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Antriebsschlupfregelung für Elektrofahrzeuge (Masterarbeit)

Dez 2013
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Fahrerassistenzsysteme zur Dynamikregelung unterstützen den Fahrer in kritischen Situationen. Um einen Kontrollverlust während der Beschleunigung auf Fahrbahnen mit geringem Reibwert zu verhindern, unterbindet eine Antriebsschlupfregelung das Durchdrehen der Räder. Die Entwicklung einer derartigen Regelung des Motormomentes für Elektrofahrzeuge wird in dieser Arbeit behandelt.

Das modellbasierte Verfahren erfordert die Schätzung von Fahrzustandsgrößen, wie der Radaufstandskraft und der Radumfangskraft. Hierzu werden lineare und nichtlineare Zustandsschätzer eingesetzt und verglichen. Zur Beschreibung der Kraftübertragung am Reifen werden verschiedene Modelle von Kraftschluss-Schlupf-Kurven betrachtet. Es wird eine lineare Parametrierung des Burckhardt-Modells untersucht und eine verbesserte Variante mit höherer Genauigkeit und geringerer Parameterzahl vorgeschlagen. Mit dem Ziel einer kraftschlussoptimalen Sollschlupfvorgabe wird eine Methode zur Online-Schätzung der Modellparameter untersucht. Hierzu wird ein rekursiver Least-Squares-Schätzer mit variablem Vergessensfaktor angewendet. Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen mit konstantem Vergessensfaktor ergibt sich eine vorteilhafte Robustheit bei gleichzeitig schneller Reaktion auf Parameteränderungen.

Zur Regelung der nichtlinearen Schlupfdynamik werden Sliding-Mode-Regler untersucht. Die Verwendung eines bedingt aktivierten PI-Reglers garantiert die stationäre Genauigkeit und vermeidet das Chattering. Das Fahrverhalten mit Antriebsschlupfregelung wird in charakteristischen Fahrmanövern simuliert und mit dem ungeregelten Fahrzeug verglichen. Neben einer Erhöhung der Fahrsicherheit kann auch ein verringerter Energieumsatz festgestellt werden.

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