Antriebsstrangprüfstand für elektrische Fahrzeugantriebe

zur Untersuchung der Drehschwingungen und Bremssystemkoordination bei Einzelradantrieben

Technische Daten:

Drehzahlbereich: 0-2950 U/min
Antriebsmoment max.: 950 Nm
Abtriebsmoment max.: 1925 Nm
Drehbeschleunigung Abtrieb: max. 1750 rad/s²
Bremsdruckbereich: 0-150 bar
Bremsdruckgradient max.:  2000 bar/s
 

Zur Untersuchung von Drehschwingungen in Elektrofahrzeugantrieben wurde ein Antriebsstrangprüfstand entwickelt. Dieser besteht aus zwei Elektromaschinen, die über eine Fahrzeug-Antriebswelle gekoppelt sind.

Die Prüfstands-Antriebsmaschine bildet einen beliebigen elektrischen Fahrzeugantrieb inklusive Getriebe nach. Alternativ dazu kann auch ein realer Fahrzeugantrieb bestehend aus Elektromaschine, Leistungselektronik und Getriebe eingesetzt werden. Für dessen Versorgung steht ein Batteriesimulator zur Verfügung, der über eine schnelle Datenverbindung mit der Prüfstandssteuerung kommuniziert.

Die Prüfstands-Abtriebsmaschine ist für die Nachbildung des Fahrzeuges und eines Fahrzeugrades zuständig. Ein Hardware-in-the-Loop-Modell berechnet die Fahrzeugbewegung, die Fahrwiderstände sowie den Reifen-Fahrbahn-Kontakt und ermittelt Sollwerte für die Regelung. Damit werden für Elektrofahrzeuge typische Ruckel-Eigenfrequenzen nachgebildet.

Um den Antriebsstrang eines realen Fahrzeuges gänzlich abzubilden, ist zudem ein Prüfstands-Bremssystem integriert. Eine Scheibenbremse wird durch einen eigens konzipierten, elektrohydraulischen Aktuator betätigt. Dieser ermöglicht die Nachbildung beliebiger Bremssystemhardware (Ventilkonfigurationen, etc.), sowie die Implementierung von ABS- und ESP-Algorithmen. Zusätzlich ist ein aktiver ABS-Raddrehzahlsensor aus dem Fahrzeugbereich integriert. Dieser liefert realitätsnahe Signale für die zu testenden Fahrzeugalgorithmen.

Eine Erweiterung des HIL-Prüfstandes für Elektrofahrzeuge mit Zentralantrieb und Verteilergetriebe ist geplant. Diese besteht im Wesentlichen aus einer Duplizierung der Prüfstands-Abtriebseinheit sowie einer Erweiterung des Hardware-in-the-Loop-Modells.
 

Bremsvorgang eines simulierten Elektro-Kompaktklassefahrzeuges aus 30 km/h auf Eis mit Eingriff des ABS und aktiver Anti-Ruckel-Regelung



Messdaten eines Bremsvorgangs des simulierten Elektrofahrzeuges