänger her, der ca. 7000 N maximale Zugkraft erreicht. Des Weiteren ist die Firma SuperFlow Corporation bekannt, welche mit vier Hängervarianten eine maximale Zugkraft von 5.300 bis 89.000 N abdeckt. Eine dritte Firma unter dem Namen Mustang Dynamometer Corporation stellt ebenfalls Simulationsanhänger her. Dabei werden entsprechende Zugkraftleistungen von 3.400 bis 7.400 N verwirklicht.
• Der wesentliche Nachteil aller Hersteller von Prüfeinrichtungen, wie Bremsanhänger zur Simulation von Fahrzeugwiderständen, liegt in der Form der Ausführung der jeweiligen Belastungseinheit der Bremsanhänger. Alle Hersteller verbauen luftgekühlte Wirbelstrombremsen, wie sie aus üblichen Lastkraftwagen als elektromagnetische Retarder bekannt sind. Vorrangig werden Produkte des marktführenden Unternehmens „Telma" verwendet. Eine solche Wirbelstrombremse dreht maximal bis ca. 4.000 min^-1. Zwei nicht magnetisierbare Stahlrotoren werden mit der Antriebswelle verschraubt. Zwischen den Rotoren befindet sich der Stator, auf dem insgesamt 16 Spulen befestigt sind. Dieser Stator wird fest mit dem Rahmen des Anhängers verbunden. Fließt aus dem Bordnetz entnommener Strom durch die Spulen des Stators, werden sich über die Rotoren schließende Magnetfelder erzeugt. In den drehenden Rotoren entstehen induzierte Wirbelströme, die den Erregermagnetfeldern entgegen wirken. Das entstehende Bremsmoment ist von der Stärke des Erregermagnetfeldes abhängig, wie auch von der Drehzahl. Eine ausreichend groß dimensionierte Lichtmaschine und Wahl entsprechender Batterien sind für den fehlerfreien Betrieb unbedingt notwendig. Gerade darin ist der entsprechende Nachteil der an sich bekannten technischen Lösungen gegeben. Durch die Verwendung einer Wirbelstrombremse als Belastungseinheit ist ein weiterer Nachteil gegeben, da durch die Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges die Bremsleistung direkt in Wärme innerhalb der elektrischen Maschine umgesetzt wird. Dadurch treten innerhalb der Bremse erhöhte Temperaturen auf, die eine starke Anfälligkeit der Einrichtung gegenüber hohen Außentemperaturen und Spitzenlastversuchen nach sich ziehen.
• Ziel der Erfindung ist es, einen Bremsanhänger zur Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges mittels einer in den Bremsanhänger integrierten, elektronisch gesteuerten Belastungseinheit zu finden, welcher es ermöglicht, einen optimalen Einsatz des Bremsanhängers dahingehend zu gewährleisten, dass jegliche Fahrsituationen simuliert werden können.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bremsanhänger zur Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges mittels einer in den Bremsanhänger integrierten, elektronisch gesteuerten Belastungseinheit zu gewährleisten, welcher den Nachteil des bestehenden Standes der Technik unterwirft und bei dem über die Belastungseinheit die Verlustwärme einer funktionalen Trennung unterliegt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Bremsanhänger zur Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges realisiert ist, wobei in dem Bremsanhänger eine elektronisch gesteuerte Belastungseinheit, wie nachfolgend beschrieben, integriert ist. Dabei sieht die beschriebene technische Lösung ebenfalls eine Energieumwandlung zur Erzeugung der geforderten Bremskraft vor.
• Die bremsende Wirkung wird durch eine Umwandlung der mechanischen Energie zunächst in elektrische Energie durch einen Generator realisiert. Über einen entsprechend groß dimensionierten Widerstand findet eine Umwandlung in Wärmeenergie statt, wobei die Höhe durch eine zwischengeschaltete Leistungselektronik gesteuert wird. Die hinreichend dimensionierte Kühlung des Widerstandes durch eine elektrische Lüfteranlage oder einen Flüssigkeitskreislauf gewährleistet die notwendige Wärmeabgabe an die Umwelt. Im Gegensatz zur Wirbelstrombremse ist also Bremskraftverzögerung und Abgabe der Verlustwärme funktional getrennt mit dem Vorteil, dass beide Teilsysteme optimal an die Anforderungen angepasst werden können. Das so arbeitende System schließt eine Temperaturanfälligkeit im Außentemperaturbereich von 0 bis 45 °C aus. Die Leistungselektronik sowie die Drehstromsynchronmaschine werden wassergekühlt betrieben.
• Als Bremsgenerator arbeitet in diesem System eine speziell modifizierte Drehstromsynchronmaschine. Diese besitzt ein bis zu der max. Nenndrehzahl wirkendes, konstantes Drehmoment. Bei höheren Drehzahlen fällt es auf einer Hyperbel ab. Die Drehmomentkennlinie erweist sich als nahezu temperaturunabhängig. Diese Drehstromsynchronmaschine ermöglicht es erst, ein insbesondere für diesen Anwendungszweck ausgelegtes Getriebe mit formschlüssiger Kraftübertragung einzusetzen. Der Nutzer braucht nun eine laufende Testfahrt für einen Gangwechsel nicht mehr zu unterbrechen, da das System aus Generator und Getriebe mit nur einer Gangstufe für den gesamten Geschwindigkeitsbereich ausgelegt ist. Eine hohe Lebensdauer sowie ein geringer Wartungsaufwand, auch im Hinblick auf zu fahrende Spitzenlastversuche bei niedrigen Geschwindigkeiten, werden gewährleistet. Eine im Getriebe integrierte, formschlüssige, schaltbare Kupplung trennt den Antriebsstrang des Bremsanhängers. Neben der durch die Kupplung erfüllten Sicherheitsfunktionen (Not-Aus) werden die Drehstromsynchronmaschine und das Getriebe bei Transportfahrten im Straßenverkehr nicht mit Drehzahl und Drehmoment beaufschlagt. Das trägt zur Erhöhung der Lebensdauer und der maximal zu erzielenden Geschwindigkeit im Transportfall bei.
• Ein weiterer Vorteil der technischen Lösung erschließt sich in dem fahrbaren Geschwindigkeitsbereich bei Bremsbetrieb von 15 km/h bis 140 km/h. So kann der Bremsanhänger zum Beispiel problemlos zu Untersuchungen von Klopfverhalten, Applikationsversuchen und auch zu Untersuchungen bezüglich des Kühlungsverhaltens verschiedener Fahrzeuge eingesetzt werden.
• Im Weiteren lässt die maximal erreichbare Bremskraft bei Dauerlast von 6,5 kN ein größeres Anwendungsspektrum zu, als dies bei vergleichbaren, herkömmlichen Bremsanhängern der Fall ist. Die Bremskraft entspricht zum Beispiel einer zu simulierenden, maximalen Steigung von ca. 35 % bei einer Fahrzeugmasse von 2 t.
• Über eine kompakte Bedienbox erfolgt die Ansteuerung der Prüfeinrichtung aus dem Zugfahrzeug heraus. Der Anwender hat die Option, zwischen zunächst zwei Betriebsmodi zu wählen. Unter anderem ist es möglich, ein vorher rechentechnisch abgelegtes Streckenprofil in einem Versuch nachzufahren.
• Die für einen hohen Geschwindigkeitsbereich ausgelegte Prüfeinrichtung erhält die benötigte Fahr- bzw. Spurstabilität durch eine, den erheblichen Anforderungen gerecht werdende, modifizierte Viellenkerhinterachse, stammend aus einem Fahrzeug der Oberklasse.
• Die Bremsanlage des Anhängers umfasst zum einen eine Feststellbremse, die auch im ungewollten Entkopplungsfall durch eine Reißleine in Bremsstellung gebracht wird, zum anderen eine eigens für diesen Anwendungsfall entwickelte, leistungsfähige, hydraulische Auflaufbremsanlage mit integriertem Zugkraftsensor für den Testbetrieb. Sie wirkt auf die Bremsscheiben der Anhängerachse.
• Dieser Bremsanhänger ist bezüglich der technischen Lösung und der Kombination der einzelnen Elemente ein völlig neues System, welches den speziellen Forderungen erfahrener Automobilhersteller angepasst wurde. Es stellt in der vorliegenden Form ein Sicherheitsoptimum für Fahrer und Technik dar.
• Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, auf die im Übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
• 1 Blockschaltbild
  Energieflussschema Bremsanhänger
• 2 optische Darstellung Bremsanhänger
• 3 schematische Darstellung Bremsanhänger
• 4 idealisiertes Zugkraft-Kennfeld
• 5 Blockschaltbild Leistungselektronik
• 1 zeigt ein Energieflussschema des erfindungsgemäßen Bremsanhängers. Dabei zeigt sich folgender Energiefluss auf. In der Anhängerkupplung 11 ist eine Kraftmessdose 10 zur Ermittlung der Zugkraft integriert. Über den Rahmen bzw. über das Chassis 9 und den entsprechenden Rädern 1 wird die Bewegung auf ein Differential 2 gegeben. Über das Differential 2 und die Kupplung 3 wird mit einem Getriebe 4, welches formschlüssig ist, der Energiefluss auf den Generator 5 weiter geleitet. Aus dem Generator 5 wird in die Leistungselektronik 6, welche mit einer Soll- und Ist-Wert-Vorgabe 12 beauflagt wird, die elektrische Energie elektronisch gesteuert und in den elektrischen Widerstand 7 geleitet. Der elektrische Widerstand 7 wird durch eine Kühlung 8 beaufschlagt.
• Erfindungswesentlich ist aus dem Energieflussschema zu erkennen, dass über den Generator 5 mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird und durch die Leistungselektronik 6, welche noch in der 5 in Form eines Blockschaltbildes dargestellt ist, eine Abgabe an den elektrischen Widerstand 7 erfolgt. Wesentlich ist dabei, dass über die Kühlung 8 die entsprechende Wärmeenergie, welche über den elektrischen Widerstand 7 abfällt, an die Umgebungsluft abgegeben wird. Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass gerade die Erzeugung der elektrischen Energie im Generator 5 unabhängig von der entsprechenden Umgebungstemperatur stattfindet, da die vorhandene Wärmeenergie, welche über den elektrischen Widerstand 7 abfällt, separat über die Kühlung 8 ausgegliedert wird.
• Die 2 und 3 zeigen eine optische und schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bremsanhängers. Die realisierte, technische, erfindungsgemäße Lösung sieht eine Energieumwandlung zur Erzeugung der geforderten Bremskraft vor. Die bremsende Wirkung wird durch die Umwandlung der mechanischen Energie zunächst in elektrische Energie durch den Generator 5 realisiert. Dabei ist der Generator 5 eine speziell modifizierte Drehstromsynchronmaschine. Über einen entsprechend groß dimensionierten Lastwiderstand 7 findet eine Umwandlung in Wärmeenergie statt, wobei die Höhe durch eine zwischengeschaltete Leistungselektronik 6 gesteuert wird. Die hinreichend dimensionierte Kühlung 8 des Widerstandes 7 durch eine elektrische Lüfteranlage 8 oder einen Flüssigkeitskreislauf gewährleitstet die notwendige Wärmeabgabe an die Umwelt. Im Gegensatz zur Wirbelstrombremse ist also Bremskraftverzögerung und Abgabe der Verlustwärme funktional getrennt mit dem Vorteil, dass beide Teilsysteme optimal an die Anforderungen angepasst werden können. Das so arbeitende System schließt eine Temperaturanfälligkeit im Außentemperaturbereich von 0 bis 45 °C aus. Die Leistungselektronik 6 sowie die Drehstromsynchronmaschine und der Generator 5 werden wassergekühlt über den Luft-Wasser-Kühler 24 betrieben. Als Bremsgenerator 5 arbeitet in diesem System eine speziell modifizierte Drehstromsynchronmaschine. Diese besitzt ein bis zu der maximalen Nenndrehzahl wirkendes, konstantes Drehmoment. Bei höheren Drehzahlen fällt es auf einer Hyperbel ab. Die Drehmomentkennlinie erweist sich als nahezu temperaturunabhängig, was einen wesentlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik darstellt.
• Diese Drehstromsynchronmaschine bzw. der Generator 5 ermöglichen es erst, ein insbesondere für diesen Anwendungszweck ausgelegtes Getriebe 4 mit formschlüssiger Kraftübertragung einzusetzen. Der Nutzer braucht nun eine laufende Testfahrt für einen Gangwechsel nicht mehr zu unterbrechen, da das System aus Generator 5 und Getriebe 4 mit nur einer Gangstufe für den gesamten Geschwindigkeitsbereich ausgelegt ist. Eine hohe Lebensdauer sowie ein geringer Wartungsaufwand, auch im Hinblick auf zu fahrende Spitzenlastversuche bei niedrigen Geschwindigkeiten, werden gewährleistet. Eine im Getriebe 4 integrierte, formschlüssige, schaltbare Kupplung 3 trennt den Antriebsstrang des Bremsanhängers. Neben der durch die Kupplung 3 erfüllten Sicherheitsfunktionen (Not-Aus) werden die Drehstromsynchronmaschine bzw. der Generator 5 und das Getriebe 4 bei Transportfahrten im Straßenverkehr nicht mit Drehzahl und Drehmoment beaufschlagt. Das trägt zur Erhöhung der Lebensdauer und der maximal zu erzielenden Geschwindigkeit im Transportfall bei.
• Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil der Lösung erschließt sich in dem fahrbaren Geschwindigkeitsbereich bei Bremsbetrieb von 15 km/h bis 140 km/h. So kann der Bremsanhänger zum Beispiel problemlos zu Untersuchungen von Klopfverhalten, Applikationsversuchen und auch zu Untersuchungen bezüglich des Kühlungsverhaltens verschiedener Fahrzeuge eingesetzt werden. Weiterhin lässt die maximal erreichbare Bremskraft bei Dauerlast von 6,5 kN ein größeres Anwendungsspektrum zu, als dies bei vergleichbaren, herkömmlichen Bremsanhängern der Fall ist. Die Bremskraft entspricht zum Beispiel einer zu simulierenden, maximalen Steigung von ca. 35 % bei einer Fahrzeugmasse von 2 t. Über eine kompakte Bedienbox für die elektronische Steuereinheit 6 erfolgt die Ansteuerung der Prüfeinrichtung aus dem Zugfahrzeug heraus. Der Anwender hat die Option, zwischen zunächst zwei Betriebsmodi zu wählen. Unter anderem ist es möglich, ein vorher rechentechnisch abgelegtes Streckenprofil in einem Versuch nachzufahren.
• Nachfolgend ist nochmals erfindungswesentlich zu erwähnen, dass als Belastungseinheit hierbei ein Generator 5 als Drehstromsynchronmaschine im Zusammenhang mit einer Leistungselektronik 6, welche die Ansteuerung der Leistungswiderstände 7 und der entsprechenden elektrischen Lüfter 8 vornimmt, dient. Erfindungswesentlich ist dabei, dass hierbei eine Bremskraftverzögerung und Abgabe der Verlustwärme funktional getrennt ist, was als wesentlicher Vorteil zu sehen ist.
• Das gesamte Anhängerkonzept wird dann formschlüssig mit einer entsprechenden Lufteinlasshaube versehen, um auch den erodynamischen Anforderungen gerecht zu werden.
• Folgende technische Daten ergeben sich aus der erfinderischen Lösung:
• Ausführung:
• – einachsiger Anhänger mit starrer Deichsel
• – große Deichsellänge, um Strömungsbeeinflussung des Zugfahrzeuges zu vermeiden
• – hydraulische Auflaufbremse
• – max. Einsatzgeschwindigkeit: 140 km/h (ohne Last: 160 km/h) – max. Zugkraft: 6.500 N
• – Stützlast: 65 kg
• – witterungsbeständige Ausführung
• Chassis:
• – Gitterrohrrahmen 13 aus Kastenprofil (Stahlkonstruktion)
• – Messeinrichtung für Zugkraft in Deichsel integriert
• Aufbau:
• – Vollverkleidung 25 aus Aluminiumblech
• – Stauräume zur Aufnahme von Steuerungseinheiten und Ersatzteilen
• – im Heck installierter Flasher (Blitzleuchte) für Messfahrtensignalisierung
• Fahrwerk:
• – modifizierte Viellenkerhinterachse 21 aus Serienfahrzeug mit konventioneller Federung
• Bereifung:
• – 245/50 R18 100W
• Getriebe:
• – Zugmittelgetriebe 4 (pfeilverzahnter Zahnriemen)
• – elektromagnetisch schaltbare Zahnkupplung 3 (Hauptkupplung)
• – Gehäuse in Schweißkonstruktion ausgeführt
• – 2 integrierte Lichtmaschinen 23
• – eine Lichtmaschine 23 mit Zu-/Abschaltung über eingegliederte Polreibungskupplung 3
• Differential:
• – Seriendifferential 2 gemäß verwendeter Hinterachse 21
• Betriebsbremse:
• – hydraulische Auflaufbremse auf Scheiben wirkend
• Feststellbremse:
• – über Bowdenzüge auf Duo-Servo Trommelbremsen wirkend
• Belastungseinheit:
• – Drehstromsynchronmaschine (DSM) 5 mit entsprechend ausgelegten, Widerständen 7 (Widerstandswerte werden über Leistungselektronik 6 variabel gesteuert)
• – Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie der DSM sowie folgend in abgeführte Wärmeenergie des Belastungswiderstandes
• – max. Bremsleistung: 126,5 kW
• Stromversorgung:
• – 2 Generatoren 5 (24 V/140 A)
• – 2 handelsübliche Batterien 20 (12 V Reihenschaltung)
• Abmessungen:

  – Länge über alles:	5.000 mm
  – Deichsellänge:	3.200 mm
  – Breite:	1.900 mm
  – Höhe:	1.200 mm

• Betriebsgewicht:
• – 1.400 kg
• Modus: Konstante Zugkraft
• – in diesem Modus bremst der Anhänger das Zugfahrzeug mit der Kraft, die der zu simulierenden Hangabtriebskraft bei einer bestimmten Steigung und der vorliegenden Zugfahrzeugmasse entspricht
• – der Nutzer gibt die Zugkraftwerte an der Bedienbox vor
• – Gewährleistung von ruck- und stoßfreiem Anfahren der gewählten Werte
• Modus: Konstante Geschwindigkeit
• – der Anhänger hält das Fahrzeug in diesem Modus mit Hilfe der Belastungseinheit auf dem eingestellten Geschwindigkeitswert, unabhängig von der Gas-Pedal-Stellung des Zugfahrzeuges
• – Bedingung ist das Erreichen der eingestellten Geschwindigkeit mit Hilfe des Zugfahrzeuges
• – die Änderung des Sollwertes erfolgt ruck- und stoßfrei
• 4 zeigt ein idealisiertes Zugkraft-Kennfeld, wobei die Zugkraft in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit dargestellt wird.
• Beispielhaft wird angezeigt:
• + Zugkraftbedarf zweier Prüffahrzeuge mit zulässigem Gesamtgewicht über gesamten Geschwindigkeitsbereich (Zugkraftlinien)
• + Zugkraftbedarf zweier Wohnwagengespanne mit zulässigem Gesamtgewicht und zulässiger Anhängelast sowie eingerechnetem Zuwachs an Luftwiderstand des Wohnwagens (Zugkraftparabel)
• – Zugkraft entspricht der wirkenden Hangabtriebskraft gemäß dem Gewicht und der gewählten Steigung des Versuchsfahrzeuges
• – maximale Geschwindigkeit im Schnittpunkt von Zugkraftbedarfsfunktion des Prüffahrzeuges und Zugkrafthyperbel mit 126,5 kW Leistung
• 5 zeigt das Blockschaltbild der Leistungselektronik 6. Dabei ist ein Einfall eines Signals vom Generator 5 bis hin zu den Lastwiderständen 18 dargestellt. Die erzeugte gelieferte mechanische Energie aus dem Generator 5 über die Kupplung 3 und die Drehbewegung der Räder 1 des Bremsanhängers wird in elektrische Energie umgewandelt, dabei wird ein Wechselstromfeld erzeugt. Dieses wird in der 6-Puls-Brücke 26 in Gleichspannung konvertiert. Die nachfolgend geschalteten ZK-Elko 27 als Elektrolytkondensatoren dienen zur Glättung des Gleichspannungsfeldes. Nachfolgend ist eine IGBT-Matrix 28 vorhanden, die die Zu- und Abschaltung der einzelnen Widerstandskaskaden in dem Lastwiderstand 18 taktet. In dem Lastwiderstand 18 wird somit die elektrische Energie in Wärme umgewandelt und nachfolgend über die Kühlung 8 ausgetragen. Die komplette Steuerung des Bremsanhängers übernimmt ein DSP (digitaler Signalprozessor). Die in der IGBT-Matrix 28 enthaltenen IGBT-Schaltelemente werden mit PWM (Puls-Weiten-Modulierung) Signal Pulsfrequenz 1 kHz geschaltet, maximale Anstiegszeit 1 μs.
• Die weiteren technischen Daten sind wie folgt dargestellt:

  Generatorspannung:	max. 500 V bis ca. 140 km/h (dreiphasig)
  Generatorstrom:	max. 400 A (dreiphasig).

1

Räder

2

Differential

3

Kupplung

4

Getriebe

5

Generator

6

Leistungselektronik

7

elektrischer Widerstand

8

Kühlung

9

Chassis

10

Kraftmessdose

11

Anhängerkupplung

12

Soll-Ist-Wert

13

Gitterrohrrahmen

14

Stützrad

15

Leistungselektronik-Box

16

Gelenkwelle

17

Schütz

18

Lastwiderstand

19

elektrischer Lüfter

20

Batterie

21

Hinterachse

22

Platzhalter

23

Lichtmaschine

24

Luft-Wasser-Kühler

25

Lufteinlasshaube

26

6-Puls Brücke

27

ZK-Elko

28

IGBT-Matrix

Claims (7)

1. Bremsanhänger zur Simulation von Fahrwiderständen durch definiertes Bremsen eines Zugfahrzeuges mittels einer in den Bremsanhänger integrierten, elektronisch gesteuerten Belastungseinheit aus einer Leistungselektronik im Zusammenhang mit einem Generator (5) und einem anschließenden Widerstand (7) dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator (5), vorzugsweise ein Drehstromsynchrongenerator, welcher ein bis zu der maximalen Nenndrehzahl wirkendes konstantes Drehmoment aufweist, ein Getriebe (4) vorgeschaltet ist, womit eine formschlüssige Kraftübertragung möglich ist und weiterhin an dem Generator (5) eine Leistungselektronik (6) mit anschließendem Widerstand (7) mit der Kühlung (8) nachgeschaltet ist, wobei der Generator (5) kraftschlüssig mit beiden Rädern (1) über ein Differential (2) verbunden ist.
2. Bremsanhänger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Generator (5) ein Getriebe (4) mit einer Kupplung (3) und ein Differential (2) in Verbindung mit den Rädern (1) angeordnet sind.
3. Bremsanhänger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass an der Leistungselektronik (6) eine Soll-/Ist-Werteingabe (12) vorhanden ist.
4. Bremsanhänger nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass über das Differenzial (2) entsprechende Räder (1) verbunden mit einem Chassis (9) mit einer vorn angeordneten Anhängerkupplung (11) und einer integrierten Kraftmessdose (10) vorhanden sind.
5. Bremsanhänger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (5) eine Drehstromsynchronmaschine ist.
6. Bremsanhänger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass dem Generator (5) und der Leistungselektronik (6) eine Luft-Wasser-Kühlung (24) auferlegt ist.
7. Bremsanhänger nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leistungselektronik (6) zusammensetzt aus einer 6-Puls-Brücke (26), einer nachgeschalteten ZK-Elko (27) und einer nachgeschalteten IGBT-Matrix (28).