Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schlüsseltechnologie für die nächste E-Fahrzeug-Generation: Antriebsstränge simulieren und prüfen

19.11.2015

Auch wenn man es den meisten derzeit auf dem Markt befindlichen Modellen nicht ansieht: Elektrofahrzeuge unterscheiden sich deutlich von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Nicht nur die Art der Antriebsmaschine ist anders, sie haben typischerweise auch kompaktere Getriebe, und ihr Antriebsstrang zeigt generell veränderte Trägheits- und Steifigkeitsverhältnisse. Folglich ändert sich auch ihr Schwingverhalten. Da der Markt für Elektrofahrzeuge noch sehr jung ist, verfügt man in der Entwicklung bislang über wenige Erfahrungen zu diesem Thema.

Entscheidend für die erfolgreiche Entwicklung dieser Systeme sind passende Simulationsmodelle und Prototypentests. Im Rahmen des BMBF-geförderten Forschungsprojektes „e-Generation“ entwickelte das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Methoden und Werkzeuge für die Simulation und die experimentelle Prüfung von elektrischen Antriebssträngen, um das Schwingverhalten und die resultierenden Betriebslasten zu untersuchen.


Mehrkörpersimulationsmodell eines elektrischen Antriebsstrangs.

Grafik: Fraunhofer LBF


Schematische Darstellung der Simulation und Prüfung elektrischer Antriebsstränge.

Grafik: Fraunhofer LBF.

Hauptziel des Projektes „e-Generation“ war, die Reichweite von E-Fahrzeugen durch niedrigeren Energieverbrauch zu erhöhen, die Fertigungskosten zu senken und eine hohe Produktqualität für die Alltagstauglichkeit zu realisieren.

Das Fraunhofer LBF hat dabei im Wesentlichen unterschiedlich detaillierte dynamische Simulationsmodelle in Form von 1D- beziehungsweise 3D-Mehrkörpersimulationsmodellen für ein ausgewähltes Antriebsstrangkonzept aufgebaut und validiert sowie die entsprechenden Simulationen mit dem Blick auf Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit vorgenommen.

In der ersten Phase des Projekts lag der Fokus des Fraunhofer LBF auf einfachen Konzeptmodellen, die den Hauptfreiheitsgrad der Rotation des Antriebsstrangs berücksichtigten. Diese dynamischen 1D Modelle stellen die Torsionskette vom Motor zu den Rädern und die Fahrzeugdynamik in Längsrichtung dar. Dabei wurden die für die Schwingungen im niedrigen Frequenzbereich wesentlichen Elemente, wie die Reifen und die Seitenwelle, als flexible Komponenten simuliert.

Parallel zur Entwicklung der Antriebsstränge erhöhten die LBF-Wissenschaftler die Komplexität und den Detaillierungsgrad der Modellierung, um zusätzliche Effekte mit aufzunehmen. Mit den letztlich entwickelten Mehrkörpersimulationsmodellen konnten neben dem Drehfreiheitsgrad auch Anregungen anderer Freiheitsgrade betrachtet werden.

Damit wurde es möglich, das Modell auch mit den Beschleunigungen aus der Fahrdynamik (zusätzlich zu den Antriebmomenten) anzuregen, die Schwingungen des kompletten Systems gegen die Karosserie zu betrachten und die Lasten an den Antriebsstranglagern zu ermitteln. Systemschwingungen und Lasten ließen sich auf diese Weise mit höherer Genauigkeit ermitteln.

Mit den Antriebsstrangprototypen führten die LBF-Wissenschaftler eine experimentelle Charakterisierung am Prüfstand durch. Dafür wurden die Prototypen mit einem auf realen Manövern basierenden Prüfprotokoll getestet und verschiedene mechanische und elektrische Messsignale aufgenommen.

Um das reale Verhalten des Fahrzeugs zu berücksichtigen, bauten die Wissenschaftler eine Hardware-in-the-Loop Testumgebung auf, in der reale dynamische Reaktionen am Rad eingeleitet wurden. Dazu leiteten sie gemessene Radgeschwindigkeitsprofile direkt (open-Loop) ein oder sie simulierten die Fahrzeuglongitudinaldynamik (inkl. Räder und Reifen) in Echtzeit.

Durch die unter anderem im Projekt „e-Generation“ gesammelten Erfahrungen kann das Fraunhofer LBF Hersteller in allen Phasen des Entwicklungsprozesses, von konzeptionellen und reduzierten 1D Torsions-Modellen des Antriebsstrangs bis zu vollständigen 3D-Mehrkörpermodellen, begleiten. Darüber hinaus können auch die Prüfungs- und Verifizierungsphasen entweder mit Open-Loop-oder Hardware-in-the-Loop-Tests unter realen Bedingungen getestet werden.

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
Weitere Informationen:
http://www.lbf.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Automotive:

nachricht Virtuelle Menschmodelle ergänzen Crashtest-Dummys
02.05.2019 | Fraunhofer-Institut für Kurzzeitmechanik, Ernst-Mach-Institut, EMI

nachricht MXT Lab: Innovationen für das autonome Fahrerlebnis - das Wohnzimmer im Auto
02.05.2019 | Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Automotive >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Partielle Mondfinsternis am 16./17. Juli 2019

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Wie im letzten Jahr findet auch 2019 eine in den späten Abendstunden in einer lauen Sommernacht gut zu beobachtende Mondfinsternis statt, und zwar in der Nacht vom 16. auf den 17. Juli. Die Finsternis ist zwar nur partiell - der Mond tritt also nicht vollständig in den Erdschatten ein - es ist aber für die nächsten Jahre die einzige gut sichtbare Mondfinsternis im deutschen Sprachraum.

Am Dienstagabend, den 16. Juli, wird ein kosmisches Schauspiel zu sehen sein: Der Vollmond taucht zu einem großen Teil in den Schatten der Erde ein, es findet...

Im Focus: Fraunhofer IDMT zeigt akustische Qualitätskontrolle auf der Fachmesse für Messtechnik »Sensor + Test 2019«

Das Ilmenauer Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT präsentiert vom 25. bis 27. Juni 2019 am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft (Stand 5-248) seine neue Lösung zur berührungslosen, akustischen Qualitätskontrolle von Werkstücken und Bauteilen. Da die Prüfung zerstörungsfrei funktioniert, kann teurer Prüfschrott vermieden werden. Das Prüfverfahren wird derzeit gemeinsam mit verschiedenen Industriepartnern im praktischen Einsatz erfolgreich getestet und hat das Technology Readiness Level (TRL) 6 erreicht.

Maschinenausfälle, Fertigungsfehler und teuren Prüfschrott reduzieren

Im Focus: Fraunhofer IDMT demonstrates its method for acoustic quality inspection at »Sensor+Test 2019« in Nürnberg

From June 25th to 27th 2019, the Fraunhofer Institute for Digital Media Technology IDMT in Ilmenau (Germany) will be presenting a new solution for acoustic quality inspection allowing contact-free, non-destructive testing of manufactured parts and components. The method which has reached Technology Readiness Level 6 already, is currently being successfully tested in practical use together with a number of industrial partners.

Reducing machine downtime, manufacturing defects, and excessive scrap

Im Focus: Erfolgreiche Praxiserprobung: Bidirektionale Sensorik optimiert das Laserauftragschweißen

Die Qualität generativ gefertigter Bauteile steht und fällt nicht nur mit dem Fertigungsverfahren, sondern auch mit der Inline-Prozessregelung. Die Prozessregelung sorgt für einen sicheren Beschichtungsprozess, denn Abweichungen von der Soll-Geometrie werden sofort erkannt. Wie gut das mit einer bidirektionalen Sensorik bereits beim Laserauftragschweißen im Zusammenspiel mit einer kommerziellen Optik gelingt, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT auf der LASER World of PHOTONICS 2019 auf dem Messestand A2.431.

Das Fraunhofer ILT entwickelt optische Sensorik seit rund 10 Jahren gezielt für die Fertigungsmesstechnik. Dabei hat sich insbesondere die Sensorik mit der...

Im Focus: Successfully Tested in Praxis: Bidirectional Sensor Technology Optimizes Laser Material Deposition

The quality of additively manufactured components depends not only on the manufacturing process, but also on the inline process control. The process control ensures a reliable coating process because it detects deviations from the target geometry immediately. At LASER World of PHOTONICS 2019, the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT will be demonstrating how well bi-directional sensor technology can already be used for Laser Material Deposition (LMD) in combination with commercial optics at booth A2.431.

Fraunhofer ILT has been developing optical sensor technology specifically for production measurement technology for around 10 years. In particular, its »bd-1«...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Meeresleuchten, Klimawandel, Küstenmeere Afrikas – Spannende Vielfalt bei „Warnemünder Abenden 2019“

24.06.2019 | Veranstaltungen

Plastik: Mehr Kreislauf gegen die Krise gefordert

21.06.2019 | Veranstaltungen

Rittal und Innovo Cloud sind auf Supercomputing-Konferenz in Frankfurt vertreten

18.06.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Molekulare Schere stabilisiert das Zell-Zytoskelett

24.06.2019 | Biowissenschaften Chemie

Neues „Intelligent Edge Data Center“ bringt Smart Industries auf nächstes Level

24.06.2019 | Unternehmensmeldung

Meeresleuchten, Klimawandel, Küstenmeere Afrikas – Spannende Vielfalt bei „Warnemünder Abenden 2019“

24.06.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics