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Über dieses Buch

Nick Trümmel greift aktuelle Herausforderungen im Bereich elektrischer Lenkantriebe, wie die Substitution von Hydraulik, die Realisierung und Absicherung von (teil-)automatisierten Fahrzuständen sowie die Hochintegration mechatronischer Systeme, auf und thematisiert drei Aspekte zur Steigerung ihrer Verlässlichkeit. Fahrversuche, eine Probandenstudie und analytische Methoden ermöglichen dem Autor die Definition einer zulässigen Degradation elektrischer Antriebe. Aus der Anforderungsanalyse leitet er eine fehlertolerierende Antriebsarchitektur ab und verifiziert diese mittels versuchs- und simulationsgestützter Fehlerbildanalysen. Den dritten Aspekt seiner Untersuchungen stellt die Auseinandersetzung mit geeigneten Betriebsstrategien für fehlerbehaftete Antriebe dar.

Der Autor:

Nick Trümmel hat am Institut für Verbrennungsmotoren und Kraftfahrwesen (IVK) der Universität Stuttgart promoviert. Aktuell ist er als Produktlinienkoordinator in der Entwicklung von elektrischen Antrieben für Lenksysteme bei einem großen Automobilzulieferer tätig.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Mit einem weltweiten Bestand von über 1,2 Milliarden Stück ist unbestritten, welche enorme Verbreitung und Bedeutung das Kraftfahrzeug heutzutage besitzt. Die eigene Mobilität und der Transport von Waren, wie wir es heute kennen, haben sich seit dem Patent für den Benz- Motorwagen im Jahr 1886 rasant entwickelt und werden heute mehr denn je ausgeführt von komplexen technischen Gebilden. An immer mehr Stellen im Automobil lassen sich Verbindungen mechanischer Wirkprinzipien mit elektrischen und elektronischen Schaltungen wiederfinden.
Nick Trümmel

Kapitel 2. Stand der Technik und seine Grenzen

Zusammenfassung
Die zentrale Aufgabe eines Lenksystems ist die Umsetzung der gewünschten Spurführung (Querführung) des vom Fahrzeugführer gesteuerten Kraftfahrzeugs in allen Fahrsituationen. Der Fahrerwunsch wird dabei durch eine Betätigungsvorrichtung (häufig ein Lenkrad oder Joystick) über eine Mechanik direkt oder indirekt auf gelenkte Achsen bzw. Räder übertragen. Für ein komfortables Lenkverhalten muss ein Lenksystem, ob mit oder ohne Servounterstützung, präzise und haptisch ansprechend bedienbar sein, zugleich aber auch eine den Belastungen entsprechende Dimensionierung und über Lebensdauer eine spezifizierte Robustheit aufweisen.
Nick Trümmel

Kapitel 3. Anforderungen an eine fehlertolerante EPS

Zusammenfassung
Auch wenn der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit in der Konzeptionierung eines fehlertoleranten elektrischen Antriebs zur Lenkunterstützung besteht, spielt das System als Ganzes doch eine entscheidende Rolle bei der Klärung der Anforderungen an den Aktuator. Maßnahmen in nur einem Teilsystem (z.B. elektrischer Antrieb) verschieben möglicherweise Schwachstellen zu anderen Teilsystemen (z.B. Mechanik). Gleichzeitig kann eine isolierte Betrachtung bzw. vermeintliche Optimierung einer Komponente sich im Systemverbund durch fehlende Abstimmung negativ auf Sicherheit und Funktion des Gesamtsystems auswirken.
Nick Trümmel

Kapitel 4. Konzeption des fehlertoleranten E- Antriebs

Zusammenfassung
Der Grad an erforderlicher bzw. gewünschter Fehlertoleranz sollte sehr genau im Vorfeld einer Neukonzeption analysiert werden. Es lassen sich dazu sechs Stufen der Fehlertoleranz formulieren, wobei jede mit steigendem Aufwand und zunehmender Komplexität für das System verbunden ist. (Abbildung 4.1).
Nick Trümmel

Kapitel 5. Validierung einer neuen EPS-Antriebsarchitektur

Zusammenfassung
Eine effiziente Entwicklung neuer technischer Systeme und Produkte erfordert -wie bereits mehrfach betont- einen systematischen Ansatz, um die Komplexität und Interdependenzen einzelner Mechanismen und Faktoren adäquat zu berücksichtigen. Diese Vorgehensweise schließt auch oder gerade deswegen die Applikation unterschiedlicher Tools in den Lösungsprozess ein. Im Rahmen dieser Arbeit sind sowohl elektromagnetische FEM-Simulationen (mit ANSYS Maxwell®) als auch ein Tool zur Netzwerksimulation (ANSYS Simplorer®) für die Validierung von Motor- und Systemverhalten eingesetzt worden.
Nick Trümmel

Kapitel 6. Komfortoptimierter Betrieb nach Fehler

Zusammenfassung
Der in den Grundlagen erläuterte Nachteil permanenterregter Synchronmaschinen im Fehlerbetrieb ist im vorhergehenden Kapitel mehrfach deutlich geworden. Weil auf die Vorteile der PMSM unter Umständen dennoch nicht verzichtet werden kann, muss Abhilfe geschaffen werden, um die Verlässlichkeitsziele zu erreichen. Ein erstrebenswertes „Abschalten“ der Permanent-magnetwirkung ist nicht ohne weiteres möglich.
Nick Trümmel

Kapitel 7. Schlussfolgerung und Ausblick

Zusammenfassung
Elektromotorisch unterstützte Lenksysteme sind heute in nahezu allen modernen Personenkraftwagen im Einsatz. Die Skalierbarkeit in Bezug auf Leistungsbedarf, der Effizienzvorteil gegenüber bisherigen hydraulischen Systemen und die erweiterten Funktionalitäten infolge des komplexen Zusammenspiels von Mechanik, Elektrik, Elektronik und Software sind drei gute Gründe für die Etablierung der EPS- Technologie. Mit dieser Verbreitung und Bedeutung der (assistierten) Lenksysteme für die Mobilität bedingt sich auch ein immer fortwährender Fokus auf das Thema Verlässlichkeit. Nicht zuletzt auch durch den derzeit verfolgten Trend zum automatisierten Fahren und die Einbettung in eine allgemeine Digitalisierung bzw.
Nick Trümmel

Backmatter

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