EVA-MRM Allrad-ELMOTO

Elektrische Versuchsträger

Die Forschungsgruppe Elektromobilität am MRM betreibt insbesondere für ihre Untersuchungen zum zentralen Gesamtbetriebsmanagement mit integrierten Fahrsicherheitsfunktionen zwei elektrische Versuchsträger. Dies ist zum einen eine zum Elektro-Allrad-PKW umgerüstete Mercedes C-Klasse sowie ein zum Allrad-Zweirad umgerüstetes ELMOTO HR-2.

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Das "Elektrische Versuchsfahrzeug mit Allradantrieb am MRM" (EVA-MRM) wurde vom Institut für Mess-, Regel-, und Mikrotechnik (MRM) in Zusammenarbeit mit einem Umrüster auf Basis einer Mercedes C-Klasse aufgebaut. Als Antrieb besitzt es vier radindividuelle Elektromotoren, deren Momente abhängig von der Fahrsituation und dem Fahrerwunsch unterschiedlich verteilt werden können. Auf diese Weise kann das Lenkverhalten durch den Antrieb unterstützt werden ("active yaw" bzw. Toque-Vectoring), was unter anderem zur Verbesserung der Fahrstabilität genutzt werden kann. Die Antriebsmomente werden von einem echtzeitfähigen Optimierungsalgorithmus, welcher auf einem Rapid-Prototyping-Steuergerät ausgeführt wird, berechnet. Über dieses Steuergerät besteht vollständiger Zugriff auf alle Fahrzeugsysteme inkl. des mechanischen Bremssystems. Das Versuchsfahrzeug besitzt eine Zulassung als Erprobungsträger und darf daher für Versuchsfahrten im Straßenverkehr eingesetzt werden.

Die technischen Daten des Versuchsfahrzeugs sind:

• Basisfahrzeug:

• Mercedes-Benz C 250 CDI 4MATIC BlueEfficiency T-Modell (S 204)

• Radindividueller Allradantrieb:

• Vorderräder: Asychnronmaschinen
• Hinterräder: Synchronmaschinen
• jeweils mit nicht kuppelbaren Getriebe mit fester Übersetzung

• Batterie:

• 104 Lithium-Eisenphosphat-Zellen in Serienschaltung
• Nennspannung: 330 V
• Nennkapazität: 33 kWh

• Mechanisches Bremssystem:

• Überblendung von mechanischem und rekuperativen Bremsen durch Bremspedal mit elektrischer Simulatoreinheit
• Zugriff auf die mechanischen Einzelradbremsen durch das Erprobungssteuergerät (Brake-by-Wire)

• Fahrzeugsteuerung:

• Programmierbares Basissteuergerät mit Standardbetriebssoftware
• Rapid-Prototyping-Steuergerät MicroAutoBox von dSPACE zur Erprobung, erlaubt Übernahme einzelner oder aller Funktionen des Basissteuergeräts
• Zugriff auf alle relevanten Fahrzeugsysteme und Daten

• Einsatzbereich/Zulassung:

• Erprobungsträgerzulassung für den Straßenverkehr in Deutschland
• Ausstattung mit weiterer Sensorik (z.B. Radar oder Kameras) vorbereitet

Eine detailliertere Spezifikation des EVA-MRM zum Einsatz im Rahmen von Forschungsprojekten kann auf Anfrage gerne zur Verfügung gestellt werden.

Das Zweirad mit elektrischem Allradantrieb wurde im Rahmen des vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg geförderten Projekts "Sicherheitsfahrwerk mit Elektro-Allradantrieb für E-Bikes & E-Motorräder" mithilfe der Projektpartner GIGATRONIK Technologies GmbH aus Ulm, ID-Bike GmbH aus Stuttgart und ipdd GmbH & Co. KG aus Stuttgart aufgebaut. Ausgehend vom elektrischen Kleinkraftrad ELMOTO HR-2 der Firma ID-Bike wurde der Allradantrieb durch Modifikation des Fahrzeugs und Einbau eines zusätzlichen Motors am Vorderrad inklusive Umrichter realisiert. Durch die Integration eines SuperCap-Moduls ist zudem rekuperatives Bremsen mit dem Allrad-Zweirad möglich. Als übergeordnete Steuereinheit dient ein Rapid-Prototyping-Steuergerät, welches unter anderem eine situationsabhängige Momentenverteilung bei Antriebs- und Bremsmanövern basierend auf einer Echtzeitoptimierung gewährleistet. Hierfür erfolgt eine Schätzung des aktuellen Fahrzustands sowie die Berücksichtigung der Verlustkennfelder der verbauten Elektromotoren. Der Versuchsträger ist im Rahmen einer Erprobungsträgerzulassung für Versuchsfahrten im Straßenverkehr freigegeben.

Die technischen Daten des Allrad-Zweirads sind:

• Basisfahrzeug:

• ELMOTO HR-2 der Firma ID-Bike
• Maximale Geschwindigkeit im Straßenverkehr: 45 km/h (Fahrzeugklasse L1E)

• Antriebssystem:

• Zusätzlicher Motor (Originalantrieb Hinterrad) am Vorderrad
• Leistung Allrad-Antrieb: 2 kW Dauerlast / 4 kW Spitzenlast

• Hybrider Energiespeicher:

• Batterie des Originalfahrzeugs
• SuperCap-Modul für regeneratives Bremsen

• Bremssystem:

• Brake-by-Wire über zweiten Drehgriff
• Rekuperation über Elektromotoren und SuperCaps
• zusätzliche Bremswiderstände
• elektrische Ansteuerung der mechanischen Hinterradbremse
• mechanisches Originalbremssystem redundant verfügbar

• Fahrzeugsteuerung:

• Rapid-Prototyping-Steuergerät: MicroAutoBoxder Firma dSPACE
• Verteilung von Antriebs- und Bremsmoment durch übergeordnete Regelung in Abhängigkeit der Fahrsituation

• Einsatzbereich/Zulassung:

• Erprobungsträgerzulassung für den Straßenverkehr in Deutschland
• Fahrer- und Fahrzeugzustandsüberwachung durch zusätzliche Sensorik

Eine detailliertere Spezifikation des Allrad-ELMOTOs zum Einsatz im Rahmen von Forschungsprojekten kann auf Anfrage gerne zur Verfügung gestellt werden.