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Die rasante Entwicklung von Hochleistungs-Elektrofahrzeugen (EVs) in den letzten Jahren hat mehr Komfort in die menschliche Gesellschaft gebracht, aber auch neue Herausforderungen und Chancen für konventionelle Fahrzeuge mit sich gebracht. Sie erfordern beispielsweise reaktionsfreudigere und präzisere Antriebsstränge1 und fortschrittliche Federungssysteme, die Präzision, hohe Kraftabgabe und schnelle Anpassungsfähigkeit bieten. Magnetorheologische (MR) Dämpfer sind ideal geeignet, um diese Anforderungen zu erfüllen, indem sie magnetorheologische Flüssigkeiten verwenden - ein intelligentes Material, das seine rheologischen Eigenschaften (hauptsächlich Viskosität und Streckgrenze) in Gegenwart eines Magnetfeldes schnell und reversibel ändert 2,3,4,5,6 . Diese steuerbare Änderung ermöglicht es dem magnetoresistiven Dämpfer, die Dämpfungskraft präzise zu regeln. Die Ausschöpfung dieses Potenzials erfordert jedoch eine genaue Modellierung, zumal die Aufrechterhaltung einer konsistenten, vorhersehbaren Leistung unter den typischen Betriebsbedingungen von Automobilanwendungen (z. B. kann der Temperaturbereich von -30 °C bis +80 °C reichen) eine große Herausforderung darstellt.
Die bestehende Forschung zu magnetorheologischen Dämpfern (MRDs) weist erhebliche Einschränkungen bei der systematischen Charakterisierung dynamischer Verhaltensweisen durch die Analyse rheologischer Daten von magnetorheologischen Flüssigkeiten (MRF)auf 4,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16, 17,18,19. Obwohl erhebliche Anstrengungen zur parametrischen Modellierung dokumentiert wurden, dienen diese überwiegend der Entwicklung von Regelungsalgorithmen und nicht praktischen technischen Designanwendungen 17,18,19. Darüber hinaus verwenden aktuelle Modellierungsparadigmen häufig stark vereinfachte Annahmen, die ihre Verallgemeinerbarkeit über verschiedene Betriebsbedingungen und Gerätekonfigurationen hinweg einschränken 20,21,22,23,24,25,26,27.
Daher stellen wir einen integrierten Ansatz vor, der darauf abzielt, diese praktischen Einschränkungen durch drei Schlüsselinnovationen für anspruchsvolle Anwendungen zu überwinden: Optimierung der MR-Flüssigkeitsformulierung zur Verbesserung der thermischen Stabilität über typische Temperaturbereiche im Automobilbereich, Vorschlag eines neuen ELMA-Modells (Exponential Linear Mixing Analysis) und einer Parameteridentifikationsmethodik, die in der Lage ist, Verhalten unter verschiedenen Bedingungen zu erfassen, und Entwicklung von Temperaturkompensationsalgorithmen für eine robuste Temperatur Kompensationsalgorithmen für die Echtzeit-MRD-Steuerung. Ziel ist es, eine Methodik bereitzustellen, die einen zuverlässigen MRD-Betrieb ermöglicht und dabei speziell auf thermische Schwankungen eingeht. Der Ansatz bietet Vorteile durch eine einheitliche Optimierung der Strömungsstabilität, eine fortschrittliche Modellierung für eine verbesserte Genauigkeit und eine temperaturkompensierte Regelung. Rheologische Experimente validieren die Genauigkeit des ELMA-Modells, während Fahrdynamiksimulationen die Wirksamkeit der Temperaturkompensationsstrategie bei der Verbesserung der Federungsleistung bei verschiedenen Temperaturen demonstrieren und so die Rentabilität von MR-Dämpfern für Anwendungen wie Elektrofahrzeuge verbessern.