Modellbildung eines Elektrofahrzeuges mit variablem Antriebslayout zur Simulation der Querdynamik

Abstract

Um Kosten zu sparen und die Entwicklungszeiten zu verkürzen, wird in der Automobilindustrie zur Entwicklung von Fahrzeugen sowie Fahrzeugsystemen immer häufiger auf den Einsatz von Simulation gesetzt. Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich daher mit der Erstellung eines Gesamtfahrzeugmodells zur Querdynamik-Simulation. Dafür wird ein Zweispurmodell mit nichtlinearer Fahrwerkskinematik implementiert und mit Parametern eines sportlichen Fahrzeuges mit Heckantrieb versehen. Des Weiteren wird jedes Rad mit einem eigenen elektrischen Antriebsstrang ausgestattet, die bei Bedarf jedoch deaktiviert werden können. Die Plausibilität der Simulationsergebnisse kann mit Hilfe von Referenzdaten aus der Literatur für verschiedene, genormte Fahrmanöver bestätigt werden. Der zweite Abschnitt ist dem Thema Torque-Vectoring gewidmet. Zuerst wird ein einfacher Fahrdynamik-Regler erstellt, mit dem anschließend Simulationen durchgeführt werden. Einerseits wird der Unterschied zum ungeregelten Basisfahrzeug aufgezeigt und andererseits die Potentiale der verschiedenen Antriebslayouts, welche Torque-Vectoring ermöglichen, analysiert. Es zeigt sich, dass für das vorhandene Fahrzeugmodell mit dem Einsatz von zwei Elektromotoren an der Hinterachse das gewünschte Fahrverhalten erzielt werden kann. Durch eine detailliertere Untersuchung lässt sich feststellen, dass das Fahrzeug mit einem eigenen Antrieb pro Rad das beste Potential zur Verbesserung des querdynamischen Fahrverhaltens besitzt.

To reduce costs and to speed up the development process, the automotive industry increasingly makes use of simulation tools to develop vehicles as well as vehicle systems. Therefore, the first part of this thesis deals with the development of a vehicle model for lateral dynamics simulation. For this purpose, a two-track model with non-linear axle kinematics is implemented, completed with parameters based on a rear-wheel drive sports car. Furthermore, each wheel is equipped with its own electric powertrain, which can be deactivated if necessary. The comparison of the simulation results of standardized driving manoeuvres with reference data from literature verifies the plausibility of the model. The second section is dedicated to torque vectoring. First, a simple driving dynamics controller is implemented, with which simulations are subsequently carried out. On the one hand, the difference to the uncontrolled baseline vehicle is shown and on the other hand, the potential of the different powertrain layouts, which enable torque vectoring, is analysed. According to the results, the vehicles with two electric engines on the rear axle can achieve the desired cornering behaviour. Further investigations lead to the assumption, that the layout with an electric engine for each wheel has the best potential for the improvement of the lateral dynamics.