Binggeli Bruno - Schleuderschutz für Plug

BI BE BU VA BSc in Automobiltechnik
Schleuderschutz für Plug-in Hybridantriebe
Fahrzeugelektrik und Elektronik / Prof. Kurt Hug, Prof. Markus Moser
Experten: Fabrice Marcacci, Bruno Jäger, Felix Kunz
Projektpartner: SwissCleanDrive GmbH
Die SwissCleanDrive GmbH entwickelt Plug-in Hybridantriebe für Grossserienfahrzeuge. Um ein Durch­
drehen und Blockieren der Räder solcher Fahrzeuge in kritischen Situationen zu verhindern, entwickel­
ten wir einen Schleuderschutz. Dieser kontrolliert bei Verlust der Traktion das Drehmoment des Ver­
brennungs- resp. Elektromotors. Unsere Arbeit bestand darin, die relevanten Grössen zur Beschreibung
des Schleuder- und Blockierverhaltens aufzunehmen und eine entsprechende Programmierung für die
Hybrid­s teuerung zu realisieren.
Bruno Binggeli
Hannes Urech
Ausgangslage
Das Prototypfahrzeug basiert auf
einem Fiat 500, welcher durch die
Firma SwissCleanDrive zu einem
Hybridfahrzeug umgebaut wurde.
Als Frontantrieb dient der seri­
enmässig vorgesehene Verbren­
nungsmotor. Zusätzlich wurde ein
Elektromotor eingebaut, der die
Hinterachse antreibt. Der zu ent­
wickelnde Schleuderschutz darf
das Original ABS-System von
FIAT nicht beeinträchtigen.
Simulation
Mit Hilfe von Simulink wurde das
Fahrzeug mit den relevanten Um­
welteinflüssen realitätsnahe si­
muliert. So konnten die beiden
ausgearbeiteten
Regelungsar­
ten geprüft werden. Bei der ers­
ten Regelungsart wird zuerst der
Schlupf geregelt, im Falle einer zu
hohen Beschleunigung, wird diese
mitberücksichtigt. Bei der zwei­
ten Regelungsart wird die Radbe­
schleunigung und der Radschlupf
gewichtet addiert und das Resul­
tat als Regelgrösse verwendet.
Systemauslegung
Die Ansteuerung des Elektromo­
tors erfolgt momentan noch mit
einer SPS (Speicherprogram­
mierbare Steuerung). Diese bear­
beitet die Signale des Fahrzeugs
(Gaspedal, Motor-, Getriebe- und
Bremslichtsteuerung) und be­
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ti.bfh.ch
rechnet daraus das Drehmoment
für den Elektro- und den Verbren­
nungsmotor. Die Ansteuerung ist
in der Sprache C programmiert
und soll die Überführung des
Codes in einen Mikrocontroller
erleichtern.
Fahrdynamikregelung
Die Regelung berechnet kontinu­
ierlich ein Drehmoment mit dem
die maximale Kraft auf den Boden
übertragen wird. Bei trockener
Fahrbahn wird dieses Drehmo­
ment durch das Wunschdreh­
moment des Fahrers begrenzt.
Wenn die Räder bei schlechten
Strassenverhältnissen durchdre­
hen, wird das Drehmoment durch
die Regelung reduziert. Die Fahr­
zeuggeschwindigkeit wird durch
die Radsensoren erfasst und zu­
rück an den Regeleingang ge­
führt.
Realisierung
Für das Testen der Regelungs­
arten wurde eine D-SpaceSimula­tion erstellt. Mit Hilfe dieser
Simulation kann man die Rege­
lung im Microcontroller bei unter­
schiedlichen Strassenverhältnis­
sen testen. Es wäre auch möglich
die Simulation für verschiedene
Autos anzupassen.
Ausblick
In
weiterführenden
Projekten
wird der Schleuderschutz ins An­
triebsmodul eingebaut und mit
Testfahrten sollen die Parameter
angepasst werden. Der modular
gestaltete Programmaufbau er­
laubt jederzeit Erweiterungen. Mit
dem fertigen Schleuderschutz
wird ein wichtiger Schritt in Rich­
tung Sicherheit im Strassenver­
kehr vollbracht sein, ohne dabei
die Fahrfreude zu beeinträchtigen.
Funktionsschema Fiat 500 SwissCleanDrive