Institut für Mechanik

Die Elektromobilität bietet, neben der Nachhaltigkeit und der Wahrung unserer Umwelt, als Markt der Zukunft auch ökonomische Chancen. Diese gehen allerdings mit einer Vielzahl technischer Fragestellungen und angewandtem Forschungsbedarf einher. Das bezieht sich offensichtlich zunächst auf Fragestellungen zum Bateriemanagement und zur Reichweite, aber auch aus dynamischer Sicht sind nicht alle Probleme gelöst.
Ein zentraler Punkt ist die bzgl. konventioneller Antriebe abweichende Masseverteilung, welche eine Veränderung der Dynamik des Fahrzeugs zur Folge hat. Dadurch ergibt sich zum einen ein abweichendes Fahrverhalten, zum anderen werden aber auch Komforteigenschaften maßgeblich verschlechtert. Gerade im Kontext von Radnabenmotoren sind dabei vor allem erhöhte ungefederte Masse konzeptionell mitzuberücksichtigen und deren potentiell negativer Einfluss durch geeignete Maßnahmen auszugleichen. Damit einher gehen abweichende Belastungen des Fahrwerks, die bisher nur schwer abzuschätzen sind. An dieser Stelle sollen verschiedene Konzepte untersucht werden, die eine Bestimmung der real wirkenden Kräfte und Momente unter Minimierung der notwendigen Kosten ermöglichen.

Mehrkörpersimulation der Fahrdynamik durch veränderte Massenverteilung in der E-Mobility (Baterien, Antriebskonzepte)

Aufgrund der komplexen kinematischen und dynamischen Wechselwirkungen werden zur simulativen Analyse des Fahrverhaltens vorteilhaft Mehrkörperansätze verwendet. Damit wird bereits in einem frühen Entwicklungsstadium die Abschätzung des Einflusses verschiedener konstruktiver Umsetzungen auf die Gesamtdynamik ermöglicht. Als Ergebnis können notwendige, aber kosten- und zeitintensive, Prototypenumsetzungen sowie experimententelle Analysen reduziert werden, was den gesamten Entwicklungsverlauf beschleunigt und effizienter gestaltet.
Die Ergebnisse erlauben Aussagen bzgl. der Dimensionierung des Fahrwerks, wobei die Fahrwerksbeanspruchung unter Einbeziehung radnaher Antriebe und die Belastungen infolge von Sonderereignissen prädiktiert werden können. Beide Aspekte sind für die konkrete Auslegung von entscheidender Bedeutung und müssen im Konstruktionsprozess Berücksichtigung finden. Kontakt

Experimentelle Bestimmung von Radkräften unter Nutzung eines 6-Komponentenmessrads

Neben der simulativen Analyse der Fahrdynamik liegt ein weiterer Schwerpunkt auf der experimentellen Ermittlung von Radlasten. zu diesem Zweck wird ein Messrad der Firma CAEMAX verwendet, welches eine schnelle und einfache Erfassung der in das Fahrwerk eingeleiteten Kräfte ermöglicht. Damit kann zum einen die Belastung bei verschiedenen Fahrmanövern und Sonderereignissen gemessen werden und so wichtige Eingangsgrößen für die Bauteildimensionierung ermittelt werden, zum anderen können erweiterte numerische Modelle validiert und damit der Detaillierungsgrad simulativen Analysen erhöht werden. Kontakt

Prototypenfahrzeug "Editha I" mit 6-Komponentenmessrad

DMS Messungen zur Bestimmung von Fahrwerksbelastungen

Parallel zur experimentelle Bestimmung der Radlasten unter Nutzung eines Messrades wird die Applikation von DMS (Dehnungsmessstreifen) untersucht. Der Vorteil der DMS-Messung ist der im Vergleich zum Messrad drastisch verringerte Kostenfaktor, welcher einen Einsatz auch außerhalb einer prototypischen Anwendung erlaubt. Dazu wird ein Workflow entwickelt, mit dem es möglich ist, unter Berücksichtigung der Einbausituation und möglicher Lasteinleitungsstellen die DMS-Positionen und Ausrichtung modellgestützt (FEM) zu optimieren. Die Anwendbarkeit dieses Verfahrens wird sowohl unter Laborbedingungen, an einem Achsenprüfstand, als auch direkt am Fahrzeug validiert. Kontakt

CAD-Modell der Hinterachse mit radnahem Antriebskonzept	FE-Simulation der Hinterachse	Prüfstand der Hinterachse