Verbundprojekt: AnRox - Ausfallsicheres und effizientes elektrisches Antriebssystem für Robotertaxis; Teilvorhaben: Antriebssysteme und Betriebsstrategien

Abstract

Das Verbundprojekt AnRox hatte zum Ziel die Erforschung und Validierung von ganzheitlich optimierten System- und Komponentenlösungen für ausfallsichere Antriebssysteme und Energiebordnetze für das automatisierte elektrische Fahren. Dabei sollten die Mehrkosten für die Ausfallsicherheit minimiert und/oder durch einen nachweisbaren Mehrwert für Endnutzer oder Betreiber kompensiert werden. Die im Rahmen des Projekts entwickelten Methoden, Simulationstools und Lösungen fokussierten auf den Anwendungsfall eines Robotertaxis, sind jedoch generell auf alle elektrisch angetriebenen Fahrzeuge übertragbar. Aus Anwender- und Betreibersicht ergeben sich neue Anforderungen an zukünftige (teil-)automatisierte Fahrzeuge wie bspw. veränderte Fahrprofile und Komfortanforderungen. Weiterhin steigen mit zunehmendem Automatisierungsgrad die Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen. Daraus ergeben sich erhöhte Effizienz-, Verfügbarkeits- und Lebensdaueranforderungen an das ausfallsichere Antriebssystem und das Energiebordnetz, deren Analyse und entsprechende Ableitung der belastbaren Arbeitshypothesen für die Erforschung der technischen Lösungen einen wichtigen Teil des Verbundprojekts darstellte. Hinsichtlich der technischen Umsetzung bieten elektrische Antriebssysteme gegenüber Verbrennungsmotoren neue Freiheitsgrade und Lösungsvarianten sowohl auf der Komponenten- als auch auf der Topologieebene. Mit KI-basierten Betriebs-, Fehlererkennungs- und Behandlungsstrategien sind die Beherrschung hochkomplexer Systeme und die maximale Ausbeutung von neuen Freiheitsgraden möglich. Auf Topologieebene wurden verschiedene Varianten von Ein- und Mehrmaschinensystemen betrachtet und die Wechselwirkungen zu Lenkung und Bremse berücksichtigt. Die daraus resultierenden Erkenntnisse in Form vergleichender Bewertung und identifizierten Vor- und Nachteilen flossen direkt in neue Komponentenlösungen und Diagnoseansätze zur Steigerung der Betriebssicherheit ein. Abgesichert wurden die Ergebnisse anhand einer durchgängigen Validierungskette vom Antriebsprüfstand bis zum Fahrzeugdemonstrator. Datei-Upload durch TIB The publicly funded project AnRox aimed at the research and validation of holistically optimized system and component solutions for fault-tolerant drivetrain systems and powernets for automated electric driving. The goal was to minimize the additional effort for fault-tolerance and/or compensate it by added value for end users or operators. The methods, simulation tools, and solutions developed within the project focused on the application of a robocab but are generally transferable to all electric vehicles. From the perspective of users and operators, new requirements arise for future (partially) automated vehicles, such as changed driving profiles and comfort requirements. Furthermore, with increasing degrees of automation, the safety and reliability requirements for the drivetrain increase. This results in increased efficiency, availability, and lifetime requirements for the fault-tolerant drivetrain system and powernet. Their analysis and derivation of appropriate working hypotheses for the research of technical solutions were an important part of the publicly funded project. Electric drivetrain systems offer new degrees of freedom and design variants in terms of technical implementation compared to combustion engines, both at the component and topology level. AI-based control, fault detection, and failure reactions enable to handle highly complex systems and to maximize the exploitation of new degrees of freedom. Various designs with single-motor and multi-motor drivetrain systems were considered at the topology level, taking also into account the interaction with steering and braking system. The acquired insights in the form of comparative analysis and identified advantages and disadvantages are used for new component solutions and diagnosis approaches to enhance the fault-tolerance. The results were validated at the drivetrain testbench and the vehicle demonstrator.