Antriebsmoment

Lenken mit dem richtigen Dreh

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Mit dem Demonstrator im Modellmaßstab werden neue Antriebs- und Lenkkonzepte für Elektroautos am KIT getestet.
Mit dem Demonstrator im Modellmaßstab werden neue Antriebs- und Lenkkonzepte für Elektroautos am KIT getestet. (Bild: KIT/ M. Breig)

In einem Forschungsprojekt haben das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Schaeffler ein neuartiges Konzept der Lenkkraftunterstützung entwickelt.

Das Förderprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „Energieoptimale, intelligente Lenkkraftunterstützung für elektrische Fahrzeuge (e²-Lenk)“ widmet sich einem neuartigen Konzept der Lenkkraftunterstützung. Bei konventionellen Fahrzeugen beschleunigt der Verbrennungsmotor nicht nur den Wagen, sondern versorgt auch die Hilfssysteme an Bord mit Energie; etwa die Lenkkraftunterstützung, die dem Fahrer viel Mühe am Lenkrad abnimmt. Bei Elektrofahrzeugen kommt diese Energie aus der Batterie und reduziert dadurch auch die Reichweite. Im Forschungsprojekt der beiden beteiligten Partner Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Schaeffler wird durch geschickte Regelung der Antriebsmomente der einzelnen Räder die Lenkung energieeffizient unterstützt. Das Vorhaben wird vom BMBF über eine Laufzeit von 3 Jahren mit rund 0,6 Mio. Euro gefördert, das Projekt startete zum Januar 2015.

Gewicht und Energie im Elektrofahrzeug einsparen

„Die neuartige Lenkkraftunterstützung würde mit weniger Systemkomponenten im Elektrofahrzeug auskommen, Gewicht und Energie im Elektrofahrzeug könnten dadurch eingespart werden“, erklären Projektleiter Dr. Marcel Mayer, Schaeffler, und Dr. Michael Frey, KIT. „Dadurch würde ein Elektroauto natürlich günstiger und hätte eine größere Reichweite.“ Durch die mögliche Bau- und Gewichtsoptimierung könnten Materialien und Fertigungsschritte eingespart werden.

Die Grundidee des Projekts e²-Lenk ist einfach: Statt wie im Verbrennungswagen alle Räder mit der gleichen Antriebskraft zu versorgen, sollen im Elektroauto Elektromotoren die Räder individuell antreiben. Wenn die Räder auf der linken Seite mehr Antriebsmoment auf die Straße übertragen als auf der rechten Seite, ergibt sich bereits eine Beschleunigung des Wagens in eine Rechtskurve, ohne die Vorderräder einzuschlagen oder zusätzlich Energie für das Lenken aufzubringen. Nach dem gleichen Prinzip lenken auch Kettenfahrzeuge oder Quadrokopter. „Durch geschickte Ansteuerung und eine geeignete Radaufhängung lässt sich eine Lenkunterstützung während der Fahrt realisieren“, sagt Schaeffler-Ingenieur Mayer, Leiter Arbeitsgruppe Automatisiertes Fahren, der innerhalb der Forschungskooperation SHARE (Schaeffler Hub for Automotive Research in E-Mobility) am KIT forscht. „Lediglich die Lenkung im Stand ist bei konventioneller Auslegung noch eine Herausforderung.“

Fahrqualität deutlich erhöhen

„Die Lenkkraftunterstützung wird durch unseren Ansatz Teil des Antriebstranges“, erläutert Frey, der am Institut für Fahrzeugsystemtechnik des KIT forscht. Das Einlenken der Vorderräder erfolgt ohne zusätzliche Energie. „Wir wollen damit auch die Fahrqualität deutlich erhöhen. Kundennutzen, Komfort, Sicherheit und Zuverlässigkeit gehen hier Hand in Hand.“

Im Rahmen des Vorhabens werden Funktionsdemonstratoren aufgebaut, mit denen die Konzepte dann experimentell validiert und optimiert werden. Eine Umsetzung im Vorjahresmodell des Formula-Student-Rennwagens der KIT-Hochschulgruppe KA-RaceIng unter Beteiligung der Studenten ist ebenfalls beabsichtigt.

Mit dem Verbundprojekt e²-Lenk startet das erste gemeinsame öffentlich geförderte Projekt im Rahmen der Forschungskooperation SHARE am KIT zwischen der Schaeffler Technologies AG & Co. KG und dem KIT. Das Verbundprojekt wird am Campus Ost des KIT in einem gemeinsamen Projektbüro des SHARE am KIT und dem Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) bearbeitet. (jup)

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