Untersuchungen zur ergonomiegerechten Gestaltung der Mensch-Maschine- Schnittstellen von aktuellen Pkw-Bremsanlagen

Sendler, Jan

Die Rückgewinnung von kinetischer Fahrzeugenergie beim Bremsvorgang ist eine wichtige Maßnahme zur Effizienzerhöhung von Kraftfahrzeugen mit Elektromotor. Je nach maximal verfügbarem rekuperativen Bremsmoment und Bremssituation muss ein zusätzlicher Anteil an Reibbremsmoment erzeugt werden, um das Zielbremsmoment zu erreichen. Solche Pkw-Bremsanlagen stellen besondere Anforderungen an die ergonomiegerechte Ausgestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstellen. Zunächst werden Möglichkeiten zur Erfassung der Abläufe bei der Bremsbetätigung aus humanphysiologischer Sicht beschrieben. Die Besonderheiten unterschiedlicher entkoppelter Bremsanlagen werden unter Nutzung einer speziell für solche Anwendungen entwickelten Pedalbetätigungsautomatik herausgearbeitet. Einen weiteren Schwerpunkt bilden gezielte Probandenuntersuchungen zu Fühlbarkeits- und Akzeptanzschwellen des Fahrers bei der Bremsbetätigung. Abschließend werden Empfehlungen für die Auslegung von Bremsanlagen mit Schwerpunkt auf den Pedalcharakteristiksimulatoren und Bremsmomenterzeugungssystemen von entkoppelten Bremsanlagen abgeleitet.

The recovery of the kinetic energy of the car during braking is an important measure to increase the efficiency of electric and hybrid electric vehicles. Till today, no car in series production is known that brakes exclusively via recuperative brake torque and therefore disclaims of a conventional friction brake at all. Depending on the maximum available recuperative brake torque and the braking situation an additional frictional braking moment has to be generated to reach the total brake torque demand. Such braking systems have special requirements for the design of the human-machine interface. This thesis is a contribution to ergonomics-oriented design of human-machine-interfaces of current passenger car braking systems. In particular this includes recuperative braking systems and decoupled braking systems. Basic methodologies are developed and applied, considering physiological and psychological factors beside the technical aspects. First, methods to capture the processes during the brake actuation are described from the human physiological point of view. It examines the influences of cockpit designs, braking maneuvers, driver and brake pedal characteristics on the actuation processes. The special characteristics of different decoupled braking systems are evaluated using a purpose-built pedal actuation robot. In particular, potentially perturbations which may occur during regenerative braking (e. g. disturbances in the deceleration behavior) and the pedal characteristic simulation (unsuitable and/or synthetic pedal and braking characteristics) are in the focus of attention. Another focus deals with customer clinics regarding tactility and acceptance thresholds of the driver during the brake actuation. Basic examinations will be presented that indicate, which characteristics of the brake feel of decoupled brake systems can be recognized or even be disturbing for the driver. Finally, recommendations for the design of pedal characteristic simulators and decoupled brake systems will be given.

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Sendler, Jan: Untersuchungen zur ergonomiegerechten Gestaltung der Mensch-Maschine- Schnittstellen von aktuellen Pkw-Bremsanlagen. Ilmenau 2012. Universitätsverlag Ilmenau.

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