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Porsche arbeitet an viermotorigen AWD-E-SUV

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    Porsche arbeitet an viermotorigen AWD-E-SUV


    Porsche Engineering hat einen elektrisch angetriebenen SUV mit Allradantrieb und vier Motoren entwickelt - einen für jedes Rad. Da für die speziell entwickelte Drehmomentregelung keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind, kann die Software auch für unterschiedliche Fahrzeugaufbauten und Motoranordnungen verwendet werden.

    Die Forderung des nicht näher bezeichneten Kunden des Porsche Engineering-Dienstleisters lautete, dass die Lösung mit den vorhandenen Steuergeräten zusammenarbeiten sollte - daher war eine reine Softwarelösung für die Drehmomentregelung erforderlich.

    Gegenüber der bisherigen Lösung für allradgetriebene Elektroautos mit Achsmotoren hat das Viermotorkonzept (keine Radnabenmotoren, sondern interne) den Vorteil, dass die Antriebskraft sehr variabel verteilt werden kann. Da das Drehmoment rein elektronisch geregelt wird, werden die Änderungen wesentlich schneller umgesetzt als beispielsweise bei einem allradgetriebenen Brenner mit mechanischen Kupplungen und Differentialen.

    Die Grundausstattung funktioniert ähnlich wie bei bisherigen Allradsystemen: Beim Geradeausfahren verteilt die Software die Kraft gleichmäßig auf Vorder- und Hinterachse. Beim Beschleunigen kann die Software auf einen kompletten Hinterradantrieb umschalten und beim Kurvenfahren oder beim Rekuperieren hauptsächlich den Frontantrieb verwenden. „Dadurch wird das Fahrzeug auch für den Beifahrer spürbar stabiler“, sagt Martin Rezac, Teamleiter Funktionsentwicklung bei Porsche Engineering.

    Die Lösung kann ihr volles Potenzial ausschöpfen, wenn das Drehmoment der einzelnen Räder an die Raddrehzahl angepasst werden muss. Auf einer trockenen Autobahn ist es für die Software recht einfach, alle vier Räder mit der gleichen Geschwindigkeit drehen zu lassen. Kommt das Auto beispielsweise mit nur einem Vorderrad an eine rutschige oder vereiste Stelle, kann die Drehmomentregelung die Kraft gezielt reduzieren und so ein Durchdrehen des Reifens verhindern. Die präzise geregelten Motoren des elektrischen SUV machen diesen im Vergleich zu Sperrdifferentialen bei Verbrennungsmotoren deutlich schneller und verschleißfreier.

    Kern des Systems ist der sogenannte Fahrzustandsbeobachter. Das von herkömmlichen ESP-Systemen grundsätzlich bekannte Softwaremodul steuert Daten wie die Stellung des Gaspedals, den Lenkwinkel oder die Giermomente des Fahrzeugs. Das Grundproblem: Das Auto weiß relativ wenig über seinen eigenen Zustand und kann dies oft nur aus wenigen Daten ableiten. Um die eigene Geschwindigkeit zu ermitteln, ist das Auto auf die Raddrehungssensoren angewiesen - auf rutschigem Untergrund ist es jedoch kaum möglich, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus der Raddrehung abzuleiten. Die Software musste verbessert werden, um die Elektromotoren präzise steuern zu können - denn die Elektromotoren können das Fahrzeug auch beschleunigen und nicht nur wie ESP bremsen.


    Manchmal müssen Elektromotoren langsamer werden

    „Die Entwicklung des Fahrzeugbeobachters war die größte Herausforderung“, sagt Rezac. Da keine zusätzlichen Sensoren erlaubt waren, mussten die Softwareentwickler kreativ sein. „Der Beobachter muss daher zusätzliche Informationen über die Längs- und Querbeschleunigung verwenden, um die Geschwindigkeit abzuschätzen“, erklärt Rezac. Beispielsweise kommuniziert die Drehmomentsteuerung mit einem Sensor, der den Neigungswinkel des Fahrzeugs erfasst und normalerweise zum automatischen Einstellen der Scheinwerfer verwendet wird.

    Testfahrten auf einem zugefrorenen Fluss zeigten, dass die Motorsteuerung zu gut funktionierte und die schnelle Reaktionszeit der Elektromaschinen unerwünschte Effekte verursachte. In einigen Situationen hat die Software das Drehmoment in immer kürzeren Abständen zwischen den Achsen hin und her verschoben, was zu einem hörbaren Überdrehen der Motoren und Vibrationen führte. Durch die Anpassung der Software konnte dieses Schwanken verhindert werden.

    Insgesamt soll die Software sicherstellen, dass das Elektrofahrzeug mit der variabel verteilten Antriebskraft auch in kritischen Situationen stabil bleibt. Konkrete Pläne für den Serieneinsatz werden derzeit nicht erwähnt. Die Software eignet sich laut Porsche Engineering nicht nur für elektrische SUV mit vier Motoren, sondern auch für „unterschiedliche Konstellationen und Motoranordnungen“. Porsche selbst arbeitet nicht nur an der vollelektrischen PSA-Plattform, sondern auch an einem elektrischen Ableger des zukünftigen Macan…

    porsche.com

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