Querdynamikregelung im Elektrofahrzeug

In modernen Kraftfahrzeugen werden Fahrdynamikregelsysteme eingesetzt, die durch selektive Bremsvorgänge an den einzelnen Rädern die Fahrdynamik verbessern. Im alltäglichen Verkehr werden die Lenkanforderungen des Fahrers durch eine lineare Fahrzeugbewegung quittiert. Die Quer- und Längsbeschleunigung überschreiten dabei selten den Wert von 3 m/s2. Aufgrund dessen ändern sich Schräglauf- und Schwimmwinkel lediglich im Bereich von -2° bis +2° und der Schlupfbetrag wird selten größer als 2 %. Werden diese Werte jedoch überschritten, kann die Nichtlinearität der Reifenkräfte zu einem unbeherrschbaren Fahrverhalten führen. ASR und ESP sind Systeme, die bei extremen Brems-, Antriebs- und Lenksituationen das Fahrzeug beherrschbar machen. Diese zur Erzeugung eines Giermoments (Mz) verwendeten Verfahren, bauen jedoch auf dem Prinzip des Bremseingriffs auf. Der Nachteil dieser Systeme ist die Reduktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und eine negativen Beeinflussung des dynamischen Fahrverhaltens. Torque-Vectoring-Regelsysteme (TVR) gehören ebenso wie ASR und ESP zur Gruppe der Fahrdynamikregelsysteme wie ASR und ESP eingeordnet. Im Gegensatz zum ESP greift TVR jedoch nicht nur bremsend in die Fahrdynamik ein, sondern kann durch das Stellen von Antriebsmomenten bei dynamischem Fahren die Fahrstabilität zusätzlich erhöhen. Durch die unterschiedliche Drehmomentenverteilung entlang einer Fahrzeugachse entsteht ein Giermoment, das zur Stabilisierung des Fahrzeugs sowie zur Steigerung der Agilität und Sicherheit in fahrdynamischen Grenzsituationen eingesetzt werden kann. Ein Eingriff des konventionellen ESP wird somit hinausgezögert. Als Eingangsgrößen des Systems dienen der Lenkwinkeleinschlag und die gewünschte Beschleunigung des Fahrzeuges. Mit Hilfe eines Fahrzeugmodells werden der Sollwert für die Geschwindigkeit, den Schräglaufwinkel und die Gierrate ermittelt. Eine Reglerstruktur stellt dem eigentlichen TVR-Algorithmus, der die Antriebsmomente der kraftübertragenden Räder ermittelt, die Sollwerte für die Kraft-Längskomponenten sowie das Giermoment zur Verfügung. Der TVR-Algorithmus ermittelt aus den genannten Sollwerten die Soll-Antriebsmomente der kraftübertragenden Räder.

In diesem Forschungsvorhaben wird auf die grundlegenden Aspekte zur Modellierung der Fahrdynamik eines Fahrzeuges eingegangen und verschiedene Reglerstrategien zur Querdynamikregelung evaluiert.

Ansprechpartner

Benedict Jäger M.Eng.

Tel.: +49 (0)721 925 1424
E-Mail: Benedict.Jaegerspam prevention@hs-karlsruhe.de

 

Prof. Dr. rer. nat. Peter Neugebauer

Tel.: +49 (0)721 925 1421
E-Mail: Peter.Neugebauerspam prevention@hs-karlsruhe.de