Details Fahrdynamik

Fahrdynamikregelung für Elektrofahrzeuge

Schnitt durch einen Radnabenantrieb

In der Fahrzeugentwicklung geht der Trend dahin immer mehr mechanische und hydraulische Verbindungen zwischen Fahrer und Stellglied durch elektrische Verbindungen und elektrische Aktoren zu ersetzen, was früher oder später zu einer vollständigen X-By-Wire-Architektur führen wird. Fällt die Verbindung oder ein Aktor aus, ist es gesetzlich vorgeschrieben und für die Funktion wichtig, bei einer solchen Architektur Aktorredundanz zu besitzen. Üblicher Weise werden elektrische Aktoren dazu in ihrer Wirkungskette in Reihe oder an einer Wirkstelle parallel geschaltet. Der redundante Aktor wird erst dann genutzt, wenn der Hauptaktor ausfällt. Das Dissertationsvorhaben zeigt die Vorteile einer verteilten Redundanz auf. Im konkreten Beispiel der Fahrzeuganwendung bedeutet dies, die elektrische Aktorik auf verschiedene Reifen zu verteilen. Mit maximaler Aktuierung führt dies auf ein Fahrzeug mit Einzelradantrieb. In der Arbeit wird untersucht, welche Aktuierung notwendig ist um Fehlertoleranz gegenüber charakteristischen Fehlern, wie blockierenden oder stromlos laufenden Antrieben zu erreichen und welche Maßnahmen zur Fehlerbehandlung getroffen werden können. Außerdem wird gezeigt, wie die Redundanz im fehlerfreien Fall sinnvoll eingesetzt werden kann. Dazu wird eine integrierte Fahrdynamikregelung entworfen, die auch die Dynamik der elektrischen Maschinen und deren Regelung in den Entwurf mit einbezieht. Durch die verteilte Aktuierung erhält die Systemdynamik die Eigenschaft der Flachheit, was einen besonders eleganten Reglerentwurf ermöglicht. Dadurch entstehen für das Design der Fahrdynamik und die Fahrerassistenz viele neue Möglichkeiten. So können z.B. die Trajektorien der Horizontaldynamik unabhängig vorgegeben werden und in verschiedenen Führungsmodellen, abhängig von Fahrerwunsch und Fahrsituation, angepasst werden. Außerdem wird es möglich auf einfache Weise die Reifenkräfte und Modellunsicherheiten zu schätzen und diese Kenntnisse in den Entwurf einfließen zu lassen. Dadurch entsteht eine inhärente Integration der ABS, ASR und ESP – Funktionalität in den Entwurf.

Struktur der Regelung