Realistisches Bremspedalgefühl im Fahrsimulator durch die Verbindung von HiL und DiL

Abstract – Deutsche Übersetzung

Die steigenden Anforderungen der modernen Fahrzeugentwicklung erfordern frühere und stärker integrierte Validierungsmethoden. Fahrsimulatoren sind für das Vorverlagern von Testaktivitäten unverzichtbar geworden, doch ein realistisches Bremspedal-Feedback stellte bislang eine Einschränkung dar. Während sich das Lenkgefühl durch Remote-Hardware-in-the-Loop (HiL)-Integration bereits überzeugend abbilden lässt, bringen Bremssysteme zusätzliche Komplexität mit sich – bedingt durch hydraulische Nichtlinearitäten, ABS-/ESC-Dynamik sowie den starken Einfluss des Bremspedalgefühls auf die Fahrerwahrnehmung.

Dieses Paper stellt das MXbrakeLink vor, eine latenzarme haptische Kopplung, die ein vollständiges Bremssystem auf einem MXbrakeHiL mit dem MXbrakePedal in einem Driver-in-the-Loop (DiL)-Fahrsimulator verbindet. Das System ermöglicht es Fahrern, ein authentisches Bremspedalverhalten zu erleben – einschließlich Kraft-Weg-Kennlinie, ABS-Pulsation und nichtlinearer hydraulischer Effekte –, während die physische Bremshardware stationär im Labor verbleibt.
Dies minimiert die zusätzliche Masse am Fahrsimulator, erhält die mechanische Einfachheit und gewährleistet eine hohe physikalische Genauigkeit (Fidelity). Ein alternativer Modus ermöglicht softwaregenerierte Bremspedalkräfte, wenn ein unabhängiger HiL- und DiL-Betrieb erforderlich ist.

Das Paper

• beschreibt die Architektur von MXbrakeHiL, MXbrakePedal und MXbrakeLink,
• bewertet deren Performance mit Schwerpunkt auf Bandbreite und Ende-zu-Ende-Latenz
• und zeigt, wie das System einen geschlossenen Workflow zwischen HiL und DiL unterstützt.
• Abschließend werden Modularität und Skalierbarkeit diskutiert, mit besonderem Augenmerk auf die Anwendbarkeit über hydraulische und Brake-by-Wire-Systeme, verschiedene Fahrsimulator-Klassen und Echtzeitumgebungen hinweg.

Deutsche Übersetzung des Abstracts, veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung der Autoren. Originalarbeit: Groß, R., Tworek, A., Riegert, B., Pfeffer, P. E. (2026). A HiL-Driven Brake Pedal Feedback Architecture for Driver-in-the-Loop Simulation. Vorgestellt auf der Driving Simulation Conference Europe XR 2026, Antibes, Frankreich. Die vollständige Publikation erscheint in den Proceedings der Driving Simulation Association; Link folgt nach Veröffentlichung.

Welche Fragen beantwortet das Paper?

Wie lässt sich reales Bremspedalgefühl in einem Driver-in-the-Loop-Fahrsimulator abbilden?

Durch die Echtzeitkopplung eines realen Bremssystems auf einem HiL-Prüfstand mit einem haptischen Bremspedal im Fahrsimulator. Dadurch können Kraft-Weg-Charakteristiken, hydraulische Nichtlinearitäten und dynamische Effekte wie ABS-Pulsationen direkt für den Fahrer erlebbar gemacht werden, ohne das vollständige Bremssystem in den Fahrsimulator zu integrieren.

Wie lassen sich objektive HiL-Tests und subjektive Fahrerbewertungen miteinander verbinden?

HiL und DiL werden als zusammenhängender Entwicklungsworkflow genutzt: Auf dem HiL können Bremssystemfunktionen, Regelungsstrategien und Kalibrierungen objektiv und reproduzierbar untersucht werden. Im DiL-Fahrsimulator lässt sich anschließend bewerten, wie sich dieses Systemverhalten für den Fahrer tatsächlich anfühlt. Erkenntnisse aus beiden Umgebungen können direkt miteinander verglichen und in die weitere Entwicklung zurückgeführt werden.

Welche Anforderungen muss die Kopplung von HiL und DiL für eine realistische Fahrerbewertung erfüllen?

Entscheidend sind eine präzise Übertragung von Pedalposition und Pedalkraft, eine ausreichende Bandbreite für schnelle dynamische Ereignisse sowie eine möglichst geringe Ende-zu-Ende-Latenz. Im untersuchten System liegt die Positionslatenz unter 1 ms und die Ende-zu-Ende-Latenz der Pedalkraft typischerweise unter 7 ms. Dadurch können auch schnelle Übergänge und feine Unterschiede im Bremspedalgefühl realitätsnah wiedergegeben werden.