Untersuchung des Einflusses von unterschiedlichen Fahrbahnzuständen auf die Fahrbarkeitsfunktionen elektrifizierter Fahrzeugantriebssysteme mittels eines Hardware-in-the-Loop-Prüfstands

Abstract

ZusammenfassungDer Antriebsstrang von Elektrofahrzeugen unterscheidet sich deutlich von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Aktuelle Konzepte im Bereich der elektrischen Fahrzeugantriebsstränge weisen aufgrund der einfachen Triebstrangmechanik meist eine geringe Reibung und damit wenig Dämpfung auf. Typischerweise gibt es keine Kupplung, um die träge Masse der elektrischen Antriebsmaschine vom restlichen Fahrzeugantriebsstrang zu trennen. Äußere (Fahrbahnunebenheiten, Schlaglöcher, etc.) und innere Anregungen (Drehmomentänderungen der elektrischen Maschine, Bremseingriffe) führen zu Dreh- bzw. Ruckelschwingungen und teilweise hohen Bauteilbelastungen. Diese können durch geeignete Fahrbarkeitsfunktionen reduziert werden. Ein gängiger, aus konventionellen Antriebssträngen bekannter Ansatz besteht in der Begrenzung der Steigung und weiteren Modifikationen des Solldrehmomentes bzw. des Fahrerwunschmoments, um den Drehmomentaufbau der Antriebsmaschine zu beeinflussen und die Anregung von Ruckelschwingungen zu reduzieren. Ein zweiter Ansatz ist die Verwendung eines Vorfilters. Das hier genutzte Vorfilter basiert auf der inversen Dynamik des Antriebsstrangs, um das Sollmoment der Antriebsmaschine zu beeinflussen, vernachlässigt jedoch die Einflüsse des Reifens, des Reifen-Fahrbahnkontakts und der Fahrzeuglängsdynamik. Dies hat den Vorteil, dass Beobachter und Schätzverfahren zur Bestimmung des Reifen-Fahrbahn-Kontaktes usw. nicht erforderlich sind. Jedoch muss die Wirksamkeit des Ansatzes bei unterschiedlichen Fahrbahnbeschaffenheiten sichergestellt sein. Ergänzt wird das Vorfilter durch eine aktive Anti-Ruckel-Regelung.In diesem Artikel wird der Einfluss von variierenden Fahrbahnzuständen auf die Wirksamkeit des hier angewandten Vorfilters realitätsnah untersucht. Diese Untersuchungen sind notwendig, um eine sicherere Aussage über die Funktionalität der entwickelten Steuerungsalgorithmen in realen Fahrzeugen bei unterschiedlichen Fahrbahnzuständen treffen zu können. Vergleichbare reale oder realitätsnahe Untersuchungen sind bisher nur begrenzt verfügbar. Für realitätsnahe Fahrzeugbedingungen werden Fahrmanöver auf einem Hardware-in-the-Loop-Prüfstand durchgeführt.