eTestHiL

Entwicklung von Testmethoden für elektrifizierte Schwerlastantriebe auf Basis multiphysikalischer Hardware-in-the-Loop-Prüfstände

Ein Schwerpunkt des Forschungsprojektes eTestHiL besteht in der Erforschung der Möglichkeiten des Purpose Designs bei der Entwicklung von elektrischen Antrieben für schwere Nutzfahrzeuge. Hierfür werden die Anforderungen aktueller, schwerer Nfz erfasst und darauf aufbauend ein Fahrwerk und Antriebsstrang entwickelt, aufgebaut und erprobt

Eine entscheidende Herausforderung für die Entwicklung neuer Antriebssysteme ist der im Fahrzeug zur Verfügung stehende Bauraum, welcher in schweren Nutzfahrzeugen vom Fahrwerk und den tragenden Karosseriestrukturen bestimmt wird. Anders als bei Conversion-Design Antriebsachsen, die existierenden Anbindungspunkte an bestehende Strukturen berücksichtigen müssen, soll bei einem Purpose Design eine explizite Anpassung des Bauraumes an den elektrischen Antrieb erfolgen.

Innerhalb der Datenakquise werden Fahrdaten aus realen Lkw-Fahrten generiert und über eine Cloud-Lösung für die weitere Verwendung im Projekt zur Verfügung gestellt. Auf Basis von Realfahrdaten werden Anforderungen und Lastkollektive für die Fahrwerk- und Antriebsentwicklung validiert. Hierfür wird zunächst ein nicht-invasives Messkonzept entwickelt, mit dem Ziel auf den ausgewählten Routen diverse antriebs- und fahrwerkrelevante Daten zu erfassen, wie z. B.:

• Streckeninformationen, Leistungs- und Fahrprofildaten (Geschwindigkeit und Beschleunigung)
• dynamische Radlasten, Übertragungsfunktion zwischen Straße und Aufbau

Parallel wird eine neuartige, elektrisch angetriebene Achse für einen 42 t schweren LKW entwickelt und im späteren Verlauf des Projektes als Prototyp für Validierungsmessungen aufgebaut. Ein Schwerpunkt der Antriebsstrangentwicklung liegt in der weiteren Erforschung des Potentials zur Effizienzsteigerung durch entkoppelbare Getriebeseiten und durch die Implementierung innovativer Regelungsstrategien für mehrmotorige Antriebe. Dabei wird eine Methode zur optimalen Ansteuerung der Schalt- und Koppelungsvorgänge, sowie der Leistungsverteilung der E-Motoren konzipiert und erforscht. Die Achsentwicklung wird durch eine methodische Untersuchung des Zusammenspiels zwischen Motor und Getriebe z. B. hinsichtlich Bauraum & Wirkungsgrad ergänzt. Zu diesem Zweck werden passende Getriebekonzepte für unterschiedliche E-Maschinen entwickelt, vorausgelegt und als Ganzes evaluiert. Auf Basis von Simulationsergebnissen wird ein Konzept ausgewählt und konstruiert; umfassende Wirkungsgradmessungen runden die Entwicklung und Konzeptvalidierung ab.
Um den steigenden Anforderungen an die Effizienz des Gesamtfahrzeugs gerecht zu werden, wird im Arbeitspaket Fahrwerksentwicklung ein innovatives Fahrwerkskonzept entwickelt. Durch Literaturrecherche und Benchmarking-Analysen werden Potenziale zur weiteren Senkung des Kraftstoffverbrauchs moderner Nutzfahrzeuge ermittelt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden verschiedene Achskinematiken entwickelt, um Fahrwiderstände der Antriebsachse gezielt senken können, ohne dabei die Fahrsicherheit oder den Komfort zu beeinträchtigen. Um das ausgewählte Konzept zu validieren, wird ein Prototyp mit großserienähnlicher Geometrie konstruiert, gefertigt und anschließend auf den ika-Fahrwerksprüfständen umfassend geprüft.