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08.02.2013 | Automobil + Motoren | Nachricht | Onlineartikel

Elektroauto mit vier unabhängig ansteuerbaren Radantrieben entwickelt

Autor:
Angelina Hofacker

Wissenschaftler der Ohio State University haben ein experimentelles Elektroauto mit komplexer Traktions- und Antriebssteuerung entwickelt. Das Fahrzeug namens FWIA (four-wheel independently actuated) wiegt mit rund 800 kg halb so viel wie ein Sportwagen und hat vier voneinander unabhängig angetriebene Räder. Jedes der Räder hat einen eigenen Elektromotor und einen eigenen Akku.

Mithilfe einer computergestützten Traktions- und Antriebssteuerung kann das Fahrzeug auf der Stelle wenden. In einer Veröffentlichung in der diesjährigen Januarausgabe des Journals "Control Engineering Practice" beschreibt das Entwicklerteam, wie das Fahrzeug einer vorgegeben Fahrspur folgt. Bei Testfahrten mit guten Straßenverhältnissen am Transportation Research Center in East Liberty, Ohio, folgte das E-Auto mit einer Genauigkeit von 10 cm Abweichung der vorgegebenen Fahrspur. Das Fahrverhalten wurde ebenfalls unter verschneiten und rutschigen Straßenbedingungen auf dem Gelände eines leeren Parkplatzes am West Campus der Universität getestet. Der Prototyp ließ sich hierbei mit einer Abweichung von 20 cm in der Spur halten. Durch die unabhängige Steuerung der rechten und linken Fahrzeugseite konnte ein Ausbrechen des Wagens verhindert werden.

Die Ergebnisse der Testfahrten seien besser als es bei einem konventionellen Fahrzeug der Fall wäre, erklärt der Leiter des Projekts Junmin Wang, Assistenzprofessor Mechanical Enginieering und Direktor des "Vehicle Systems and Control"-Labors der Ohio State University. Jedoch sei ein Vergleich der Manövrierbarkeit des Prototyps mit einem herkömmlichen Auto aufgrund der unterschiedlichen Fahrzeugarchitekturen nicht wirklich möglich. Da die Räder unabhängig voneinander angesteuert werden können, ließen sich Traktion und Antrieb verbessern.

Die Forscher der Universität Ohio nahmen für den Bau des Elektroautos ein handelsübliches SUV-Chassis, entfernten jedoch Motor, Getriebe und Achsdifferenzial. Dann verbauten sie einen 7,5kW starken Elektromotor sowie eine 15 kW Lithium-Ionen-Akku an jedes Rad. Ein zentrales Steuergerät steuert die vier Radmotoren an. Hundert Mal pro Sekunde wertet der Computer die von Lenkung, Gas- und Bremspedal kommenden Daten aus und berechnet, wie jedes der vier Räder darauf reagieren soll.

Ohne Steuergerät sei das Fahrzeug nur schwer zu fahren, berichtet Wang. Und auch mit Unterstützung der Traktions- und Antriebssteuerung sei die große Wendigkeit des Fahrzeugs und die Möglichkeit von abrupten Richtungswechseln gewöhnungsbedürftig für Fahrer, die konventionelle Kraftfahrzeuge gewohnt seien.

Das Forschungsteam wird künftig verstärkt an höherer Energieeffizienz und der Fehlertoleranz des Systems arbeiten, um Störungen im Bereich von Motor, Räder oder Bremse noch besser ausgleichen zu können. Ein weiterer Forschungsbereich ist die Entwicklung effizienter Steuerungs-Algorithmen. So prognostiziert Wang, dass es noch fünf bis zehn Jahre dauern wird, bis das FWIA-Auto im Straßenverkehr zu sichten sei.

Ein detaillierter Bericht über das Fahrverhalten des Versuchsautos findet sich in der Januarausgabe des Journals "Control Engineering Practice". (Wang, Junmin; Wang Rongrong: "Tire-road friction coefficient and tire cornering stiffness estimation based on longitudinal tire force difference generation", Control Engineering Practice, Vol. 21, #1, Jan. 2013, S. 65-75).

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