Der Einsatz elektrischer Antriebe im Kraftfahrzeug erlaubt neben der Geräuschminimierung und lokaler Emissionsfreiheit auch neue Freiheiten bei der Anordnung der Antriebskomponenten. Die dezentrale Erzeugung der Antriebsleistung durch radindividuelle Direktantriebe erhöht signifikant den Antriebsstrang-Wirkungsgrad durch den Wegfall von mechanischen Übertragungselementen wie Getriebe und Differential und eröffnet neue Gestaltungsmöglichkeiten der Fahrgastzelle bis hin zu völlig neuen Fahrzeugkonzepten. Heute verfügbare elektrische Antriebe erlauben durch den Einsatz moderner Leistungselektronik eine Regelung des Motormoments bzw. der Motordrehzahl mit hoher Genauigkeit und Dynamik. Besonders interessant ist die Anwendung zur Regelung der Fahrzeuglängsdynamik. Es wird ein neuer Ansatz zur schlupfbasierten Regelung der Fahrzeuglängsdynamik mit Hilfe elektrischer Direktantriebe beschrieben. Dazu werden die Regelstrecke, ein Beobachter zur Schätzung des Fahrzeugzustands und der modellgestützte Entwurf des Reglers erläutert. Fahrmanövern zeigten, dass der eingesetzte Radschlupfregler für den linearen Bereich sehr gut auf Sollwertänderungen reagiert. Bei dem Entwurf des Reglers ist darauf zu achten, dass ein deutliches Überschwingen der Regelgröße vermieden wird. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass keine Schlupfsollwerte gewählt werden, die zu einem instabilen Fahrzustand führen würden. Eine Begrenzung des Sollwertes durch eine Detektion des maximal möglichen Schlupfes während des Fahrbetriebes oder die Einführung einer übergeordneten Regelungsebene könnte hierbei Abhilfe schaffen. Entscheidenden Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Reglers hat der zugrundeliegende Beobachter. Die Erfassung des Antriebsmomentes und der Drehzahl jedes Rades mit hoher Genauigkeit auf Grund des Einsatzes moderner elektrischer Direktantriebe führt zu einem Anstieg der Genauigkeit des Beobachters. Im Hinblick auf eine praktische Realisierung ist zudem eine Implementierung des Beobachters in einem realen Fahrzeug mit elektrischen Direktantrieben geplant. Dazu wurde bereits ein prototypisches vierradgetriebenes Elektrofahrzeug mit Radnabenmotoren und der benötigten Sensorik ausgestattet. Nach der Validierung des Beobachters können somit weitere Ansätze zur Verbesserung der Beobachterstruktur und die Regelung des Radschlupfes getestet werden.
Neuartige Methode zur Regelung der Fahrzeuglängsdynamik für Elektrofahrzeuge mit radindividuellen Direktantrieben
2013
6 Seiten, 11 Bilder, 7 Quellen
Conference paper
German