Elektromechanische Lenksysteme bieten im Vergleich zu Zahnstangenhydrolenkungen ein erhebliches Energieeinsparpotenzial. Gleichzeitig leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Erfüllung der gestiegenen Anforderungen an Fahrzeugsicherheit, Fahrkomfort und Fahrerassistenz. Im Gegensatz zur geringen durchschnittlichen Leistungsaufnahme aus dem Fahrzeugbordnetz stellt jedoch die Abdeckung der Spitzenleistung eine große Herausforderung für die Produktentwicklung dar. Eine Abhilfe hierbei ist die Steigerung der Energieeffizienz, die sowohl auf System- als auch auf Komponentenebene durchgeführt werden kann. Die Verlustleistung des mechatronischen Gesamtsystems Elektrolenkung setzt sich aus Leistungsverlusten der sowohl elektrischen als auch mechanischen Komponenten zusammen. Infolge systeminterner Wechselwirkungen werden dabei gegenseitige Beeinflussungen der jeweiligen Verlustmechanismen hervorgerufen. Diese müssen im Rahmen der ganzheitlichen Systemoptimierung durch geeignete Komponentenmodelle zwingend berücksichtigt werden. Um die daraus resultierende Komplexität sicher zu beherrschen, ist eine methodische Vorgehensweise zur Wirkungsgradoptimierung des Gesamtsystems unabdingbar. Wesentliches Merkmal des in diesem Beitrag vorgestellten, neuartigen Ansatzes ist die Anwendung der Mehrkriterienoptimierung auf die EPS-Systemauslegung. Mittels Zielfunktionen, die auf detaillierten Komponentenuntersuchungen basieren, wird eine differenzierte Beschreibung des Systemverhaltens der Elektrolenkung ermöglicht. Zusätzlich werden auch Einflüsse der Steuer- und Regelungstechnik mit in Betracht gezogen. Unter Berücksichtigung der Freiheitsgrade des Systemdesigns kann so eine ganzheitliche Optimierung von Elektrolenkungen im Hinblick auf den Gesamtwirkungsgrad durchgeführt werden.

    Electric Power Steering (EPS) systems offer a great fuel saving potential compared to conventional rack and pinion hydraulic power steering gears. At the same time EPS contributes significantly to the increasing demands on vehicle safety and driving comfort. In contrast to the low average input power of EPS of less than 10 W, the maximum power consumption exceeds 1.000 W even in midsize vehicles. Therefore, approaches must be developed, that enable the vehicle's electrical system to cover the maximum current loading. The steering system manufacturer has the possibility to exert influence by increasing the system's overall efficiency. This can be achieved by optimization of the components and by improving the system design. Power losses of EPS systems are generated by the mechanical steering gear as well as the electric servo unit. To involve all interactions of the mechatronic steering system, suitable models with focus on power losses must be considered during the process of optimization. At the same time, attention must be paid to vehicle specific constraints as for example requirements concerning steering feel, acoustics and installation space. Particulate, these requirements are in contradiction to each other. Hence, EPS system design must be found as compromise during product development. To cope with the resulting complexity, a comprehensive methodology must be developed for holistic optimization of the efficiency of electric power steering systems. The newly developed approach as described by this paper applies multicriteria optimization to the EPS system design. Thereby, the parameters of the system design are represented by decision variables. To obtain feasible solutions, the constraints as for example the requirements concerning strength or installation space, are formulated by mathematical inequalities. A characterization of the steering system's properties is provided by objective functions based on detailed analyses of the steering system's structure and its components. With the application of multicriteria optimization to the EPS system design it can be shown, that it is possible to improve the steering system's overall efficiency by more than 30%. This allows the development of steering systems that combine rack forces of high-end car models with an EPS current loading comparable to present medium-sized vehicles.


    Zugriff

    Zugriff über TIB

    Verfügbarkeit in meiner Bibliothek prüfen

    Bestellung bei Subito €


    Exportieren, teilen und zitieren



    Titel :

    Ganzheitliche Wirkungsgradoptimierung von elektromechanischen Lenksystemen


    Weitere Titelangaben:

    Holistic optimization of the efficiency of electric power steering systems


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2009


    Format / Umfang :

    13 Seiten, 10 Bilder, 4 Quellen




    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




    Gezielte Wirkungsgradoptimierung des Ottomotorkennfelds

    Scharf,J. / Uhlmann,T. / Balazs,A. et al. | Kraftfahrwesen | 2016


    Pruefstandsbasierte Vorbedatung von Lenksystemen

    Nippold,C. / Kuecuekay,F. / Henze,R. et al. | Kraftfahrwesen | 2017


    Möglichkeiten zur Wirkungsgradoptimierung von Stufenlosgetrieben

    Sladek, Walter | TIBKAT | 2001

    Freier Zugriff


    SIGNALKREUZUNG IN REDUNDANTEN LENKSYSTEMEN

    WEBER STEFAN KERSTEN / HIRNING WALTER / UHL BERND | Europäisches Patentamt | 2016

    Freier Zugriff