Virtuelles Testen von Rekuperationsstrategien
rekuperationsstrategien
- 01.12.2022
Die Simulationsumgebung CarMaker von IPG Automotive umfasst – neben dem virtuellen Fahrzeugprototyp – verschiedene Modelle für Fahrer, Straße, Verkehr und Umgebung. So werden eine hohe Flexibilität und gleichzeitig eine maximale Kontrolle über die Testszenarien möglich gemacht. Die Verwendung des virtuellen Fahrzeugprototyps ermöglicht es, das elektrische Fahrverhalten und die zugrunde liegenden Wechselwirkungen frühzeitig im Entwicklungsprozess zu evaluieren.
Auswirkungen der Rekuperationsstrategien auf den Antriebsstrang
Für die Rekuperation muss das Bremssystem die gewünschte Verzögerung in ein Radbremsmoment für die Reibbremse und die Rekuperation aufteilen. Gleichzeitig ist es notwendig, die Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse zu berücksichtigen. Geeignete Bremssysteme müssen daher mit dem elektrischen Antriebsstrang interagieren, um den Generatorbetrieb des Elektromotors zu regeln. Eine entsprechende Bremsensteuerung berechnet dabei ein Soll-Gesamtbremsmoment, aus dem je nach Rekuperationsstrategie ein Soll-Rekuperationsmoment berechnet wird. Begrenzt wird das Soll-Rekuperationsmoment durch das maximal zur Verfügung stehende Rekuperationsmoment des elektrischen Antriebsstrangs. Das restliche Bremsmoment zum Erreichen des Soll-Gesamtbremsmoments wird durch die Reibbremse realisiert.Verschiedene Rekuperationsstrategien
CarMaker verfügt über eine parallele sowie eine serielle Rekuperationsstrategie. Bei beiden Strategien wird ein Drittel des Soll-Gesamtbremsmoments von der Hinterachse umgesetzt. Bei der parallelen Strategie erfolgt eine Aufteilung des Soll-Bremsmoments an der Hinterachse im Verhältnis eins zu eins zwischen Reibbremse und Rekuperation. Bei der seriellen Rekuperationsstrategie hingegen wird die Rekuperation an der Hinterachse so weit wie möglich genutzt. Falls das Soll-Bremsmoment an der Hinterachse über das maximal mögliche Rekuperationsmoment hinaussteigt, wird an der Hinterachse ein weiteres Bremsmoment durch die Reibbremse generiert.
Um den Rekuperationsanteil noch weiter zu optimieren, wurde ergänzend eine adaptive Strategie entwickelt und in das CarMaker-Fahrzeugmodell integriert. Dabei wird in Abhängigkeit von der Fahrsituation eine Anpassung der Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse vorgenommen. Das Soll-Gesamtbremsmoment kann damit durch einen noch höheren Rekuperationsanteil umgesetzt werden, indem die angetriebene Hinterachse kontrolliert rekuperativ überbremst wird.
Test der Rekuperationsstrategien in verschiedenen Szenarien
Innovative Simulationsplattformen wie CarMaker ermöglichen durch die Bewertung verschiedener Strategien eine schnelle und effiziente Konzeptentwicklung. Auch die Bewertung von interdisziplinären Entwicklungsaufgaben auf Gesamtfahrzeugsystem-Ebene ist möglich
– noch bevor reale Fahrzeugprototypen verfügbar sind. Auf diese Weise kann der Einfluss der Rekuperationsstrategien auf Energieeffizienz und Fahrverhalten frühzeitig untersucht werden. Für weiterführende Untersuchungen ist es möglich, auch reale Bremssysteme oder Bremssteuergeräte auf HIL-Testsystemen in die Simulationsumgebung einzubeziehen.
