Trotz aller Bestrebungen Flotten-CO2-Emissionen und -Verbräuche zu senken, erfreuen sich SUVs einer immer weiter steigenden Beliebtheit. Zu einem hohen Anteil werden Fahrzeuge dieses Segments - aber auch andere Fahrzeugklassen wie etwa Sport- oder richtige Geländewagen - mit Allradantrieben ausgerüstet, wenngleich dieser wohl für den Großteil der Einsatzfelder nicht oder nur zu einem Bruchteil der Einsatzzeit benötigt wird. Die mechanische Verteilung der Antriebsleistung auf alle vier Räder bei konventionellen Antriebssträngen führt permanent zu Verlusten durch Reibung und zusätzliches Gewicht. Deshalb stellt sich die Frage, ob sich die Effizienznachteile durch die hohen Nutzeranforderungen an Allradsysteme bei gleichzeitig geringer Nutzung dieser im realen Betrieb durch die hohe Variabilität elektrischer Antriebsstränge vermindern oder gar auflösen lassen.

Elektrische Antriebsstränge benötigen keine mechanische Verteilung, da hier die Installation mehrerer Antriebsmaschinen möglich ist. Dabei ist eine große Zahl möglicher Kombinationen aus Anzahl, Typ und Anordnung von E-Maschinen, Getrieben und Momentenverteilungen denkbar. Hierzu gibt es bereits einige Untersuchungen, die in der Regel eine kleine PSM an der Vorderachse und eine große ASM an der Hinterachse favorisieren. Dabei werden aber in aller Regel nur längsdynamische Aspekte untersucht - meist der Zielkonflikt Fahrleistung und Verbrauch.

Im ersten Schritt werden unterschiedlichste Antriebsstrang-Layouts auf sehr effiziente Weise simuliert. Dabei ist die richtige Wahl des Detaillierungsgrades von entscheidender Bedeutung für die Performance der späteren Optimierung. Anschließend wird  eine ganzheitliche Bewertung der Fahrzeugeigenschaften implementiert. So können über die reine Längsdynamik-Betrachtung hinaus alle kundenrelevanten Eigenschaften abgebildet werden, die durch das Antriebsstrang-Layout beeinflusst werden - insbesondere auch die Querdynamik und die Geländegängigkeit. Im Anschluss an die Simulation eines Konzeptes besteht also die Möglichkeit dieses automatisiert zu bewerten. Unterschiedlichste Antriebstranglayouts können so in kürzester Zeit auf Ihre Güte hin untersucht werden. Schlussendlich kann auf den Prozess der Simulation und Bewertung eine Optimierung aufgesetzt werden, so dass die Topologie und die Dimensionierung der einzelnen Komponenten gezielt auf bestimmte Eigenschaftsvorgaben hin getrimmt werden können. Durch den Vergleich der optimierten Antriebsstrang-Layouts mit konventionellen Allradfahrzeugen soll abschließend bewertet werden, ob und in welchem Umfang ein Vorteil elektrischer Konzepte gegenüber konventionellen in den einzelnen Fahrzeugklassen gegeben ist. 

Bildquelle: Audi, Porsche