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Buch (Monographie) zugänglich unter
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Auswirkungen alternativer Antriebskonzepte auf die Fahrdynamik von Pkw

Impact of alternative drive concepts on the driving dynamics of passenger cars

Schönemann, Bodo ; Henze, Roman

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Antrieb (tech) , Deutschland , Dynamik , Eigenschaft , Elektrofahrzeug , Fahrzeugführung , Forschungsbericht , Hybridfahrzeug , Pkw , Sicherheit , Simulation , Versuch
Freie Schlagwörter (Englisch): Car , Driving (veh) , Dynamics , Electric vehicle , Germany , Hybrid vehicle , Properties , Propulsion , Research report , Safety , Simulation , Test
Collection: BASt-Beiträge / ITRD Sachgebiete / 91 Fahrzeugkonstruktion
Institut: Sonstige
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Sonstige beteiligte Institution: Institut für Fahrzeugtechnik (Braunschweig)
Dokumentart: Buch (Monographie)
Schriftenreihe: Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Reihe F: Fahrzeugtechnik
Bandnummer: 96
ISBN: 978-3-95606-106-6
Sprache: Deutsch
Erstellungsjahr: 2014
Publikationsdatum: 27.01.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen alternativer Antriebskonzepte auf die Fahrdynamik von Pkw. Es werden einleitend die konventionellen und alternativen Antriebskonzepte sowie Unterschiede in Hinblick auf die Fahrdynamik herausgearbeitet. Die Ergebnisse einer Recherche zur Fahrwerksentwicklung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen zeigen keine klaren Trends zu neuartigen oder geänderten Fahrwerkskonzepten, sodass auf eine getrennte Betrachtung von Fahrwerken für Fahrzeuge mit konventionellen und alternativen Antrieben verzichtet werden kann. Die erarbeiteten Unterschiede zwischen konventionellen und alternativen Antrieben zeigen, dass die Möglichkeit der Rekuperation von Hybrid- und E-Fahrzeugen insbesondere bei kombinierten Längs- und Querkräften zu deutlichen Auswirkungen auf die Fahrdynamik führen kann. Im nächsten Schritt werden daher Fahrmanöver zusammengestellt und in Bezug auf die Relevanz für die Rekuperation analysiert. Dabei erweist sich das nach DIN ISO 7975 genormte Fahrmanöver "Bremsen im Kreis" als zielführend, die Auswirkungen der Rekuperation auf die Fahrdynamik zu analysieren. Außerdem wird das Fahrzeugverhalten bei einer Geradeausbremsung und folgender Lenkanregung sowie bei einer Bremsung auf μ-Split untersucht, da auch hier Wechselwirkungen von Antrieb und Fahrwerk auftreten. Zur Beurteilung der Ergebnisse wird neben der Fahrstabilität auch die Wahrnehmbarkeit eines geänderten Fahrverhaltens betrachtet. Anhand einer Literaturrecherche wurde für die Giergeschwindigkeit ein Schwellwert von 3°/s für die Wahrnehmbarkeit gefunden. Die Ergebnisse einer Simulationsstudie mit zwei Fahrzeugkonzepten (Front-/Heckantrieb) in den drei genannten Fahrmanövern zeigen, dass die Rekuperation in weiten Bereichen der Längsverzögerungen sinnvoll eingesetzt werden kann. Bei der Bremsung in der Kurve führt die Rekuperation an der Vorderachse zu einer deutlichen Reduzierung störender Fahrzeugreaktionen und kann auch bei höheren Querbeschleunigungen verwendet werden. Bei der Rekuperation an der Hinterachse kann es insbesondere auf Niedrigreibwerten bei Bremsungen in der Kurve zu kritischen Fahrzuständen kommen. Durch die Begrenzung des Rekuperationsmomentes bei großen Schlupfwerten kann die Stabilität des Fahrzeugs jedoch sichergestellt werden. Auch die Ergebnisse der Simulationen der anderen Fahrmanöver zeigen, dass bei geringen Schlupfwerten keine wahrnehmbaren fahrdynamischen Unterschiede festzustellen sind.
Kurzfassung auf Englisch: The present work deals with the impact of alternative drive concepts on the driving dynamics of passenger cars. Introductory, conventional and alternative drive concepts and their differences in terms of driving dynamics are illustrated. The results of a literature survey concerning trends and concepts in future hybrid electric vehicles' chassis design do not see clear trends to new and or significantly modified chassis concepts, consequently a separate consideration of chassis in vehicles with conventional or alternative drive concepts is not required. The disclosed differences between conventional and alternative drive concepts show that the possibility of brake energy recuperation of hybrid electric vehicles can lead to significant effects in driving dynamics under combined longitudinal and lateral dynamics. Therefore, driving manoeuvres are compiled and analyzed in terms of the relevance for the recuperation. In this case, the standardized driving manoeuvre (DIN ISO 7975) "braking-in-a-turn" proves to be purposeful to analyze the impacts of recuperation on the driving dynamics. In addition, the vehicle behaviour is analyzed during straight line braking with steering excitation as well as on μ-split road conditions, since interactions of drive train and chassis occur. To assess the results, the driving stability as well as the perceptibility of altered driving dynamics is considered. Based on the literature survey, a perception threshold of 3°/s of yaw rate is defined. The results of a simulation study with two different vehicle concepts (front/rear wheel drive) in three driving manoeuvres show, that regenerative braking can be used effectively over a wide range of deceleration levels. During a braking-in a-turn manoeuvre, regenerative braking at the front axle lead to a significant reduction of disturbing over steer reactions and can be used even at higher lateral accelerations. However, regenerative braking at the rear axle, in particular at braking in a turn on wet road surface conditions (μ-low), may result in critical driving conditions. By limiting the maximum regenerative brake moment at higher wheel slip conditions, the driving stability can be ensured. The results of the other simulated driving manoeuvres show, that no perceptible differences in the driving dynamics occur at lower wheel slip values.