AudiBlog.nl

Rijden als op rails, zelfs in de sneeuw

Een stabiele wegligging, zelfs in de meest kritieke situaties. Porsche Engineering bereikt dat bij elektrische voertuigen dankzij een variabel koppelbesturingssysteem waarbij de elektronica afwijkingen detecteert en deze onmiddellijk corrigeert. Het systeem is ontwikkeld en intensief getest voor e-SUV’s. Het behoeft geen extra sensoren en functioneert volledig via innovatieve software. De techniek zorgt ervoor dat het lijkt alsof je op rails rijdt, zelfs als je door de sneeuw ploegt.

Het is een situatie die veel bestuurders zullen herkennen: een met sneeuw bedekte weg, een verrassend krappe bocht en nauwelijks nog tijd om te remmen. Met een gewone auto ligt een ongecontroleerde slip dan op de loer. De achterzijde kan uitbreken waardoor de auto gaat draaien en naast de weg belandt. Maar met de oplossing van Porsche Engineering gaat alles anders: de bestuurder stuurt de SUV zonder misbaar de besneeuwde bocht in – zonder zelfs maar te vertragen. Een blik op de snelheidsmeter (80 km/u) neemt alle twijfel weg: dit is geen gewoon voertuig. De SUV die in deze winterse omgeving wordt getest, is een elektrisch aangedreven auto met vierwielaandrijving en vier motoren – één voor elk wiel.

Tot nu toe werd deze aandrijftechnologie alleen in de Rover-voertuigjes gebruikt waarmee zo’n 60 miljoen kilometer verderop over de planeet Mars werd gereden, maar nu heeft deze technologie ook de aarde bereikt. Porsche Engineering heeft een koppelbesturingssysteem ontwikkeld voor SUV’s met elektrische aandrijving. Het was echt baanbrekend werk. “We moesten veel vanaf scratch ontwikkelen,” vertelt dr. Martin Rezac, teamleider Function Development bij Porsche Engineering. Er was ook een extra uitdaging: de rijeigenschappen moesten uitsluitend met behulp van software worden geoptimaliseerd. De Porsche-ingenieurs konden geen extra sensoren installeren en moesten de bestaande bedieningsapparatuur gebruiken.

Puur elektronische regeling van het koppel

Een elektrisch vierwielaangedreven auto met meerdere motoren heeft een fundamenteel voordeel ten opzichte van benzine- of dieselmotoren: elk wiel heeft zijn eigen elektromotor, waardoor een extreem variabele verdeling van het aandrijfvermogen mogelijk is. “Het is bijna alsof je een apart gaspedaal hebt voor elk wiel,” legt Ulf Hintze van Porsche Engineering uit. In een conventioneel voertuig met vierwielaandrijving is er slechts één motor aan het werk, waarvan het vermogen via een centraal differentieel naar de assen wordt verdeeld. In de regel is de koppelverhouding vast: bijvoorbeeld een derde vooraan en tweederde achteraan. De verhouding kan in theorie worden gewijzigd, maar daarvoor is een extra mechanisch hulpmiddel vereist – een meervoudige plaatkoppeling – die relatief traag werkt. In een elektrisch voertuig wordt het koppel daarentegen puur elektronisch geregeld, wat aanzienlijk sneller werkt dan bij een mechanische koppeling. Elke milliseconde opnieuw verdeelt intelligente software de krachten zodanig dat het voertuig zich altijd neutraal gedraagt.

Porsche Engineering ontwikkelde precies zo’n koppelbesturingssysteem voor vierwielaangedreven SUV’s. De software kan worden gebruikt voor verschillende constellaties en motorconfiguraties – natuurlijk ook voor andere elektrische voertuigtypen. Over het algemeen begint de ontwikkeling met de basisverdeling van de kracht waarbij de software regelt hoeveel vermogen er naar de voor- en achteras gaat. In een ideale wereld is een 50/50 verdeling te prefereren. Als de bestuurder versnelt, schakelt de software over op enkel achterwielaandrijving – of geeft in een scherpe het vermogen juist door naar de voorwielen. Dit maakt het voertuig merkbaar stabieler. Omdat de optimale aandrijving volledig elektronisch wordt gerealiseerd, zou het theoretisch zelfs mogelijk zijn om de bestuurder verschillende configuraties aan te bieden zoals een sportwagen-modus of een modus voor soepel rijden.

De tweede taak van de besturingssoftware is om het koppel aan te passen aan de wielsnelheid. De algoritmen volgen een eenvoudig doel: alle wielen moeten met dezelfde snelheid draaien. Dat is gemakkelijk te bereiken op een droge weg, maar het is aanzienlijk lastiger op een besneeuwde bergpas. Als de voorwielen bijvoorbeeld een ijzige plek tegenkomen, kunnen ze – zonder elektronische tussenkomst – door gaan draaien. Het koppelbesturingssysteem detecteert deze situatie echter onmiddellijk en stuurt het koppel naar de wielen die langzamer draaien en nog wel grip hebben. Er bestaat iets soortgelijks in de wereld van verbrandingsmotoren: het snelheidsgevoelige sperdifferentieel, ook bekend onder de merknaam Visco Lok. In dit onderdeel zorgen tandwielen en hydraulica ervoor dat geen enkel wiel sneller draait dan het andere. Maar mechanische oplossingen zijn traag. In een elektrische SUV neemt software daarentegen de rol van het differentieel op zich – met veel snellere reacties en natuurlijk geheel zonder slijtage.

De derde en belangrijkste functie van het koppelbesturingssysteem ligt in de regeling van de zijdelingse dynamiek, dat wil zeggen het vermogen om kritieke rijsituaties te neutraliseren, bijvoorbeeld op een spekgladde weg. Een ongecontroleerde auto onderstuurt in deze situatie snel. Met andere woorden, de bestuurder zet de bocht in maar het voertuig glijdt zonder te vertragen rechtdoor. De besturingssoftware in de e-SUV maakt onmiddellijk een einde aan die onderstuursituatie. In een bocht naar links remt hij het linker achterwiel en versnelt het rechterwiel totdat een neutrale rijsituatie is hersteld. Het systeem neemt vergelijkbare maatregelen wanneer overstuur optreedt waarbij de kont uitbreekt. Als bestuurder merk je ondertussen idealiter niets van deze elektronische beschermengelen, omdat het koppelregelsysteem zeer subtiel en snel werkt. “Het voelt als rijden op rails – de e-SUV gedraagt ​​zich als een sportwagen,” zegt engineer Hintze, het effect samenvattend.

Eenzelfde effect kan natuurlijk ook worden bereikt met een conventioneel elektronisch stabiliteitscontrolesysteem (ESP) – maar in een elektrisch aangedreven voertuig met vierwielaandrijving kan het veiligheidssysteem veel meer doen. Terwijl een conventioneel ESP-systeem alleen remt, kunnen de afzonderlijke wielen in een elektrische auto ook worden versneld. Dit ‘trekt’ de auto terug in het juiste spoor zonder snelheid te verliezen. Daarbij werkt de interventie ook minder schokkerig dan bij een hydraulisch ESP-systeem.

Bron: Porsche


Gerelateerd nieuws

Leave a Reply