Entwicklung eines Simulationsmodells für elektrische Radnabenantriebe

Aktuell richten sich immer mehr Forschungsfragen an die Herausforderungen und Möglichkeiten des automatisierten Fahrens. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Verbundprojekt UNICARagil setzt an dieser Stelle an. Zielsetzung des Projekts ist der Entwurf einer disruptiven, modularen und dienstorientierten Fahrzeugarchitektur und die Entwicklung einer elektrifizierten Fahrplattform mit radindividuellem Antrieb und Lenkung. Eine integrierte Fahrdynamik- und Trajektorienregelung (FTR) berechnet aus einer Soll-Trajektorie Stellsignale für die Aktorik. Zur simulativen Überprüfung der Funktionsweise der FTR wird die Simulationssoftware CarMaker verwendet. Die Simulationsmodelle der mechatronischen Systeme sind allerdings unzureichend abgebildet. Die Systemkonfiguration, Systemdynamik und die Dienste Architektur bleibt bisher unberücksichtigt. Im Rahmen der vorliegenden Masterthesis wird ein Modellbildungsprozess für die Komponenten der Dynamikmodule durchlaufen. Dabei werden die Komponenten Antriebs-, Brems-, und Lenkungsaktor, Leistungselektronik, Kinematik sowie Reifen adressiert. Nach der Darstellung der grundlegenden Aspekte zum Verständnis der Arbeit wird basierend auf einer Literaturrecherche und der Architektur der Dienste eine Anforderungsliste definiert. Die Schnittstellen zur FTR werden für eine Funktionsgewährleistung einbezogen. In der Anforderungs-liste sind zusätzlich zu den Anforderungen der Submodelle der einzelnen Komponenten Verifikationsmethoden und Integrationstests definiert, wodurch der Entwicklungsprozess abgesichert wird. Anhand der Anforderungen werden Modellierungskonzepte bewertet und basierend auf ihrer Relevanz für die Modellierung ausgewählt. Dazu werden zuerst CarMaker Modelle der Komponenten analysiert und bei Konflikten mit Anforderungen weitere Modelle untersucht. Während dieses Prozesses werden relevante Parameter identifiziert und dokumentiert, die zu Modellparametrierung notwendig sind. Am Ende der Modellierung werden die Komponentenmodelle in Simulink umgesetzt und zu einem Gesamtfahrzeugmodell in CarMaker integriert. Mittels der Verifikationsmethoden aus der Anforderungsliste wird die Implementierung der Modelle überprüft. Dabei werden in einem ersten Schritt Komponententests anhand von Simulationsdaten durchgeführt. Integrationstests der Komponentenmodelle und des Gesamtsystems sind der nächste Schritt. Falls Unzulänglichkeiten in den Modellen existieren, werden die Modelle in einem iterati-ven Prozess überarbeitet, bis die Anforderungen erfüllt sind. Mittels eines Open-Loop Tests der Dynamikmodule mit Signalen der FTR, werden die Schnittstellen zwischen den beiden Systemen überprüft. Zum Abschluss der Arbeit werden basierend auf Identifikationsmethoden Versuche abgeleitet, um die in der Modellbildung definierten Parameter der einzelnen Komponentenmodelle zu ermitteln.